Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
1.1. История изучения водного обмена в растениях 9
1. 2. Транспорт воды в растении 12
1. 3. Пути транспорта воды в растении 15
1. 4. Механизмы транспорта воды в растении 20
1.5. Корневое давление - природа и значение 27
1. 6. Нейротрансмиттеры 29
1. 6. 1. Нейротрансмиттеры у животных 29
1. 6. 2. Нейротрансмиттеры в растениях 33
1. 6. 3. Участие нейротрансмиттеров в регуляции водонагнетающей деятельности корня 41
1.6. 4. Особенности химических регуляторов, используемых для изучения природы экссудации 42
Глава 2. Объект и методы исследования 56
2. 1. Объект и условия проведения опыта 56
2. 2. Две модельные системы: «целые» корни и «рукавички» 56
2. 3. Методы исследования 58
2.3. 1. Определение интенсивности экссудации 58
2. 3. 2. Определение температурного коэффициента интенсивности экссудации 59
2. 3. 3. Определение осмотического давления экссудата и наружных растворов 59
2. 3. 4. Определение корневого давления 61
2. 3. 5. Определение гидростатической составляющей корневого давления 61
2.3.6. Определение гидравлической проводимости корней 61
2.3.7. Измерение дыхательного газообмена корней 64
2. 3. 8. Определение рН экссудата 64
2. 3. 9. Исследование различных химических агентов на экссудацию «целых» корней и «рукавичек» 65
Глава 3. Результаты и обсуждение 66
3.1. Влияние адреналина на параметры водного обмена «целых» корней и «рукавичек» 66
3. 2. Влияние блокаторов адренорецепторов на экссудацию 72
3.3. Влияние гуанозинтиодифосфата и гуанозинтиотрифосфата на экссудацию корней по отдельности и совместно с адреналином 78
3.4. Влияние стауроспорина и окадаевои кислоты на экссудацию корней по отдельности и совместно с адреналином 81
3.5. Совместное действие адреналина и фитогормонов на экссудацию
Заключение
Выводы
Список литературы
Приложение
- Транспорт воды в растении
- Участие нейротрансмиттеров в регуляции водонагнетающей деятельности корня
- Две модельные системы: «целые» корни и «рукавички»
- Влияние блокаторов адренорецепторов на экссудацию
Введение к работе
Актуальность темы исследования У растений передвижение воды осуществляется благодаря функционированию верхнего (транспирация) и нижнего (корневое давление) концевых двигателей водного тока. В отсутствие транспирации корневое давление является единственной движущей силой, под действием которой вода перемещается из почвенного раствора в сосуды ксилемы корня. Корневое давление имеет сложную природу и складывается из двух составляющих, условно называемых осмотической и неосмотической (гидростатической). Механизм формирования корневого давления и пути его эндогенной регуляции всё ещё не ясны. Наряду с классическими представлениями о ведущей роли градиента осмотического давления, как движущей силы воды в корне (Слейчер, 1970; Kramer, 1983; Kramer, Boyer, 1995; Steudle, 2002) в отношении природы корневого давления существует ряд неградиционных точек зрения. Среди них наиболее обоснованной является гипотеза о транспорте воды в радиальном направлении корня против градиента осмотического потенциала за счёт сокращения элементов цитоскелета в паренхимных клетках коры (Жолкевич и др., 1989; Жолкевич, 2001). Предполагается, что в эндогенной регуляции создаваемого таким образом корневогсдавления могут принимать участие фитогормоны и нейротрансмиттеры (химические передатчики (медиаторы) нервного возбуждения у животных) (Skoog, 1938: Wallace, Meyer, 1941; Tal, Imber, 1970, 1971; Glinka, 1973; Collins, Kerrigan, 1974; Ionenko, Zyalalov, 1999; Жолкевич, 2001; Жолкевич и др., 2003).
