Публикации 2014-2023 гг.
Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН
ул. Лермонтова, 132, Иркутск, 664033 Российская Федерация
E-mail: knev73@yandex.ru, omaria-84@yandex.ru, galina.g.suvor@gmail.com, borovskii@sifibr.irk.ru
Реферат
УДК 574.24
Коротаева Н. Е., Иванова М. В., Суворова Г. Г., Боровский Г. Б. Дегидрины в адаптации сосны обыкновенной и ели сибирской к условиям произрастания в период вегетации // Сибирский лесной журнал. 2020. № 6. С. 54–63.
DOI: 10.15372/SJFS20200605
© Коротаева Н. Е., Иванова М. В., Суворова Г. Г., Боровский Г. Б., 2020
Участие белков стресса в формировании приспособленности растений к условиям окружающей среды обитания до сих пор не раскрыто полностью. Для выявления роли дегидринов (ДГ) в стратегии биохимической адаптации у видов, занимающих различные экологические ниши, сопоставляли количество и сезонную динамику ДГ в хвое сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. и ели сибирской Picea obovata Ledeb. в условиях периода вегетации. Погодные условия в период исследования были благоприятными для фотосинтетической активности хвойных. Судя по суммарной месячной интенсивности поглощения CO2, физиологическая активность у обоих видов не отличалась от средних значений этого показателя для данных видов. Различным в хвое сосны и ели оказалось количественное соотношение содержания конститутивных ДГ 72 и 55 кД, содержание которых варьирует в зависимости от сезона, а также накопление «уникальных» для каждого вида ДГ, которые у сосны располагались в высоко- и низкомолекулярной области, а у ели – в среднемолекулярной. Полученные результаты позволяют предположить, что приуроченность произрастания сосны обыкновенной к более засушливым условиям вегетации, а ели сибирской – к более влажным, но холодным условиям может быть сопряжена с накоплением определенных ДГ. К способности сосны обыкновенной и ели сибирской занимать разные места обитания может иметь отношение повышенное накопление конститутивных белков ДГ 72 и 70 (у сосны) и 55 кД (у ели), но не различия в составе ДГ.
Текст статьи
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)
Боровский Г. Б., Иванова М. В., Кондакова М. А., Коротаева Н. Е., Суворова Г. Г., Уколова И. В., Федяева А. В. Методические рекомендации в использовании антител против дегидринов в агробиотехнологиях // ИВУЗ. Прикл. хим. и биотехнол. 2019. Т. 9. № 2 (29). С. 277–287 [Borovskiy G. B., Ivanova M. V., Kondakova M. A., Korotaeva N. E., Suvorova G. G., Ukolova I. V., Fedyaeva A. V. Metodicheskie rekomendatsii v ispol’zovanii antitel protiv degidrinov v agrobiotekhnologiyakh (Guidelines for using antibodies against dehydrins in agrobiotechnology) // IVUZ. Prikl. khim. i biotekhnol. (Proc. Higher Educat. Inst. Appl. Chem. Biotechnol.). 2019. V. 9. N. 2 (29). P. 277–287 (in Russian with English abstract)].
Загирова С. В. Структура ассимиляционного аппарата и СО2-газообмен у хвойных. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. 108 с. [Zagirova S. V. Struktura assimilyatsionnogo apparata i SO2-gazoobmen u khvoynykh (The structure of the assimilation apparatus and CO2-gas exchange in conifers). Yekaterinburg: Ural Br., Rus. Acad. Sci.), 1999. 108 p. (in Russian)].
Иванова М. В., Суворова Г. Г. Структура и функция фотосинтетического аппарата хвойных в условиях юга Восточной Сибири. Иркутск: Ин-т геогр. СО РАН, 2014. 102 с. [Ivanova M. V., Suvorova G. G. Struktura i funktsiya fotosinteticheskogo apparata khvoynykh v usloviyakh yuga Vostochnoy Sibiri (The structure and function of the photosynthetic apparatus of conifers in the conditions of the south of Eastern Siberia). Irkutsk: Inst. Geogr. Rus. Acad. Sci., Sib. Br., 2014. 102 p. (in Russian)].
Кайбияйнен Л. К. Эколого-физиологические исследования сосны и сосновых древостоев // Тр. Карел. науч. центра РАН, 2003. Вып. 5. С. 65–73 [Kaybiyaynen L. K. Ekologo-fiziologicheskie issledovaniya sosny i sosnovykh drevostoev (Ecophysiological studies of pine and pine stands) // Tr. Karel. nauch. tsentra RAN (Proc. Karel. Sci. Center Rus. Acad. Sci.), 2003. Iss. 5. P. 65–73 (in Russian with English abstract)].
