Влияние ультрафиолетового облучения на физиолого-биохимические процессы регенерантов картофеля

Размещено на http://www.allbest.ru

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БОТАНИКИ

им. В.Ф. КУПРЕВИЧА НАН БЕЛАРУСИ»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ РЕГЕНЕРАНТОВ КАРТОФЕЛЯ

03.01.05 - физиология и биохимия растений

Ковалёва Ольга Александровна

МИНСК 2010

Работа выполнена в лаборатории оптимизации минерального питания и фотосинтеза ГНУ «Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси», г. Минск

Научный руководитель:

ЯНЧЕВСКАЯ Тамара Георгиевна, кандидат биологических наук, заведующая лабораторией оптимизации минерального питания и фотосинтеза ГНУ «Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси»

Официальные оппоненты:

АВЕРИНА Наталия Георгиевна, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории биофизики и биохимии растительной клетки ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси»

ФОМЕНКО Татьяна Ивановна, кандидат биологических наук, и.о. заведующей лаборатории клеточной биотехнологии ГНУ «Центральный ботанический сад НАН Беларуси»

Оппонирующая организация: РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству»

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке им. Я. Колоса НАН Беларуси.

Ученый секретарь

Совета по защите диссертаций

кандидат биологических наук Т.Ф. Сосновская

КРАТКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Свет выступает регулятором всех процессов жизнедеятельности растений, которые требовательны к его спектральному составу, предопределяющему участие специфических молекул - фоторецепторов, поглощающих определенные участки фотосинтетически активной радиации (ФАР). Существование многообразных рецепторных систем и тесная связь видимого и ультрафиолетового (УФ) участков спектра (фотореактивация, фотозащита) создают комплекс специфического действия ультрафиолетовой радиации (УФР) на растения. Система фоторегуляции начинается с возбуждения фоторецептора, включая в дальнейшем трансдукторы и трансляторы сигнала, изменяющие состояние генома, определяющего физиологический ответ, который проявляется не только в изменении ростовых и фотосинтетических реакций, но, в итоге, влияет на продукционный процесс [Stapleton, 1992].

Исследованию действия УФ облучения на растения уделялось большое внимание в 1930-1960 годы [Fuller, 1931; Харламов, Arnold, 1933; Benedict, 1936; Ивановская, Arthur, 1937; Brodfuhrer, 1955; Колесников, 1957; Bishop, 1959; Годнев, Акулович, 1960; Гурский, 1961; Шахов, 1965], когда рассматривалось его влияние на растительную клетку, биосинтез пигментов, а также генетический аппарат клетки и метилирование ДНК, как репарационные эффекты, хотя систематические исследования влияния УФ излучения и выявление стимулирующего его действия на сельскохозяйственные растения в литературе отсутствуют. В последние десятилетия интерес к этому направлению возрос [Жалилова, Barnet, 1993; Calduell, Jordan, Teramura, 1994; Ballare, Murphy, 1995; Allen, Kalbin, 1997; Ракитина, Barka, 2001; Данильченко, Chanishvili, Neill, 2002; Загоскина, 2003; Raviv, 2004; Ебрахим, 2005] в связи с глобальным изменением климата, истончением озонового экрана и увеличением УФР диапазона В (л=280-315 нм). ультрафиолетовый радиация облучение картофель

Исследования действия УФ облучения на растения, выращиваемые в искусственных условиях, имеют значение не только в раскрытии фундаментальных закономерностей биологических процессов, вызванных различной природой, но и практическую ценность: возможность использовать УФР для стимуляции и направленного синтеза органических веществ в растениях, влиять на аттрагирующую способность растений, изменять длительность физиологических фаз их развития, применять в современных аграрных технологиях.