Интерес к нейротрансмиттерам возник в связи с обнаружением в растениях ацетилхолина (Emmelin, Feldberg, 1947), дофамина, норадреналина (Wa- akes et al., 1958), адреналина (Askar et al., 1972) и серотонина (Collier et al., 1956). Было обнаружено, что нейротрансмиттеры у растений обладают высокой биологической активностью (Рощина, 1991; Roshchina, 2001; Murch, 2005; Brenner et al. 2006). Они могут выполнять роль хемосигнализаторов, регуляторов роста и развития. На клеточном уровне они выполняют функцию регуляторов проницаемости мембран. Принимая во внимание общебиологическую роль неиротрансмиттеров как сигнальных веществ и посредников данные соединения было предложено называть биомедиаторами (Рощина, 1989, 1991; Rosh- china, 1989). В ряде работ было показано действие неиротрансмиттеров на водонагнетающую деятельность корня (Жолкевич и др., 1995, 1997, 2001, 2003).
Нейротрансмиттеры норадреналин, адреналин и серотонин стимулировали экссудацию у отделённых корней Zea mays L. Таким образом, изучение механизма регулирующего воздействия неиротрансмиттеров на корневое давление и на водообмен растения в целом представляет большой интерес.
Цель и задачи работы. Цель работы заключалась в исследовании влияния неиротрансмитгера адреналина на водонагнетающую деятельность корня и выявлении возможных путей трансдукции сигнала от адреналина.
В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:
1) изучить влияние адреналина на интенсивность экссудации, определить корневое давление, температурную чувствительность экссудации, осмотическое давление экссудата, интенсивность дыхания корней, а также рН экссудата;
2) исследовать влияние блокаторов адренорецепторов на интенсивность экссудации;
3) выявить участие протеинкиназ и протеинфосфатаз в создании корневого давления и при передаче сигнала от адреналина;
4) изучить роль G-белков в водонагнетающей деятельности корня и при передаче сигнала от адреналина;
5) изучить совместное действие фитогормонов (индолилуксусной и абсцизовой
кислот) и адреналина на интенсивность экссудации.
Научная новизна работы.
Показан стимулирующий эффект неиротрансмитгера адреналина на экссудацию. Определён ряд параметров экссудации на двух модельных системах - «целых» корнях и «рукавичках». Впервые показано, что в трансдукции сигнала при стимулирующем действии адреналина могут быть задействованы гетеротримерные G-белки и кальций-зависимые серин-треониновые протеинкиназы.
Впервые испытано действие ряда блокаторов адренорецепторов на водонагнетающую деятельность корня.
Практическая значимость исследований.
Полученные данные имеют определённое значение в понимании механизмов транспорта воды в корне, создании корневого давления, сигнальной системы регуляции деятельности корня. Вместе с тем, фундаментальные исследования механизмов реакций растений с участием неиротрансмиттеров могут найти применение в прикладных целях. Во-первых, данные о содержании и метаболизме неиротрансмиттеров в растениях имеют практическое значение длямедицины и фармакологии как основа получения новых лекарственных препаратов растительного происхождения, обогащенных нейротрансмиттерами. Вовторых, чувствительность растений к нейротрансмиттерам необходимо учитывать при разработке и использовании средств защиты растений. Например, одт ной из причин повреждения растений при обработке инсектицидами является присутствие в растениях холинэстеразы (фермент гидролиза ацетилхолина). В-- третьих, накопление в растениях некоторых неиротрансмиттеров приводит к окислительно-восстановительным реакциям с образованием ядовитых продуктов. Такие растения можно использовать как тесты на антинейромедиаторные Материалы диссертации могут быть также использованы при чтении лекций по физиологии растений для студентов биологических и сельскохозяйственных факультетов.
Апробация работы.
