ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................. 8
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ...................................................................... 17
1.1. Морфофизиологические особенности корневой системы растений..... 17
1.2. Механизмы регуляции роста корней при нормальных условиях и при
действии стрессовых факторов......................................................................... 22
1.2.1. Фитогормональная регуляция роста корней при нормальных
условиях и при действии стрессовых факторов .......................................... 24
1.2.2. Генетическая регуляция роста корней при нормальных условиях и
при действии стрессовых факторов .............................................................. 29
1.3. Влияние абиотического стресса на рост корней растений ................. 33
1.3.1. Рост корней при действии засоления................................................. 34
1.3.2. Рост корней при действии гипотермии.............................................. 36
1.3.3. Рост корней при действии тяжелых металлов .................................. 37
1.4. Роль генов экспансинов в регуляции роста корней при нормальных
условиях и при действии стрессовых факторов ............................................. 39
1.5. Роль генов ксилоглюканэндотрансгликозилаз в регуляции роста
корней при нормальных условиях и при действии стрессовых факторов... 43
1.6. Взаимосвязь экспансинов и ксилоглюканэндотрансгликозилаз с
антиоксидантной системой растений............................................................... 49
1.7. Заключение к главе 1............................................................................... 51
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ................................ 53
2.1. Объекты исследования ............................................................................... 53
2.2. Реактивы....................................................................................................... 53
2.3. Составы использованных стандартных растворов.................................. 56
2.4. Получение, отбор и анализ трансгенных растений табака..................... 59
2.5. Выделение и очистка тотальной ДНК растений методом солевой
экстракции .......................................................................................................... 61
2.6. Гель-электрофорез ДНК............................................................................. 61
2.7. Полимеразная цепная реакция................................................................... 62
3
2.8. Выделение РНК и построение кДНК........................................................ 62
2.9. Количественная ОТ-ПЦР в режиме реального времени......................... 63
2.10. Стерилизация и выращивание семян трансгенных растений табака на
селективной среде .............................................................................................. 63
2.11. Оценка параметров роста корней трансгенных растений табака на
вертикально-ориентированных чашках Петри ............................................... 64
2.12. Фиксация и микроскопический анализ корней...................................... 65
2.13. Определение содержания общего растворимого белка ........................ 65
2.14. Анализ состояния компонентов антиоксидантной системы
трансгенных растений табака ........................................................................... 66
2.14.1. Определение активности супероксиддисмутазы............................. 67
2.14.2. Определение активности каталазы ................................................... 68
2.14.3. Определение активности аскорбатпероксидазы.............................. 68
2.14.4. Определение активности гваяколпероксидазы................................ 69
2.14.5. Определение активности глутатион-S-трансферазы ...................... 70
2.14.6. Определение содержания восстановленного и окисленного
глутатиона........................................................................................................ 71
2.14.7. Определение содержания пролина ................................................... 72
2.14.8. Определение содержания водорастворимых сахаров..................... 73
2.14.9. Определение общей антиоксидантной способности....................... 73
2.15. Статистический анализ и программное обеспечение ........................... 74
2.16. Дизайн исследования................................................................................ 74
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ........... 76
3.1. Анализ содержания транскриптов и ПЦР-анализ генов ЕХРs и ХТНs в
корнях трансгенных растений табака .............................................................. 76
3.2. Морфометрический анализ корней табака дикого типа и трансгенных
растений со сверхэкспрессией генов ЕХРs и ХТНs при нормальных
условиях и при действии абиотических стресс-факторов ............................. 78
3.2.1. Морфометрический анализ корней трансгенных растений при
действии засоления......................................................................................... 79
4
3.2.2. Морфометрический анализ корней трансгенных растений при
действии гипотермии...................................................................................... 86
3.2.3. Морфометрический анализ корней трансгенных растений при
действии кадмия.............................................................................................. 89
Обсуждение результатов исследования по параграфу 3.2............................. 96
3.3. Микроскопический анализ корней табака дикого типа и трансгенных
растений со сверхэкспрессией генов ЕХРs и ХТНs при нормальных
условиях и при действии абиотических стресс-факторов ............................. 98
Обсуждение результатов исследования по параграфу 3.3........................... 102
3.4. Оценка состояния компонентов антиоксидантной системы и
содержания белка в корнях табака дикого типа и трансгенных растений со
сверхэкспрессией генов ЕХРs и ХТНs при нормальных условиях и при
действии кадмия............................................................................................... 103
3.4.1. Содержание общего растворимого белка в корнях табака при
нормальных условиях и при действии кадмиевого стресса ..................... 104
3.4.2. Активность супероксиддисмутазы в корнях табака при нормальных
условиях и при действии кадмиевого стресса ........................................... 105
3.4.3. Активность каталазы в корнях табака при нормальных условиях и
при действии кадмиевого стресса ............................................................... 106
3.4.4. Активность аскорбатпероксидазы в корнях табака при нормальных
условиях и при действии кадмиевого стресса ........................................... 107
3.4.5. Активность гваяколпероксидазы в корнях табака при нормальных
условиях и при действии кадмиевого стресса ........................................... 108
3.4.6. Активность глутатион-S-трансферазы в корнях табака при
нормальных условиях и при действии кадмиевого стресса ..................... 109
3.4.7. Содержание восстановленного и окисленного глутатиона в корнях
табака при нормальных условиях и при действии кадмиевого стресса.. 111
3.4.8. Содержание пролина в корнях табака при нормальных условиях и
при действии кадмиевого стресса ............................................................... 113
5
3.4.9. Содержание водорастворимых сахаров в корнях табака при
нормальных условиях и при действии кадмиевого стресса ..................... 114
3.4.10. Общая антиоксидантная способность в корнях табака при
нормальных условиях и при действии кадмиевого стресса ..................... 115
Обсуждение результатов исследования по параграфу 3.4........................... 116
3.5. Заключение к главе 3 ................................................................................ 128
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 130
ВЫВОДЫ............................................................................................................. 133
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ......................................... 134