К началу наших исследований имелись разрозненные сведения о чувствительности к УФР около 200 видов культурных растений. Тем не менее, для картофеля, возделывание которого составляет значительную часть сельскохозяйственного производства нашей страны, данные по влиянию искусственного УФ света на рост, развитие и продукционный процесс отсутствовали. Настоящая диссертационная работа посвящена изучению действия УФР на физиолого-биохимические процессы, выяснению механизмов индуцирования фотозащитных и ростстимулирующих эффектов УФР в меристемных растениях картофеля и их регенерантах при микроклональном размножении.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Связь работы с крупными научными программами (проектами) и темами

Диссертационная работа выполнена в лаборатории оптимизации минерального питания и фотосинтеза ГНУ «Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича» НАН Беларуси в рамках заданий ИП: «Ресурсосберегающая технология круглогодичного получения миниклубней ранних сортов картофеля в биотехнических системах» (2002-2004 гг., № ГР 20023204); «Обоснование механизмов защитного действия биологически активных пестицидов природного и синтетического происхождения на ионитопонную рассаду картофеля in vivo» (ГПОФИ «Биорациональные пестициды», 2004-2008 гг., № ГР 20051607); «Изучить основы формирования устойчивого искусственного ценоза микроклонов растений, полученных в условиях ионитопоники на основе принципов оптимизации минерального питания, фотосинтеза, тепловлагообеспе-ченности и оценки активности биосенсоров стрессовых воздействий» (ГПОФИ «Ресурсы растительного и животного мира», 2006-2010 гг., № ГР 20065434), а также гранта Президиума НАН Беларуси для докторантов и аспирантов по теме «Влияние ультрафиолетового излучения на сопряженные с фотосинтезом процессы у растений в искусственных условиях» (2005-2006 гг., № ГР 20053580).

Цель и задачи исследования

Цель настоящего диссертационного исследования ? выявление действия УФР на физиолого-биохимические процессы, выяснение механизмов индуцирования фотозащитных и ростстимулирующих эффектов УФР в растениях картофеля при их микроклонировании в искусственных условиях.

Данная цель достигнута посредством решения следующих логически и содержательно взаимосвязанных задач:

1. Выявить эффекты действия УФР на морфообразовательные и продукционные процессы меристемных регенерантов картофеля.

2. Изучить динамику изменения свободных фитогормонов в меристемных регенерантах картофеля при УФ облучении в дозах 120, 240, 360 Дж/м².

3. Определить активность фотосинтеза, динамику накопления пигментов и изменение состава белков листьев регенерантов картофеля при УФ облучении.

4. Исследовать влияние УФР на изменение активности оксидоредуктаз: супероксиддисмутазы, пероксидазы и инфицированность Х-вирусом картофеля.

Объектом исследования служили меристемные растения картофеля (Solanum tuberosum L.) среднеранних сортов Скарб, Явар, Одиссей (белорусской селекции) и Никита (голландской селекции).

Так 1-кратное облучение приводило к увеличению содержания флавоноидов более чем в два раза по отношению к контролю, 2-кратное облучение приводило к увеличению содержания флавоноидов почти на четверть, 3-кратное - на 10 % по сравнению с контролем, а 4-кратное облучение вызывало снижение суммарного содержания флавоноидов в листьях регенерантов картофеля на 21 % по сравнению с контролем (рисунок 6, Б), что может свидетельствовать об адаптации растений к дозам УФР и защите от фотодеструкции.

Изменение переменной флуоресценции хлорофилла листьев картофеля при УФ облучении. Было проанализировано влияние УФР на затухание ПФХ листьев регенерантов картофеля с. Скарб и с. Одиссей. Проведенные исследования показали, что при многократном облучении (схема II) растений картофеля наблюдали относительно контрольного варианта (таблица 7) постепенное увеличение интенсивности затухания ПФХ (F_t/F_m) с каждой очередной дозой поглощенных листьями квантов УФР. Аналогичные изменения происходили и при использовании схемы I. Это указывает на то, что ФС 2 и вся цепь переноса электронов функционировали с меньшей эффективностью, т.е. наблюдалось некоторое замедление первичных фотосинтетических процессов в хлоропластах листьев картофеля вследствие уменьшения скорости переноса электронов по ЭТЦ при облучении растений УФР.

Таблица 7 ? Изменение интенсивности ПФХ листьев меристемных растений картофеля на примере с. Скарб в зависимости от дозы УФ облучения (схема II).