Материалы диссертации были представлены на II международном симпозиуме «Сигнальные системы клеток растений: роль в адаптации и иммунитете» (Казань, 27-30 июня 2006 г.); на годичном собрании общества физиологов растений России - конференции «Физиология растений - фундаментальная основа современной фитобиотехнологии» (Ростов-на-Дону, 2-6 октября 2006 г.); на годичном собрании общества физиологов растений России - конференции «Современная физиология растений: от молекулы до экосистемы» (Сыктывкар, 18-24 июня 2007 г.); на годичном собрании общества физиологов растений России - конференции «Физико-химические основы структурно-функциональной организации растений» (Екатеринбург, 6-11 октября, 2008 г.).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 2 статьи в рецензируемом журнале.
Транспорт воды в растении
Жидкость в любом организме находится в постоянном движении. Благодаря циркуляции водных растворов осуществляется взаимосвязь между отдельными клетками, тканями, органами, возникает круговорот веществ в организме (Жолкевич, 1989). Известно, что у животных циркуляция жидкостей осуществляется по системам кровообращения и лимфообращения и эндогенно регулируется. При этом поддерживается постоянство состава и физико-химических свойств внутренней среды (гомеостаз). Главная роль в поддержании гомеостаза принадлежит крови. Осмотическое давление крови в среднем составляет 0,7 МПа. Оно обусловлено растворёнными в ней осмотически активными веществами, главным образом неорганическими электролитами. Около 60% осмотического давления создаётся солями натрия. Осмотическое давление определяет распределение воды между тканями и клетками. При избыточном поступлении в кровь вода быстро выводится почками и переходит в ткани и клетки, что восстанавливает исходную величину осмотического давления. Если лее в крови повышается концентрация солей, то в сосудистое русло переходит вода из тканей, а почки начинают усиленно выводить соли (Наточин, 2000). Движение крови по системе кровообращения обеспечивается сократительными системами, прежде всего сердцем (Шмидт, Тевс, 1986).
В настоящее время имеется достаточно сведений о том, что вода в организме растений тоже циркулирует. В течение суток вода в растении обновляется 20 - 30 раз. Поток жидкости, идущий вверх по ксилеме, достигнув листа, меняет своё направление и вместе с ассимилятами, начинает двигаться уже по флоэме, поступая в корневую систему. В корневой системе вода, поступившая из побегов, переходит в ксилему, где объединяется с водой, поглощенной из почвы, и снова подаётся в надземные органы. Ксилемный сок обладает осмотическим давлением. Растения располагают мощным арсеналом осмолитов. Эти осмолиты - осмопротекторы, являются органическими веществами различной природы. Однако осмотические процессы жизнедеятельности растительного организма обеспечиваются неорганическими ионами и, прежде всего, ионами калия. Благодаря циркуляции калия по растению происходит постоянное восполнение осмолитов в зоне поглощения корня и, следовательно, поддержание соответствующего осмотического потенциала (осморегуляция на организменном уровне) (Гамалей, 1997; Kochenberger, 1997; Зялалов, 2004).
Циркуляция водных растворов обнаружена и у не испаряющих, полностью погруженных в воду высших растений и водорослей (Pedersen, 1993). Наряду с этим установлено, что в наземном растении восходящий водный ток возможен при практически полностью подавленной транспирации (Реуцкий, Родионов, 1982; Tanner, 1990).
A.M. Алексеев ещё в 1940-х годах предложил использовать термодинамический подход к изучению водного режима растений. Он связывал поступление воды и дальнейшее передвижение её по растению с термодинамическими свойствами молекулы воды, с её активностью (Алексеев, 1940, 1948; Максимов, 1944). В 1960 году был введён термин «водный потенциал»
Водный потенциал Q) - это термодинамический показатель состояния воды в системе. Он выражает способность воды в данной системе совершить работу в сравнении с той работой, которую при тех же условиях совершила бы чистая вода. Водный потенциал является величиной, производной от активности воды и химического потенциала воды.
