Введение
Глава 1. Обзор литературы 16
1.1. Камбиальная активность у древесных растений в норме и при формировании аномальной древесины карельской березы 16
1.2. Регуляция деятельности латеральных меристем. Факторы транскрипции, обусловливающие дифференцировку клеток по тому или иному пути 25
1.3. Камбий – основной акцептор ассимилятов в период латерального роста древесных растений 31
1.4. Сахарозосинтаза в камбиальной зоне древесных растений: регуляция, субклеточная локализация, участие в синтезе полимерных компонентов 34
1.5. Апопластная инвертаза: основные функции, регуляция активности, участие в создании акцепторной силы растущих тканей 45
1.6. Системы регуляции сахарозного статуса растений 48
1.7. Азотные соединения как возможные экзогенные регуляторы ксилогенеза 53
Глава 2. Объекты и методы исследования 59
2.1. Растительный материал 59
2.2. Отбор образцов 65
2.3. Микроскопические исследования 66
2.4. Химический анализ почвы 67
2.5. Биохимические исследования 68
2.6. Определение уровня экспрессии генов 71
2.7. Статистическая обработка 75
Глава 3. Биохимические индикаторы разных сценариев ксилогенеза 76
3.1. Годичная динамика сахарозы и активность ферментов ее метаболизации в тканях ствола двух форм березы повислой, различающихся по структуре древесины 77
3.2. Участие апопластной инвертазы и сахарозосинтазы в поддержании аттругирующей способности камбиальной зоны 90
3.3. Донорно-акцепторные отношения в системе "лист-стебель-корень" в период камбиального роста у растений березы повислой при альтернативных сценариях ксилогенеза 97
3.4. Отличие путей метаболизации сахарозы в камбиальной зоне при формировании древесины с разной степенью узорчатости 105
3.4.1. Распределение активности сахарозосинтазы и апопластной инвертазы, содержание сахаров и крахмала в тканях ствола 6-летних растений карельской березы с разной степенью узорчатости древесины 105
3.4.2. Метаболизация сахарозы в камбиальной зоне 25-летних растений карельской березы, произрастающих в лесных культурах 109
3.4.3. Метаболизация сахарозы в камбиальной зоне узорчатых и безузорчатых участков одного ствола 11-летних растений карельской березы 111
3.5. Содержание сахаров и соотношение активности ферментов утилизации сахарозы у сеянцев двух форм березы повислой 115
3.5.1. Динамика неструктурных углеводов в органах и тканях двухлетних сеянцев Betula pendula и B. pubescence на ранних этапах онтогенеза 115
3.5.2. Утилизация сахарозы в акцепторных органах у растений обычной березы повислой и карельской березы на начальных этапах онтогенеза 122
Глава 4. Молекулярно-генетические механизмы регуляции разных сценариев ксилогенеза 130
4.1. Регуляция активности сахарозосинтазы на уровне экспрессии кодирующих ее генов в период камбиального роста 130
4.1.1. Активность сахарозосинтазы и уровень экспрессии генов Sus1, Sus2, Sus3 в развивающейся ксилеме 10-летних растений двух форм березы повислой 130
4.1.2. Активность сахарозосинтазы и уровень экспрессии генов Sus1, Sus2 в развивающейся ксилеме 25-летних растений карельской березы с разной степенью узорчатости древесины 134
4.1.3. Активность сахарозосинтазы и уровень экспрессии генов Sus1 и Sus2 у сеянцев обычной березы повислой и карельской березы 137
4.2. Участие сахарозосинтазы в синтезе целлюлозы и крахмала в период камбиального роста 141
4.2.1. Активность сахарозосинтазы, содержание целлюлозы и крахмала в развивающейся ксилеме 10-летних растений обычной березы повислой и карельской березы 141
4.2.2. Активность сахарозосинтазы, содержание целлюлозы и крахмала в развивающейся ксилеме 25-летних растений карельской березы с разной степенью узорчатости древесины 145
4.3. Изучение активности гексокиназы и уровня экспрессии генов, кодирующих переносчики сахаров, с точки зрения их потенциального участия в глюкозном сигналинге в клетке 151
4.3.1. Межклеточный транспорт сахарозы в камбиальной зоне 151
4.3.2. Зависимость активности гексокиназы в период камбиального роста от степени узорчатости древесины 156
4.4. Регуляция активности апопластной инвертазы на транскрипционном и посттрансляционном уровнях в период камбиального роста 161
4.5. Экспериментальное изменение активности апопластной инвертазы у обычной березы повислой 166
4.5.1. Торможение камбиального роста у сеянцев березы повислой сопровождается возрастанием метаболизации сахарозы в камбиальной зоне по апопластному пути 166
4.5.2. Введение экзогенной сахарозы в ткани ствола обычной березы повислой в период камбиального роста приводит к возрастанию активности апопластной инвертазы 173
4.5.3. Метаболические изменения в камбиальной зоне обычной березы повислой при нарушении нисходящего транспорта сахарозы и создании зон ее избыточного содержания 186
Глава 5. Основные регуляторы развития стволовых клеток латеральных меристем 196
5.1. Изменение экспрессии генов, кодирующих CLE-пептиды группы B (CLE-41) и их рецептор (TDR), в период камбиального роста 197
5.2. Распределение экспрессии генов, кодирующих факторы транскрипции VND6, VND7 и APL, в камбиальной зоне при разных сценариях ксилогенеза 208
5.3. Изменение уровня экспрессии генов CLE41 и PXY у сеянцев обычной березы повислой и карельской березы на начальных этапах онтогенеза 212
5.4. Изменение уровня экспрессии генов CLE41, PXY, VND6, VND7 и APL в камбиальной зоне обычной березы при нарушении нисходящего транспорта сахарозы и создании зон ее избыточного содержания 214
Глава 6. Влияние уровня плодородия почвы на реализацию генетической программы у карельской березы 217
6.1. Избыток экзогенных нитратов подавляет формирование аномальной древесины у карельской березы 218
6.2. Доступность подвижного азота в почве оказывает влияние на проявление признака узорчатости древесины у карельской березы 226
6.2.1. Характеристика почвенных условий и потребность березы в элементах минерального питания 229
6.2.2. Морфологическая характеристика растений 230
6.2.3. Снижение плодородия почвы уменьшает метаболизацию сахарозы сахарозосинтазой при формировании нормальной по структуре древесины березы 231
6.2.4. Возрастание нитратредуктазной активности может увеличивать активность сахарозосинтазы 233
6.2.5. Снижение подвижного азота в почве увеличивает метаболизацию сахарозы по апопластному пути у узорчатых растений карельской березы 235
6.2.6. Возрастание нитратредуктазной активности отрицательно влияет на формирование узорчатой древесины у растений карельской березы 236
Заключение 239
Выводы 244
Список литературы 246