Примечание: F_m - максимальная амплитуда фотоиндуцированных изменений интенсивности ПФХ под действием актиничного света; F_t - амплитуда изменений ПФХ через 3 мин после включения актиничного света

На 1- 3 сут после УФ облучения в с. Скарб (рисунок 7, А) и с. Одиссей (рисунок 7, Б) прослеживали четкое увеличение интенсивности затухания ПФХ, которое в дальнейшем (7-14 сут) нивелировалось. Этот факт стабилизации активности фотосинтетических процессов в регенерантах картофеля после действия УФР может быть связан с изменением гормонального уровня, непосредственно влияющего на активность фотосинтеза.

В соответствии с данными (таблица 6), в период с 7 по 14 сут происходит нормализация формирования градиентов ИУК и стабилизация интенсивности морфообразовательных процессов. Этим фактом объясняется возвращение к уровню контроля возникших первоначально изменений в ПФХ к 7 сут (рисунок 7), отражающих активность фотосинтеза. С увеличением возраста все физиологические процессы приобретают достаточно стабильный уровень (14-21 сут).

Факт постоянства фотосинтетической активности может объясняться стабильностью морфофизиологических характеристик, формирующихся на однократное действие УФ облучения (площадь листьев и содержание Хл a, Хл b не изменяются). Многократное облучение УФ (схема II) не давало преимуществ в формировании стимулирующих эффектов. В качестве защиты от фотоповреждения большими дозами УФР можно отметить повышение содержания Хл a, Хл b, Car, стабилизирующих ССК, и увеличение флавоноидов.

Состав белков в листьях картофеля и его изменение при УФ облучении. Проанализированы изменения качественного и количественного состава цитоплазматических и мембранных белков хлоропластов листьев регенерантов картофеля с. Скарб и с. Одиссей при облучении УФР. В мембранной фракции хлоропластов при облучении УФР дозами 240, 360 Дж/м² (рисунок 8, треки 1, 2) уменьшается количество большинства представленных белков: 98, 69, 48, 45, 22 кДа. При облучении УФР дозой 360 Дж/м² (трек 1) увеличивается количественное содержание белка с Мм 18 кДа и 95 кДа. В растворимой цитоплазматической фракции белков (треки 4 - 9) особо заметные изменения наблюдаются при облучении УФР дозами 240, 360 Дж/м² (трек 4 - 6): уменьшается количественное содержание белков с Мм 98, 69, 66, 44 кДа и увеличивается ? с Мм 50 кДа. В варианте с дозой облучения УФР 120 Дж/м² (трек 7, 8) заметно значительное увеличение белка с Мм 50 кДа, близкое по количеству к варианту при облучении дозой 240 Дж/м² (трек 5, 6).

Полученные результаты по изменению качественного и количественного состава, как мембранных белков хлоропластов, так и цитоплазматических белков свидетельствуют о неспецифической стрессовой реакции, происходящей под действием УФР и вызывающей выявленную динамику белков.

Влияние ультрафиолетовой радиации на изменение активности СОД, пероксидазы и инфицированность Х-вирусом картофеля

В настоящее время выделяют ряд сигнальных систем в живой клетке, одной из которых является супероксидсинтазная сигнальная система. Окисление НАДФН молекулярным кислородом приводит к образованию супероксид-анионов, которые в результате реакции, катализируемой супероксиддисмутазой (СОД), превращаются в перекись водорода [McCord, 1969]. Резкое повышение содержания активных форм кислорода (АФК) и перекиси водорода (так называемый «окислительный взрыв») в клетке являет собой начальную стадию биохимического ответа, направленную на подавление стрессовой реакции и процесса инфицирования. Активные формы кислорода и перекись водорода являются вторичными посредниками, вызывающими, как установлено [Тютерев, 2002], активацию факторов регуляции транскрипции и экспрессию защитных генов. В связи с этим задачей данного раздела явилось исследование влияния УФР на изменение активности СОД и пероксидазы в листьях регенерантов картофеля, и инфицированность их ВКХ.