Активность воды (av) характеризует ту эффективную (реальную) концентрацию, соответственно которой вода участвует в различных процессах. Всякие межмолекулярные и иные взаимодействия, ведущие к уменьшению подвижности и рассеиваемости молекул (прежде всего гидратация), снижают активность воды. Активность чистой воды равна единице, то есть чистая вода обладает наибольшей активностью. В клетке, растворе активность воды меньше единицы.
Химический потенциал воды (u.v) - величина, производная от активности. Она выражает максимальное количество внутренней энергии молекул воды, которые может быть превращено в работу, иными словами, количество свободной энергии. Химический потенциал воды в растворах и в клетке меньше, чем у чистой воды.
Величины 5, т, Pg всегда отрицательны, так как присутствие растворенных веществ или же наличие твёрдого скелета, а также действие силы тяжести снижают активность воды. Fp , напротив, положителен, так как при действии на воду механического давления активность её молекул увеличивается. Когда система находится в равновесии с чистой водой, Р = 0. В почве, растении, атмосфере Р обычно отрицателен. Градиент водного потенциала определяет направление диффузии молекул воды и массового водного тока (Жолке-вич, 1989, Пахомова, 1984).
Транспорт в растении имеет многоуровневую организацию. В начале 60-х годов транспорт воды и веществ разделили на дальний, средний и ближний (Люттге, 1984). Под дальним транспортом понимается осевое движение по проводящим элементам. Под средним - радиальные межклеточные потоки в тканях. Под ближним предполагается внутриклеточный транспорт. Основная масса воды двигается по растению вверх: из корней в листья (восходящий ток); и небольшая часть - вниз (нисходящий ток). Восходящий ток идёт по сосудам (ксилеме) и ситовидным трубкам, а нисходящий - только по ситовидным трубкам (флоэме)..
Прежде чем говорить о путях и механизмах поступления и движения воды в растении, остановимся немного на строении корня. Анатомически в строении первичного корня выделяют несколько тканей: эпидерму (ризодерма). первичную кору, эндодерму, перицикл и расположенные в центральном цилиндре проводящие ткани (ксилема и флоэма) (рис. 1а.).
Участие нейротрансмиттеров в регуляции водонагнетающей деятельности корня
Эндогенная регуляция водонагнетающей деятельности корня может осуществляться как посредством фитогормонов (Skoog, 1938; Wallace, Meyer, 1941; Таї, Imber, 1970, 1971; Glinka, 1973; Collins, Kerrigan, 1974; Ionenko, Zyalalov, 1999) так и посредством нейротрансмиттеров (Жолкевич, 2001; Жолкевич и др., 2003).
Предположение о том, что живые паренхимные клетки могут участвовать в транспорте воды, высказанное ещё Ч. Босом, получило развитие в работах В. Н. Жолкевича и сотрудников. В середине 1970-годов были проведены первые эксперименты по влиянию ацетилхолина (химический передатчик нервного возбуждения у животных) и d-тубокурарина (антагонист ацетилхолина) на во-донагнетяющую деятельность корня (Жолкевич и др., 1979). Были получены, данные о стимулирующем влиянии нейротрансмиттеров и фитогормонов (ИУК, кинетин. ГК) на интенсивность экссудации у отделённых корней кукурузы Zea mays L. (Жолкевич и др., 1995, 1997). Отсутствие аддитивности стимулирующего эффекта на экссудацию совместного действия адреналина с норадреналином, норадреналина или адреналина с ацетилхолином, адреналина с фитогормонами (ИУК, кинетин, ГК) позволило предположить о воздействии этих веществ на одну мишень.
Возможное воздействие нейротрансмиттеров и фитогормонов на цито-скелет клетки подтвердили результаты опытов с блокаторами сократительных белков цитоскелета - цитохалазином Б (ингибитор актомиозинподобных белков, разрушающих микрофиламенты) и колхицином (ингибитор тубулиндиено-вых белков, разрушающих микротрубочки), которые тормозили экссудацию (Жолкевич, Чугунова, 1997). В присутствии ингибиторов белков цитоскелета стимулирующий эффект нейротрансмиттеров и фитогормонов снимался, и экссудация замедлялась в такой же степени, как при действии одних блокаторов.