Климат Иркутска / А. А. Барт, Н. С. Брекен, В. И. Каменщикова / Под ред. Ц. А. Швер, Н. П. Форманчук. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 246 с.
Петров К. А., Софронова В. Е., Бубякина В. В., Перк А. А., Татаринова Т. Д., Пономарев А. Г., Чепалов В. А., Охлопкова Ж. М., Васильева И. В., Максимов Т. Х. Древесные растения Якутии и низкотемпературный стресс // Физиол. раст. 2011. Т. 58. № 6. С. 866–874 [Petrov K. A., Sofronova V. E., Bubyakina V. V., Perk A. A., Tatarinova T. D., Ponomarev A. G., Chepalov V. A., Okhlopkova Zh. M., Vasilyeva I. V., Maksimov T. Kh. Drevesnye rasteniya Yakutii i nizkotemperaturny stress (Woody plants of Yakutia and low-temperature stress) // Fiziol. rast. (Plant Physiol.). 2011. V. 58. N. 6. P. 866–874 (in Russian with English abstract)].
Пономарев А. Г., Татаринова Т. Д., Перк А. А., Васильева И. В., Бубякина В. В. Сезонная динамика суммарных белков и дегидринов в почках березы плосколистной, растущей в криолитозоне // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2012. Т. 14. № 1. С. 2005–2007 [Ponomarev A. G., Tatarinova T. D., Perk A. A., Vasil’eva I. V., Bubyakina V. V. Sezonnaya dinamika summarnykh belkov i degidrinov v pochkakh berezy ploskolistnoy, rastushchey v kriolitozone (Seasonal dynamics of integral proteins and degidrins in Betula pendula var. platyphylla buds growing in cryolitozone) // Izv. Samar. nauch. tsentra RAN (Bull. Samara Sci. Center Rus. Ac. Sci.). 2012. V. 14. N. 1. P. 2005–2007 (in Russian with English abstract)].
Пономарев А. Г., Татаринова Т. Д., Перк А. А., Васильева И. В., Бубякина В. В. Особенности белков, ассоциированных с формированием морозоустойчивости у двух популяций Betula platiphylla Якутии // Совр. пробл. науки и образования. 2013. № 1. С. 341–350 [Ponomarev A. G., Tatarinova T. D., Perk A. A., Vasilyeva I. V., Bubyakina V. V. Osobennosti belkov, assotsiirovannykh s formirovaniem morozoustoychivosti u dvukh populyatsiy Betula platiphylla Yakutii (Characteristics of proteins associated with frost hardiness development in two populations of Betula platyphylla of Yakutia) // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya (Contemp. Probl. Sci. Educat.). 2013. N. 1. P. 341–350 (in Russian with English abstract)].
Пономарев А. Г., Татаринова Т. Д., Перк А. А., Васильева И. В., Бубякина В. В. Дегидрины, ассоциированные с формированием морозоустойчивости березы плосколистной // Физиол. раст. 2014. Т. 61. № 1. С. 114–120 [Ponomarev A. G., Tatarinova T. D., Perk A. A., Vasilyeva I. V., Bubyakina V. V. Degidriny, assotsiirovannye s formirovaniem morozoustoychivosti berezy ploskolistnoy (Dehydrins associated with the development of frost resistance of the Asian white birch) // Fiziol. rast. (Plant Physiol.). 2014. V. 61. N. 1. P. 114–120 (in Russian with English abstract)].
Суворова Г. Г. Фотосинтез хвойных деревьев в условиях Сибири. Новосибирск: Акад. изд-во «Гео», 2009. 192 с. [Suvorova G. G. Fotosintez khvoynykh derev’ev v usloviyakh Sibiri (Photosynthesis of coniferous trees in the conditions of Siberia). Novosibirsk: Geo Acad. Publ., 2009. 192 p. (in Russian)].
Татаринова Т. Д., Перк А. А., Бубякина В. В., Пономарев А. Г., Ветчинникова Л. В., Васильева И. В. Дегидрины в почках Betula pendula Roth.: особенности сезонной динамики // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2013. Т. 15. № 3 (2). С. 799–801 [Tatarinova T. D., Perk A. A., Bubyakina V. V., Ponomarev A. G., Vetchinnikova L. V., Vasilyeva I. V. Degidriny v pochkakh Betula pendula Roth.: osobennosti sezonnoy dinamiki (Dehydrins of Betula pendula Roth bads: characteristics of a seasonal dynamics) // Izv. Samar. nauch. tsentra RAN (Bull. Samara Sci. Center Rus. Acad. Sci.). 2013. V. 15. N. 3 (2). P. 799–801 (in Russian with English abstract)].