Действие УФ облучения на активность СОД в листьях меристемных регенерантов картофеля. В результате проведенных экспериментов было установлено, что облучение УФР (рисунок 9) вызывает значительные изменения содержания СОД в листьях растений картофеля с.Скарб и с.Одиссей. При сравнении 1 и 2 треков (рисунок 9) в с. Скарб (трек 1) наблюдается более высокая активность молекулярных форм СОД, чем в с. Одиссей (трек 2, отсутствуют реперные точки устойчивости с Rf 0,583).

Это можно объяснить сортовой спецификой. Сорт Скарб по сумме баллов в реестре сортов более устойчивый по сравнению с с.Одиссей и, соответственно, характеризуется более эффективной системой защиты. Облучение УФР дозами 120, 240 Дж/м² (треки 3 - 6) не достаточны для увеличения активности молекулярных форм СОД с Rf 0,583. Облучение дозой 360 Дж/м² вызывает значительную активацию уже имеющихся молекулярных форм СОД (Rf 0,426; 0,526), как в с. Скарб (трек 7, 8), так и в с. Одиссей (трек 9, 10), а также приводит к появлению у неустойчивого с.Одиссей молекулярных форм СОД с Rf 0,298 и 0,583 по сравнению с контролем (треки 2, 9, 10). Известно, что активация СОД при различных стрессовых воздействиях может быть обусловлена активацией его латентных форм и (или) синтезом новых молекул фермента [Gomez, 2003; Mittova, 2003] и является ответом на увеличение продукции радикалов супероксида, что обеспечивает защиту клеток и тканей растений от окислительных повреждений. Проведенные исследования, позволяют резюмировать: УФР способна активизировать процессы защиты растений на молекулярном уровне. Это следует из наших данных о влиянии дозы УФ облучения на появление новых молекулярных форм СОД. Полученные результаты дают возможность использовать УФ в методах защиты неустойчивых сортов картофеля, индуцируя образование молекулярных форм СОД.

Изменения активности пероксидазы в листьях регенерантов картофеля при УФ облучении. Нами изучено изменение активности пероксидазы в листьях регенерантов. Установлено (рисунок 10), что УФ облучение дозами 120, 240 и 360 Дж/м² вызывает увеличение активности пероксидазы в 1-е сут после облучения, но к 5-7 сут активность пероксидазы у опытных растений начинает снижаться по сравнению с контрольными, сохраняя этот диапазон различий в последующем как у с.Скарб, так и у с.Одиссей.

Данные по активации пероксидазы в 1-е сут хорошо согласуются с увеличением активности и молекулярных форм СОД после УФ облучения в используемых дозах (рисунок 9). Полученные результаты можно объяснить с позиций развития стрессовой реакции, при котором первичным процессом является образование АФК, где основополагающая функциональная роль пероксидаз проявляется в трансформации пероксидазного комплекса, образовавшегося под действием УФР. Можно предположить, что при воздействии на растения УФ в клетках формируется уникальный стрессовый набор СОД и пероксидаз, который в устойчивых растениях образует оптимальное для нормального функционирования соотношение белков с требуемыми свойствами. У неустойчивых растений, генетического потенциала организма не хватает для того, чтобы сформировать оптимальный изоферментный комплекс.

Влияние ультрафиолетовой радиации на зараженность регенерантов картофеля Х-вирусом. Меристемные регенеранты картофеля подвергались заражению ВКХ (механическая инокуляция клеточным соком инфицированных растений) в возрасте 7 сут. Опытные растения облучали УФР (схема I) дозой 240 и 360 Дж/м² в возрасте 14 сут. Контролем служили инфицированные растения, не подвергавшиеся УФ облучению (таблица 8).