Таким образом, стимулирующее влияние нейротрансмиттеров на экссудацию, возможно, связано с функционированием белков цитоскелета. Это обстоятельство имеет важное значение для выяснения механизма нагнетающей деятельности корня. В организме человека нейротрансмиттеры вызывают явления невозможные без непосредственно участия сократительных белков - повышают артериальное давление, усиливают и учащают сокращение сердца, вызывают сужение кровеносных сосудов.
В наших исследованиях использовались различные химические агенты, применяемые в соответствии со схемой, представленной на рисунке 5. Для выяснения возможных путей трансдукции сигнала от адреналина применялись блокаторы адренорецепторов; стимулятор и ингибитор активности G-белков; ингибиторы протеинкиназ и протеинфосфатаз; фитогормоны.
Используя различные химические агенты в сочетании друг с другом необходимо обосновать возможное их взаимодействие и действие на объект. Можно выделить три типа взаимодействия испытуемых веществ: химическое (вещества вступают в реакцию между собой в инкубационной среде с образованием нового действующего вещества); кинетическое (осуществляется в ходе транспорта, биотрансформации); динамическое (взаимодействие веществ на уровне рецепторов или в системе других механизмов действия).
В зависимости от качества конечного эффекта выделяют два типа динамического взаимодействия - синергизм и антагонизм.
При сенситизирующем синергизме одно вещество усиливает эффект другого, не вмешиваясь в механизм его действия. Аддитивное действие характеризуется тем, что эффект комбинации выражен сильнее, чем действие одного из компонентов, но в то же время слабее их предполагаемого суммарного действия. Суммационный синергизм предполагает, что конечный эффект совместного назначения двух и более веществ равняется сумме их эффектов. Потенцирование предполагает, что конечный эффект превосходит сумму эффектов входящих в комбинацию компонентов, при этом часто одно из веществ вообще лишено этого действия.
Типы антагонизма, в свою очередь, можно классифицировать следующим образом. Полный антагонизм - всестороннее устранение одним препаратом эффектов другого. Частичный антагонизм - способность одного вещества устранять не все, а лишь некоторые эффекты другого. При этом прямой и косвенный антагонизм различаются механизмом своего развития. В первом случае оба вещества с противоположным эффектом конкурентно действуют на одну и ту же мишень. Конечный эффект комбинации веществ зависит от сродства препаратов к рецептору и от используемой дозы. При косвенном антагонизме два соединения проявляют противоположное действие, но имеют разные точки приложения. На основании таких типов взаимодействия можно объяснить тот или иной наблюдаемый эффект. Адренорецепгоры
Схема изучения прохождения сигнала от адреналина Адреналин является стимулятором адренорецепторов (структурная формула адреналина приведена на рисунке 6.). Это гормон мозгового слоя надпочечников. Поступая в кровь, адреналин учащает и усиливает сокращения сердца, повышает потребление организмом кислорода, артериальное давление, уровень сахара в крови, стимулирует обмен веществ. Содержание адреналина в крови составляет около 0,06 мкг/л, или приблизительно 10"10М, но под влиянием стрессовых воздействий, вызывающих состояние тревоги и готовности к борьбе или бегству, концентрация адреналина в крови возрастает за время, исчисляемое секундами или минутами, почти в 1000 раз. Водный раствор чистого адреналина не стоек и легко окисляется на воздухе с образованием неактивного соединения - адренохрома (раствор становится розовым).