Щербатюк А. С. Многоканальные установки с СО2-газоанализаторами для лабораторных и полевых исследований // Инфракрасные газоанализаторы в изучении газообмена растений: сб. науч. ст. М.: Наука, 1990. С. 38–54 [Shcherbatyuk A. S. Mnogokanal’nye ustanovki s SO2-gazoanalizatorami dlya laboratornykh i polevykh issledovaniy (Multichannel installations with CO2 gas analyzers for laboratory and field studies) // Infrakrasnye gazoanalizatory v izuchenii gazoobmena rasteny: sb. nauch. st. (Infrared gas analyzers in the study of plant gas exchange: Coll. sci. articles). Moscow: Nauka, 1990. P. 38–54 (in Russian)].
Щербатюк А. С, Русакова Л. В., Суворова Г. Г., Янькова Л. С. Углекислотный газообмен хвойных Предбайкалья. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. 132 с. [Shcherbatyuk A. S., Rusakova L. V., Suvorova G. G., Yan’kova L. S. Uglekislotny gazoobmen khvoynykh Predbaykalya (Carbon dioxide gas exchange in conifers in Cisbaikalia). Novosibirsk: Nauka. Sib. Br., 1991. 132 p. (in Russian)].
Artlip T. S., Callahan A. M., Bassett C. L., Wisniewski M. E. Seasonal expression of a dehydrin gene in sibling deciduous and evergreen genotypes of peach (Prunus persica [L.] Batsch) // Plant Mol. Biol. 1997. V. 33. Iss. 1. P. 61–70.
Baldi P., Pedron L., Hietala A. M., La Portа N. Cold tolerance in cypress (Cupressus sempervirens L.): a physiological and molecular study // Tree Genet. Genom. 2011. V. 7. P. 79–90.
Bassett C. L., Wisniewski M. E., Artlip T. S., Norelli J. L., Renaut J., Farell R. E. Global analysis of genes regulated by low temperature and photoperiod in peach bark // J. Amer. Soc. Hort. Sci. 2006. V. 131. N. 13. P. 551–563.
Chang C. Y., Fréchette E., Unda F., Mansfield S. D., Ensminger I. Elevated temperature and CO2 stimulate late-season photosynthesis but impair cold hardening in pine // Plant Physiol. 2016. V. 172 (2). P. 802–818.
Cuevas-Velazquez C. L., Rendón-Luna D. F., Covarrubias A. A. Dissecting the cryoprotection mechanisms for dehydrins // Front. Plant Sci. 2014. V. 5. P. 1–6.
Hara M., Shinoda Y., Kubo M., Kashima D., Takahashi I., Kato T., Horiike T., Kuboi T. Biochemical characterization of the Arabidopsis KS-type dehydrin protein, whose gene expression is constitutively abundant rather than stress dependent // Acta Physiol. Plant. 2011. V. 33. P. 2103–2116.
Hussain S., Liu G., Liu D., Ahmed M., Hussain N., Teng Y. Study on the expression of dehydrin genes and activities of antioxidative enzymes in floral buds of two sand pear (Pyrus pyrifolia Nakai) cultivars requiring different chilling hours for bud break // Turk. J. Agr. For. 2015. V. 39. P. 930–939.
Kjellsen T. D., Yakovlev I. A., Fossdal C. G., Strimbeck G. R. Dehydrin accumulation and extreme low-temperature tolerance in Siberian spruce (Picea obovata) // Tree Physiol. 2013. V. 33. Iss. 12. P. 1354–1366.
Korotaeva N., Romanenko A., Suvorova G., Ivanova M. V., Lomovatskaya L., Borovskii G., Voinikov V. Seasonal changes in the content of dehydrins in mesophyll cells of common pine needles // Photosynth. Res. 2015. V. 124 (2). Р. 159–169.
Korotaeva N., Ivanova M. V., Suvorova G. G., Borovskii G. B. The impact of the environmental factors on the photosynthetic activity of common pine (Pinus sylvestris) in spring and in autumn in the region of Eastern Siberia // J. For. Res. 2017. V. 29 (6). Р. 1465–1473.