Таблица 8 ? Зараженность ВКХ меристемных регенерантов картофеля с. Скарб при УФ облучении

Примечание: Р=0,95

Определение ВКХ осуществляли на 7-е, 21-е сут после облучения с помощью метода ИФА. Данный метод позволяет фотометрически определить наличие вирусного заражения по оптической плотности (J₄₉₂) при длине волны л =492 нм. Величина J₄₉₂, превышающая значение 0,1, считается показателем присутствия вируса в объекте исследования. В соответствии с представленными результатами было установлено (таблица 8), что при УФ облучении наблюдается снижение инфицированности ВКХ регенерантов картофеля. Так доза УФР в 240 Дж/м² снижает инфицированность ВКХ, а доза 360 Дж/м² незначительно усиливает эффект частичной инактивации вирусной инфекции, однако УФ облучение полностью её не подавляет.

Учитывая, что вирусное инфицирование растений представляет собой многоступенчатый процесс, вызывающий значительные изменения метаболизма растений, и реализуется через ряд молекулярных взаимодействий патогена и растения, наши результаты показывают, что УФР активирует лишь часть этих процессов, изменяя на ранних стадиях активность оксидоредуктаз, как сигнальной супероксиддисмутазной системы, т.е. УФР в используемых дозах, недостаточна для полной инактивации инфекции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты диссертации

1. УФ облучение в дозах 120, 240, 360 Дж/м² вызывает интенсификацию морфообразовательных процессов: увеличивает скорости образования листьев и междоузлий, ризогенеза регенерантов картофеля на ранних этапах онтогенеза (1-3 сут), и тем самым способствует более раннему укоренению и развитию опытных растений (на 3-и сут) по сравнению с контрольными (на 7-е сут), приводит к реализации продукционного потенциала растения за счет увеличения клубневого коэффициента размножения [3, 11, 12, 13, 20].

2. Установлен и обоснован механизм действия УФР, обусловливающий стимулирующие физиологические эффекты роста и развития растений среднеранних сортов картофеля, реализуемые через изменения соотношения фитогормонов. Установлено, что на ранних стадиях онтогенеза УФ облучение вызывает активацию биосинтеза ауксинов (ИУК), дозозависимое увеличение содержания АБК, изменяет динамику содержания цитокининов (ЗР) в регенерантах картофеля. Вызываемые УФР изменения баланса фитогормонов представляют собой одну из наиболее важных неспецифических (общих) реакций растений на действие изученного диапазона УФР [8, 10].

3. Обнаружен эффект сортоспецифического действия УФР в выявленных стимулирующих физиологические процессы дозах 120, 240, 360 Дж/м² на регенеранты картофеля среднеранних сортов. Активность процесса фотосинтеза, как при однократном, так и при многократном облучении УФ претерпевала снижение, что демонстрируется возрастанием скорости затухания переменной флуоресценции, которая в дальнейшем (7-14 сут) восстанавливалась к контрольным значениям. Многократное воздействие УФ облучения сопровождалось увеличением в листьях растений содержания Хл а и Хл b, каротиноидов, флавоноидов, что может указывать на вовлечение в ответные реакции на действие ультрафиолета ССК ФС2 и механизмов защиты от фотораспада [1, 2, 6, 7, 14, 15, 17, 18, 19].

4. Установлено, что при облучении листьев регенерантов картофеля УФР дозами 120, 240, 360 Дж/м² изменяется количественный и качественный состав как мембранных фракций хлоропластов, так и цитоплазматических белков в зависимости от частоты и дозы облучения и определяется только сортом картофеля (Скарб, Одиссей) [4, 16].

5. Обнаружено, что при УФ облучении инфицированных меристемных регенерантов картофеля с. Скарб наблюдается эффект частичной инактивации вирусной инфекции, снижение зараженности Х-вирусом, сопровождающееся активацией пероксидазы и появлением новых молекулярных форм СОД (Rf 0,298). Выявлено, что УФ облучение инфицированных растений с. Одиссей показало большую активность СОД в листьях, чем в с. Скарб, что указывает на причастность действия УФР к супероксидазной сигнальной системе клетки и может отражать сортоспецифичность и степень устойчивости растений к экологическим факторам [5, 9, 12].

Рекомендации по практическому использованию результатов

1. Полученные данные легли в основу практических рекомендаций по применению облучения регенерантов картофеля при клональном микроразмножении в работе ИЭБ НАН Беларуси, как участника Госреестра РБ с целью улучшения их укоренения, получения большего количества миниклубней и усиления антивирусной защиты.