Две модельные системы: «целые» корни и «рукавички»
Работа проводилась с «целыми» корнями кукурузы и с особой модельной системой - «рукавичками» «Рукавички» - корни проростков, лишенные центрального цилиндра, при удалении которого разрыв происходит по клеткам эндодермы (Ginsburg, Ginzburg, 1971). Для приготовления «рукавичек» корень изгибали, что приводило к разрыву коры, после этого осторожно вытягивали центральный цилиндр. Таким образом, использовавшиеся в экспериментах «рукавички» состояли из ризодермы, клеток коры, остатков клеток разорванной эндодермы (рис. 26.). Внутри «рукавички» вместо удалённого центрального цилиндра находилась полость, диаметром приблизительно 0,2 мм. Если «рукавичку» фиксировать вертикально в воде так, чтобы её верхняя часть выступала над водной поверхностью, то в её внутреннюю полость поступает жидкость и через некоторое время «рукавичка» начинает выделять экссудат подобно целому корню с неудалённым центральным цилиндром.
Интенсивность экссудации (Jv) «целых» корней и «рукавичек» определяли по методике Андерсена и Хауса (Anderesen, House, 1967). Схема установки для определения интенсивности экссудации изображена на рисунке 27. Она включает в себя сосуд с испытуемым раствором и приемники для сбора экссудата - отрезоки пипеток длиной 10 см, с ценой деления 1 мкл. Отделённые корни проростков кукурузы вставляли в пипетку таким образом, чтобы корень входил в неё на 2 мм. Предварительно в пипетку набирали небольшое количество воды для облегчения наблюдений за перемещением мениска. Место соединения корня с пипеткой заклеивали расплавленной смесью канифоли и парафина, чтобы предотвратить вытекание экссудата из пипетки. Затем присоединённые к пипеткам корни выдерживали в течение 10 мин во влажной марле, что предотвратить их высыхание и снизить раневой эффект и расставляли в сосуде с испытуемым раствором в вертикальном положении по часовой стрелке. Сосуд помещали в термостат U10 при температуре 30С (при определении температурного коэффициента также ещё и при 20С) и определяли интенсивность экссудации. Интенсивность экссудации (Jv) рассчитывали как объём жидкости, протекающей за единицу времени через единицу площади поверхности «целого» корня или «рукавички» по формуле (1).
Осмотическое давление экссудата (ОД) определяли микрокриоскопиче-ским методом, используя осмометр «Osmomat 030» (фирма «Gonotec», Германия). Экссудат для определения осмотического давления (ОД) собирали в течение 30 мин, одновременно используя 30 - 50 корней, экссудат которых объединяли в одну - две пробы по 50 мкл. Рис. 27. Схема установки для определения скорости экссудации «целых» корней или «рукавичек». ультратермостат U-10; 2 - кристаллизатор; 3 - раствор испытуемого вещества; 4 - приёмник для сбора экссудата (отрезок пипетки) с вставленным в него «целым» корнем или «рукавичкой»; 5 - резиновая трубка для фиксирования пипетки на определённом уровне; 6 - смесь канифоли и парафина у конца пипетки со вставленным корнем; 7 - мениск уровня жидкости (экссудата) в пипетках; 8 - «целый» корень или «рукавичка» 2. 3. 4. Определение корневого давления
Осмотическое давление наружного раствора, при котором экссудация прекращается, называется компенсационным давлением (КД). Его принимают равным движущей силе экссудации, то есть корневому давлению. Корневое давление (КД) определяли компенсационным методом. Из нескольких растворов полиэтиленгликоля (ПЭГ-6000) (Ничипоренко, Рыбалова, 1980), осмотическое давление которых было заранее измерено, выбирали такой раствор, в котором у отрезанных корней в течение пяти-десяти минут не наблюдалось экссудации. Осмотическое давление такого раствора принимали равным корневому давлению (КД).