Nystedt B., Street N. R., Wetterbom A., Zuccolo A., Lin Y.-C., Scofield D. G., Vezzi F., Delhomme N., Giacomello S., Alexeenko A., Vicedomini R., Sahlin K., Sherwood E., Elfstrand M., Gramzow L., Holmberg K., Hällman J., Keech O., Klasson L., Koriabine M., Kucukoglu M., Käller M., Luthman J., Lysholm F., Niittylä T., Olson A., Rilakovic N., Ritland C., Rosselló J. A., Sena J., Svensson T., Talavera-López C., Theißen G., Tuominen H., Vanneste K., Wu Z.-Q., Zhang B., Zerbe P., Arvestad L., Bhalerao R., Bohlmann J., Bousquet J., Gil R. G., Hvidsten T. R., de Jong P., MacKay J., Morgante M., Ritland K., Sundberg B., Thompson S. L., de Peer Y. V., Andersson B., Nilsson O., Ingvarsson P. K., Lundeberg J., Jansson S. The Norway spruce genome sequence and conifer genome evolution // Nature. 2013. V. 497(7451). P. 579–584.
Ouyang L., Leus L., De Keyser E., Van Labeke M.-C. Seasonal changes in cold hardiness and carbohydrate metabolism in four garden rose cultivars // J. Plant Physiol. 2019. V. 232. P. 188–199.
Perdiguero P., Barbero M. C., Cervera M. T., Soto A., Collada C. Novel conserved segments are associated with differential expression patterns for Pinaceae dehydrins // Planta. 2012. V. 236 (6). P. 1863–1874.
Petrov K. A., Sofronova V. E., Bubyakina V. V., Perk A. A., Tatarinova T. D., Ponomarev A. G., Chepalov V. A., Okhlopkova Zh. M., Vasilyeva I. V., Maksimov T. Kh. Woody plants of Yakutia and low-temperature stress // Rus. J. Plant Physiol. 2011. V. 58. N. 6. P. 1011–1019 (Original Rus. text © K. A. Petrov, V. E. Sofronova, V. V. Bubyakina, A. A. Perk, T. D. Tatarinova, A. G. Ponomarev, V. A. Chepalov, Zh. M. Okhlopkova, I. V. Vasilyeva, T. Kh. Maksimov, 2011, publ. in Fiziologiya rasteniy. 2011. V. 58. N. 6. P. 866–874).
Ponomarev A. G., Tatarinova T. D., Perk A. A., Vasilyeva I. V., Bubyakina V. V. Dehydrins associated with the development of frost resistance of Asian white birch // Rus. J. Plant Physiol. 2014. V. 61. N. 1. P. 105–111 (Original Rus. text © A. G. Ponomarev, T. D. Tatarinova, A. A. Perk, I. V. Vasilyeva, V. V. Bubyakina, 2014, publ. in Fiziologiya rasteniy. 2014. V. 61. N. 1. P. 114–120).
Rabilloud T., Chevallet M. Solubilization of proteins in two-dimensional electrophoresis // Proteome research: two-dimensional gel electrophoresis and identification methods. Berlin, Heidelberg: Springer, 2000. P. 9–31.
Rodrıguez E. M., Svensson J. T., Malatrasi M., Choi D.-W., Close T. J. Barley Dhn13 encodes a KS-type dehydrin with constitutive and stress responsive expression // Theor. Appl. Genet. 2005. V. 110. Iss. 5. P. 852–858.
Sena J. S., Giguère I., Rigault P., Bousquet J., Mackay J. Expansion of the dehydrin gene family in the Pinaceae is associated with considerable structural diversity and drought-responsive expression // Tree Physiol. 2018. V. 38. Iss. 3. P. 442–456.
Tatarinova T. D., Perk A. A., Bubyakina V. V., Vasilieva I. V., Ponomarev A. G., Maximov T. C. Dehydrin stress proteins in Pinus sylvestris L. needles under conditions of extreme climate of Yakutia // Dokl. Biochem. Biophys. 2017. V. 473. P. 98–101.
Timmons T. M., Dunbar B. S. Protein blotting and immunodetection // Meth. Enzymol. 1990. V. 182. P. 679–688.
Velasco-Conde T., Yakovlev I., Majada J. P., Aranda I., Johnsen O. Dehydrins in maritime pine (Pinus pinaster) and their expression related to drought stress response // Tree Genet. Genom. 2012. V. 8. P. 957–973.
Welling A., Palva E. T. Molecular control of cold acclimation in trees // Physiol. Plant. 2006. V. 127 (2). P. 167–181.
Yamane H., Kashiwa Y., Kakehi E., Yonemori K., Mori H., Hayashi K., Iwamoto K., Tao R., Kataoka I. Differential expression of dehydrin in flower buds of two Japanese apricot cultivars requiring different chilling requirements for bud break // Tree Physiol. 2006. V. 26. Iss. 12. P. 1559–1563.