2. По экспериментальным данным оформлены 3 акта внедрения в учебный процесс студентов-биологов с дополнительными специальностями: химия, валеология, психология, география, а также в организации научных исследований кафедры ботаники и основ сельского хозяйства УО «БГПУ им. М. Танка» от 30.10.2008 г.

3. По полученным экспериментальным результатам работы оформлена, подана заявка на изобретение и получено положительное решение о первичной экспертизе на «Способ обработки посадочного материала картофеля» Национального центра интеллектуальной собственности от 23.12.2008 г.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СОИСКАТЕЛЯ

Статьи в научных журналах и рецензируемых сборниках:

1. Ковалёва, О.А. Влияние УФ-облучения на биосинтез пигментов и фотодинамические характеристики переменной флуоресценции листьев меристемных регенерантов картофеля (Sоlanum tuberosum) / О.А. Ковалёва // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. - 2006. - № 5. - С. 85-88.

2. Ковалёва, О.А. Влияние УФР на фотодинамические характеристики переменной флуоресценции хлорофилла меристемных регенерантов картофеля (Solanum tuberosum) / О.А. Ковалёва // Молодёжь в науке - 2007: прил. к журн. «Весцi НАНБ» в 4-х ч. Ч. 1. Сер. биол. наук. - 2008. - С. 109-113.

3. Ковалёва, О.А. Действие УФ облучения на морфометрические показатели картофеля на ранних стадиях вегетативного онтогенеза / О.А. Ковалёва // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. - 2005. - № 5. - С. 112-114.

4. Янчевская, Т.Г. Белковый полиморфизм цитоплазматических и мембранных фракций хлоропластов листьев меристемных регенерантов / Т.Г. Янчевская, А.Н. Гриц, О.А. Ковалёва // Весцi БДПУ. Сер. 3. - 2006. - № 3. - С. 45-49.

5. Янчевская, Т.Г. Влияние ультрафиолетового облучения суммарного диапазона на активность пероксидазы листьев меристемных регенерантов картофеля (Sоlanum tuberosum) / Т.Г. Янчевская, А.Н. Гриц, О.А. Ковалёва // Весцi БДПУ. Сер. 3. - 2006. - № 2. - С. 38-40.

6. Янчевская, Т.Г. Влияние ультрафиолетового облучения суммарного диапазона на биосинтез пигментов листьев меристемных регенерантов картофеля (Solanum tuberosum) / Т.Г. Янчевская, О.А. Ковалёва // Весцi БДПУ. Сер. 3. -2007. - № 1. - С. 39-43.

7. Ковалёва, О.А. Влияние ультрафиолетовой радиации на фотохимическую активность хлоропластов и содержание флавоноидов в листьях картофеля и гороха / О. А. Ковалёва, С.П. Избавителев, Т.Г. Янчевская, С.В. Мурашко, Л.В. Обуховская, Т.Б. Макарова, Н.А Копылова // Ботаника (исследования). Выпуск 34. / ИЭБ НАН Беларуси. - 2006. - С. 149-157.

8. Ковалёва, О.А. Зависимость процессов ризогенеза от активности пероксидазы и эндогенного уровня ауксина в меристемных регенерантах картофеля (Solanum tuberosum L.) при УФ облучении / О. А. Ковалёва, Т.Г. Янчевская, А.Н. Гриц // Ботаника (исследования). Вып. 36: к 80-летию образования НАН Беларуси / ИЭБ НАН Беларуси. - 2008. - С. 372-380.

Статьи в сборниках научных трудов:

9. Ковалёва, О.А. Влияние ультрафиолетовой радиации на зараженность меристемных регенерантов картофеля (Solanum tuberosum L.) Х-вирусом / О.А. Ковалёва // Изучение, охрана и использование биоразнообразия растений и животных: сб. науч. ст. преп. каф. ботаники и зоологии фак. естествознания БГПУ; редкол.: Е.И. Бычкова [и др.]; отв. ред. И.Э. Бученков. - Минск: Право и экономика, 2009. - С. 31-35.