Гидравлическую проводимость (Lp) корней определяли с помощью камеры давления Шоландера (рис. 28.) (Scholander et al, 1964, 1965). Определение гидравлической проводимости можно встретить в целом ряде работ (Wendler et al., 1982; Zhang et. al., 1995). Принцип метода заключался в измерении скорости экссудации при наложении внешнего давления (Савельев и др. 1978). Прилагаемое давление составляло 0,02 МПа. Сжатый воздух подавался компрессором Hiblow HP 40 фирмы «Techno Takatsuki Co. Ltd.» (Япония). Давление измеряли манометром и регулировали специальным краном (9). Для измерения гидравлической проводимости корней камеру давления наполняли водой (контроль) или исследуемым раствором таким образом, чтобы в ней не оставалось воздушной прослойки, и вся поверхность корня была погружена в жидкость. В крышку камеры вставляли неподвижно два длинных капилляра, которые заполняли водой на несколько мкл и вставляли отрезанные корни. Места соединения корней и капилляров замазывали смесью парафина и канифоли. Камеру помещали в ультратермостат, до начала измерения и выдерживали для выравнивания температуры 10 мин. Давление воздуха передавалось через вакуумный шланг в камеру давления через канал в крышке (2).
Влияние блокаторов адренорецепторов на экссудацию
Действие блокаторов адренорецепторов (препараты, действующие на соответствующие рецепторы клеток животных) на экссудацию могло бы свидетельствовать о вовлечении последних в регуляцию водонагнетающеи деятельности корня. В связи с этим было испытано влияние различных блокаторов а- и Р-адренорецепторов животных на экссудацию «целых» корней. Мы посчитали возможным учитывать только тот эффект в изменении интенсивности экссудации, который превышал контроль (вода) более чем на 50% (поскольку ошибки полученных значений интенсивности экссудации были довольно большими).
Нами были испытаны Р-адреноблокаторы (надолол, тимолол), селективные Рг адреноблокаторы (атенолол, ацебутолол, метапролол), а-адреноблокаторы (индора-мин, кетансерин, ницерголин, дигидроэргокристин, дигидроэрготамин), селективные аі-адреноблокаторьі (празозин), а- и Р- адреноблокатор (лабеталол). Каждый препарат применялся в диапазоне концентраций от 10"9М до 10"2М.
Данные по влиянию разных типов блокаторов на экссудацию представлены в таблице 7. (итоговые величины получены обсчётом экспериментальной точки (экспозиция 2 ч) серии опытов). Некоторые блокаторы оказывали слабый эффект или его вообще не было, другие препараты - аналоги алкалоидов (дигидроэрготамин, дигидроэргокристин) заметно ингибировали экссудацию, а ницерголин (также аналог алкалоидов) оказал мощный стимулирующий эффект на экссудацию.
Ингибирование экссудации отмечалось под влиянием а-адреноблокаторов -дигидроэргокристина в концентрациях 5-Ю"4 М (60% от контроля) и 10"4М (15% от контроля), дигидроэрготамииа в концентрациях 10"5...5-10"4М (более 50% от контроля), Р- адреноблокатора - тимолола в концентрациях 10"6 и 10"5М (30% от контроля), Рг адреноблокатора атенолола в концентрациях 10"3М (33% от контроля) и 10"2 М (11% от контроля), аі+р-адреноблокатора лабетолола в концентрациях 10"3 М (33% от контроля) и 10"2М (11% от контроля).
Вместе с тем обнаружено мощное стимулирующее действие на экссудацию а-адреноблокатора ницерголина (табл. 7.). В концентрациях 5-Ю"3 (кривая 5), 10"3 (кривая 4) и 5-Ю"4М (кривая 3) интенсивность экссудации была в 5 - 8 раз выше по сравнению с контролем (рис. 31.). Стимулирующий эффект ницерголина (5-10"4М, при 30С) проявлялся через 40-60 минут после погружения корней в его раствор и продолжался приблизительно в течение одного часа, после чего наблюдалось резкое снижение интенсивности экссудации. Ницерголин в концентрации 10"4М (кривая 2) оказал слабый стимулирующий эффект на третьем часу наблюдений (интенсивность экссудации была в 1,5 раза выше, чем в контроле). Следует отметить, что осмотическое давление экссудата у корней при действии ницерголина в момент наибольшего стимулирования экссудации не изменялось по сравнению с осмотическим давлением экссудата в контрольном варианте (вода).
