Введение
1. Обзор литературы 10
1.1. Экспрессия пластома 10
1.1.1. Организация пластома 10
1.1.2. Транскрипция 14
1.1.3. Созревание РНК 15
1.1.3.1. Редактирование РНК 16
1.1.3.2. РНК-сплайсинг 17
1.1.3.2.1. Матуразы 19
1.1.3.2.2. Белки с CRM-доменом 19
1.1.3.2.3. PPR-белки 20
1.1.3.2.4. Другие факторы сплайсинга 22
1.1.3.3. Межцистронное разрезание РНК 24
1.1.3.4. Стабильность молекул РНК 25
1.1.3.4.1. Созревание 5’-концов 25
1.1.3.4.2. Созревание 3’-концов 26
1.1.3.4.3. Деградация РНК 26
1.1.4. Последующие этапы экспрессии пластома 28
1.2. Накопление кадмия и его токсическое действие на растения 29
1.2.1. Воздействие кадмия и его распределение на уровне организма 30
1.2.1.1. Поглощение кадмия и его распределение по растению 30
1.2.1.2. Токсическое воздействие кадмия на организм растений 32
1.2.2. Воздействие кадмия и его распределение на клеточном уровне 33
1.2.2.1. Перенос кадмия через плазмалемму 33
1.2.2.2. Кадмий в цитоплазме 34
1.2.2.3. Перенос кадмия через тонопласт 35
1.2.2.4. Кадмий в митохондриях 36
1.2.2.5. Кадмий в хлоропластах 37
1.2.2.6. Биохимические основы токсичности кадмия 37
1.2.2.7. Влияние кадмия на водный баланс растений 39
1.2.2.8. Влияние кадмия на минеральное питание растений 40
1.2.2.9. Влияние кадмия на дыхание растений 41
1.2.2.10. Влияние кадмия на фотосинтез 41
1.2.2.10.1. Накопление фотосинтетических пигментов 41
1.2.2.10.2. Состав липидов мембран и ультраструктура хлоропластов 43
1.2.2.10.3.Функциональное состояние хлоропластов 43
1.2.2.10.4. Цикл Кальвина-Бенсона 45
1.2.2.11. Регуляция экспрессии генома в присутствии кадмия 46
1.3. Тепловой Шок 48
1.3.1. Повреждающий эффект температуры 48
1.3.2. HSP белки и другие молекулярные механизмы защиты при повышенной температуре 50
1.3.3. Фотосинтез в условиях повышенной температуры 53
1.3.4. Экспрессия пластома в условиях повышенной температуры 55
2. Материалы и методы 57
2.1. Выращивание растений 57
2.2. Измерение длины и массы растений 58
2.3. Атомно-абсорбционная спектроскопия 59
2.4. Определение содержания фотосинтетических пигментов 59
2.5. Измерение параметров флуоресценции хлорофилла a 60
2.6. Выделение хлоропластов 61
2.7. Выделение РНК из хлоропластов 62
2.8. Обратная транскрипция. Полимеразная цепная реакция 63
2.9. Электрофорез в агарозном геле 65
2.10. Секвенирование фрагментов ДНК 65
3. Результаты 66
3.1. Оценка степени токсического воздействия кадмия на растения 66
3.1.1. Изучение воздействия 80 мкМ кадмия на ранних стадиях роста проростков кукурузы 66
3.1.2. Изучение воздействия различных концентраций кадмия на рост проростков кукурузы 70
3.1.3. Изучение воздействия кадмия на рост растений кукурузы при месячной (31 день) экспозиции на кадмии 73
3.1.4. Изучение воздействия летальной концентрации 250 мкМ кадмия 77
3.1.5. Изучение влияния кадмия на функционирование электрон-транспортной цепи хлоропластов кукурузы 79
3.2. Оптимизация метода ОТ-ПЦР для корректного анализа интрон-содержащих и сплайсированных форм РНК 80
3.3. Изучение влияния кадмий-индуцированного стресса на уровень сплайсированных мРНК и несплайсированных пре-мРНК в хлоропластах кукурузы 87
3.4. Накопление кадмия в хлоропластах кукурузы и ячменя 89
3.5. Изучение влияния кадмий-индуцированного стресса на уровень сплайсированных мРНК и несплайсированных пре-мРНК в хлоропластах ячменя 90
3.6. Изучение воздействия повышенных температур на растения кукурузы 94
3.6.1. Изучение воздействия повышенных температур на рост растений кукурузы 94
3.6.2. Изучение влияния повышенных температур на функционирование электрон-транспортной цепи хлоропластов кукурузы 98
3.7. Изучение влияния повышенной температуры на уровень сплайсированных мРНК и несплайсированных пре-мРНК в хлоропластах кукурузы 99
4. Обсуждение 102
4.1. Влияние кадмия на физиологические процессы у растений кукурузы и ячменя 102
4.2. Накопление кадмия в хлоропластах кукурузы и ячменя 104
4.3. Влияние повышенной температуры на физиологические процессы у растений кукурузы 106
4.4. Сплайсинг мРНК в хлоропластах при неблагоприятных условиях среды .109
Выводы 113
Список литературы 114