10. Ковалёва, О.А. Содержание свободных фитогормонов в меристемных регенерантах картофеля (Solanum tuberosum L.) при ультрафиолетовом облучении / О.А. Ковалёва, О.В. Страшкевич // Изучение, охрана и использование биоразнообразия растений и животных: сб. науч. ст. преп. каф. ботаники и зоологии фак. естествознания БГПУ; редкол.: Е.И. Бычкова [и др.]; отв. ред. И.Э. Бученков. - Минск: Право и экономика, 2009. - С. 35-39.

Материалы конференций:

11. Kovalyova, O.A. Physiological effects of action ultra-violet radiation on regenerants of potato / О.А. Kovalyova // Plant growth substances: intracellular hormonal signaling and applying in agriculture. Abstracts of 2nd International symposium, Kyiv, 8-12 October, 2007 y. / NAS of Ukraine, Institute of bioorganic chemistry and petroleum chemistry NAS of Ukraine. - Kyiv, 2007. - Р. 134.

12. Ковалёва, О.А. Влияние облучения ультрафиолетовой радиацией меристемных регенерантов картофеля (Solanum tuberosum) на активность пероксидазы и способность к ризогенезу / О.А. Ковалёва // Актуальные проблемы биологии и экологии: материалы XV Всероссийской молодёжной науч. конф. (в 3-х томах). Т. 3. Сыктывкар, 14 - 18 апреля 2008 г. / Институт биологии Коми НЦ УрО РАН; редкол.: А.И. Таскаев [и др.]. - Сыктывкар, 2008. - С. 119-120.

13. Ковалёва, О.А. Влияние УФ облучения суммарного диапазона на морфофизиологические показатели картофеля (Sоlanum tuberosum) на ранних стадиях вегетативного онтогенеза / О.А. Ковалёва // Материалы I (IX) Междунар. конф. молодых бот. в Санкт-Петербурге, Санкт-Петербург, 21-26 мая 2006 г. / Рос. акад. наук, Бот. ин-т, рус. Ботан. об-во; редкол.: В.Т. Ярмишко [и др.]. - Санкт-Петербург, 2006. - С. 157.

14. Ковалёва, О.А. Влияние УФР на фотодинамические характеристики переменной флуоресценции хлорофилла меристемных регенерантов картофеля / О.А. Ковалёва // Современная физиология растений: от молекул до экосистем: Материалы докладов международной конференции (в трех частях). Часть 2. Сыктывкар, 18-24 июня 2007 г. / Коми НЦ УрО РАН; редкол.: Т.К. Головако [и др.]. - Сыктывкар, 2007. - С. 191-193.

15. Ковалёва, О.А. Действие ультрафиолетовой радиации на биосинтез пигментов у Sоlanum tuberosum / О.А. Ковалёва // Актуальные проблемы ботаники, экологии и биотехнологии: матер. Межд. конф. мол. ученых-ботаников, Киев, 27-30 сентября 2006 г. / НАН Украины, ИБ им. Н.Г. Холодного НАН Украины; редкол.: О.А. Петльованый. - Киев: Фитосоциоцентр, 2006. - С. 144 - 145.

16. Ковалёва, О.А. Изменение белковых спектров фракций цитоплазматических растворимых белков и мембран хлоропластов листьев меристемных регенерантов картофеля (Solanum tuberosum) под действием ультрафиолетового облучения in vivo / О.А. Ковалёва, А.Н. Гриц, Т.Г. Янчевская // Сигнальные системы клеток растений: роль в адаптации и иммунитете: тез. докл. II Межд. cимпоз., Казань, 27-30 июня 2006 г. / Казанский научн. центр РАН, Казанский институт биохимии и биофизики РАН. - Казань, 2006. - С. 182 - 183.