Заметное ингибирование экссудации некоторыми блокаторами (дигидроэрго-тамин, дигидроэрготоксин, тимолол, атенолол, лабетолол) в некоторой степени указывает на вероятность присутствия а- и (З-подобных адренорецепторов в клетках растений и о специфичности процесса. Однако аналоги алкалоидов - дигидроэрго-тамин и дигидроэргокристин ингибировали экссудацию, а ницерголин (таклсе аналог алкалоидов) заметно стимулировал. Это может указывать на то, что данное вещество может оказывать не только специфическое действие на предполагаемые рецепторы, но проявлять и другую активность внутри клетки, например, участвовать в окислительно-восстановительных реакциях. Также при стимулирующем действии ницерголина на экссудацию может либо сильно возрастать гидравлическая проницаемость корней для воды, либо ницерголин оказывает разрушающее действие на мембраны, поскольку через некоторое время происходит необратимое снижение интенсивности экссудации вплоть до отрицательной экссудации.
С целью выяснения участия G-белков в трансдукции сигналов при стимулирующем воздействии адреналина на экссудацию, а в более общем плане - участия G-белков в регуляции транспорта воды в корне и создании корневого давления были испытаны конкурентный ингибитор ГТФ-связывающей активности G-белков - гуа-нозинтиодифосфат (ГДФ) и стимулятор этой активности гуанозинтиотрифосфат (ГТФ). G-белки считаются первым сигнальным звеном при передаче сигнала (Тар-чевский, 2002). Опытным путём были подобраны концентрации, при которых экссудация подавлялась и стимулировалась этими веществами приблизительно на 30 -50%. Для обоих веществ она составила 2-10"5М.
Гуанозинтиодифосфат у «целых» корней ингибировал экссудацию (до 69% от контроля) (рис. 32.), а гуанозинтиотрифосфат в той же концентрации стимулировал, (до 131% от контроля) (рис. 33.). У «рукавичек» ингибирование экссудации гуано-зинтиодифосфатом и стимуляция экссудации гуанозинтиотрифосфатом были выражены более отчётливо, чем у «целых» корней. Гуанозрштиодифосфат ингибировал экссудацию до 45% от контроля (рис. 34.), а гуанозинтиотрифосфат стимулировал до 158% (рис. 35.) Прямо противоположный эффект при действии гуанозинтиодифосфата и гуанозинтиотрифосфата на экссудацию указывает на то, что G-белки принимают участие в регуляции транспорта воды в корне и создании корневого давления в норме.
При совместном присутствии в инкубационной среде адреналина и гуанозинтиодифосфата происходило ингибирование экссудации, однако это ингибирование было выражено в меньшей степени, чем при действии одного гуанозинтиодифосфата (до 92%о от контроля у «целых» корней (рис. 32.), до 86% у «рукавичек» (рис. 34.). При совместном же использовании гуанозинтиотрифосфата и адреналина наблюдалась тенденция к усилению стимуляции экссудации (до 146% у «целых» корней (рис. 33.), до 171% у «рукавичек» (рис. 35.), т.е. была неполная аддитивность стимулирующих эффектов. Полученные данные свидетельствуют о том, что G-белки принимают участие в передаче сигнала от адреналина, и в то же время, сигнал, индуцируемый адреналином и приводящий к стимуляции им водонагнетающеи деятельности корня, может, по-видимому, передаваться и без участия G-белков, т.е. какими-то другими путями (иначе бы стимулирование экссудации адреналином полностью снималось при совместном использовании гуанозинтиодифосфата и адреналина).