Тезисы докладов конференций:

17. Kovalyova, О.А. Influence of ultra-violet radiation on photochemical activity chloroplasts and contents flavonoids in leaves of the potato and peas / О.А. Кovalyova // Biodiversity. Ecology. Adaptation. Evolution: proceedings of the III Internetional Young scientists conference, dedicated to 100 anniversaries from birth of famous Ukrainian lichenologist Maria Makarevych, Odesa, 15-18 may, 2007. - Odesa: Pechatniy Dom, 2007. - P. 35.

18. Ковалёва, О.А. Влияние ультрафиолетовой радиации на содержание флавоноидов в листьях меристемных регенерантов картофеля / О.А. Ковалёва, Т.Б. Макарова, А.Н Гриц // Материалы IV съезда Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова, Пущино, 6-7 декабря 2006 г. / РАН, общество биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова; ред.: Р.Г. Василов. - Москва: МАКС Пресс, 2006. - С. 108 - 109.

19. Ковалёва, О.А. Физиологические эффекты действия УФР на меристемные регенеранты картофеля / О.А. Ковалёва // Ломоносов - 2007: материалы докладов XIV Междунар. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Москва, 11 - 14 апреля 2007 г. / МГУ им. М.В. Ломоносова; ред.: И.А. Алешковский, П.Н. Костылев. [Электронный ресурс]. - Москва: Издательский центр Факультета журналистики МГУ им. М.В. Ломоносова, 2007. ISBN 5-7776-0079-4.

Научные издания:

20. Янчевская, Т.Г. Получение безвирусной рассады картофеля по ионитопонной технологии в биотехнических комплексах / Т.Г. Янчевская, А.Л. Ольшанникова, С.В. Мурашко, О.А. Ковалёва, Н.А. Копылова. - Минск: ЧПУП «БелАниГал», 2004. - 52 с.

РЕЗЮМЕ

Ковалёва Ольга Александровна

Влияние ультрафиолетового облучения на физиолого-биохимические процессы регенерантов картофеля

Ключевые слова: картофель, УФР (ультрафиолетовая радиация), ризогенез, продуктивность, фитогормоны, фотосинтетические пигменты, пероксидаза, СОД, Х-вирусная инфекция.

Цель работы: изучить действие УФР на физиолого-биохимические процессы, выяснить механизмы индуцирования фотозащитных и ростстимулирующих эффектов УФР в растениях картофеля при их микроклонировании в искусственных условиях.

Методы исследования: стандартные физиолого-биохимические, молекулярные, биофизические, морфофизиологические.

Использованная аппаратура: спектрофотометр СФ-26, прибор для вертикального электрофореза SE-250 (Amersham Biosciences, Великобритания), двухлучевой флуориметр, центрифуга Sigma 3-18 К (Германия), вакуумная гелевая сушка SE-60 (USA), прибор для иммуноферментного анализа АИФ-М/340 (Витязь, Беларусь).

Полученные результаты и их новизна: установлен и обоснован механизм действия УФР, обусловливающий стимулирующие физиологические эффекты роста и развития растений среднеранних сортов картофеля, реализуемые через изменения соотношения фитогормонов, как один из наиболее важных неспецифических (общих) реакций растений на действие УФР. Облучение УФ в дозах 120, 240, 360, 480 Дж/м² увеличивало клубневой коэффициент размножения и скорость ризогенеза, вызывало изменение эндогенного уровня ИУК в регенерантах картофеля. Однократное и многократное облучение УФ снижало активность фотосинтеза, тестируемое по скорости затухания переменной флуоресценции, которая в дальнейшем (7-14 сут) восстанавливалась к контрольным значениям в полном соответствии со стабилизацией фитогормонального градиента. Многократное УФ облучение сопровождалось увеличением в листьях растений содержания Хл а и Хл b, каротиноидов, флавоноидов, что может указывать на вовлечение в ответные реакции на действие ультрафиолета ССК ФС2 и механизмов защиты от фотораспада. В условиях УФ облучения наблюдался эффект частичной инактивации Х-вирусного инфицирования, активация пероксидазы и появление новых молекулярных форм СОД в устойчивых и неустойчивых сортах картофеля, что указывает на причастность действия УФР к супероксидазной сигнальной системе.