Анотація до роботи:

Циганкова В.А. Індукція синтетичними регуляторами росту органогенезу in vitro і на ранніх етапах онтогенезу рослин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук із спеціальності 03.00.12 - фізіологія рослин. Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Київ, 2003.

Дисертація присвячена скринінгу фізіологічно активних синтетичних сполук - індукторів органогенезу in vitro і на ранніх етапах онтогенезу рослин.

У процесі широкого біологічного скринінгу хімічних сполук у культурі клітин і тканин рослин in vitro, а також на тест-системах in vivo відібрано 5 нових хімічних сполук як перспективних замінників фітогормонів: івін (N-оксид 2,6-диметилпірідину) та його комплекси з HCl та янтарною кислотами, метіур (Na-сіль 6-метилтіоурацилу), триамелон (№2863) - (йодид трис (2,2-триметиламмонійметил фосфат), сполуки D-107 (1-ацетиламіно-1-aцетилтіо-2-oксо-2-фенілетан) та №2622 (N-диметил-N-[3-хлор-сульфоланил-4] тіосечовина).

Появу незвичайного мінорного білка з молекулярною масою ~30 кДа (схожого за фізико-хімічними властивостями з поліпептидом глікопротеїну клітинної стінки екстенсину) виявлено в клітинах зародкової осі при стимульованому 6-метилтіоурацилом (6-МТУ) проростанні насіння квасолі. У роботі наведені дані, що стосуються механізмів фітогормон-опосредкованої дії цих регуляторів росту. Показано, що ріст і розвиток ізольованих «недекапітованих» зародкових осей in vitro за 72-х годинний період збільшується на середовищах: дистильована вода < N-оксид лутидину = 6-метилтіоурацил < ІОК. Ріст і розвиток «декапітованих» зародкових осей на тих же середовищах різко відрізняється: дистильована вода > N-оксид лутидину = 6-метилтіоурацил < ІОК. Встановлено, що стимуляція проростання насіння квасолі 6-метилтіоурацилом призводить до істотного скорочення (у два рази) термінів онтогенезу рослини, а стимуляція N-оксидом лутидину - до прискореного розвитку вегетативних органів без розвитку репродуктивних органів рослини.

Проведено скринінг нових синтетичних замінників фітогормонів серед широкого ряду (більш ніж 100) сполук, структура яких невластива структурі фітогормонів, по фізиологічним тестам in vivo та в культурах клітин і тканин in vitro. Відібрано 5 нових хімічних сполук із ростостимулюючою активністю як перспективних замінників ауксинів і цитокінінів: івін (N-оксид 2,6-диметилпірідину) та його комплекси з HCl та янтарною кислотами, метіур (Na-сіль 6-метилтіоурацилу), триамелон (№ 2863) - (йодид трис (2,2-триметиламмонійметил фосфат), сполуки Д-107 (1-ацетиламіно-1-aцетилтіо-2-oксо-2-фенілетан) та №2622 (N-диметил-N-[3-хлор-сульфоланил-4] тіосечовина).

1. По тесту укорінення черешків квасолі показано, що сполуки №2622 та Д-107 виявляють вищу ауксинову активність, ніж природна ІОК. Івін і метіур виявляють яскраво виражену ауксин-цитокінінову активність по показнику прискорення стимуляції проростання насіння рослин (удвічі скорочують термін проростання порівняно з контролем).

2. Встановлено, що регулятор росту триамелон виявляє поліфункціональні властивості в культурах клітин і тканин in vitro: цитокінінову активність - індукує органогенез в культурах клітин і тканин тютюну та томата, а також ауксинову активність - стимулює коренеутворення рослин-регенерантів; регулятори росту івін та його похідні (івін-ян, івін-х) проявляють виражену цитокінінову активність in vitro: стимулюють органогенез в культурах клітин і тканин картоплі та тютюну; сполука №2622 показує ауксинову активність в культурах клітин і тканин тютюну.

3. Показано, що регулятор росту метіур скорочує вдвічі (із 48-ми до 24-х діб) час проходження онтогенезу рослин (від початку проростання насіння - до формування стручків).

4. Методом одно- та двомірного гель-електрофорезу білків, які синтезовані in vivo у клітинах зародкових осей квасолі та у безклітинній системі з ретикулоцитів кроля на матриці полі (А)⁺мРНК із клітин зародкових осей насіння квасолі, показано, що івін і метіур опосередковують свою дію через зміну експресії генів: івін викликає різке підвищення загального синтезу білків, а метіур - синтез переважно одного білка з молекулярною масою 30 кДа (який за фізико-хімічними властивостями подібний білку клітинної стінки екстенсину).

5. За допомогою безклітинної системи із проростків пшениці, яка містить полі (А)⁺мРНК із зародкових осей квасолі, виявлено, що додавання в середовище метіуру не викликає зміни рівня білкового синтезу, а івін різко посилює синтез поліпептидів, що свідчить про пряму дію івіну на рівні трансляції генетичної інформації.

6. Встановлено, що івін і метіур, на відміну від ауксину, не стимулюють ріст «декапітованих» зародкових осей квасолі; в той же час ці сполуки, як і ауксин, стимулюють ріст «недекапітованих» зародкових осей квасолі. На підставі цих спостережень і літературних даних нами вперше запропонована схема можливих механізмів індукції синтетичними регуляторами росту клітин рослин розтягненням.

Публікації автора:

1. Tsygankova V.A., Blume Ya.B. Screening and peculiarity of the biological action of synthetic plant growth regulators // Биополимеры и клетка. - 1997. - 13, №6. - С.484 - 492 (in Engl.).

2. Tsygankova V.A., Zayets V.N., Galkina L.A., Prikazchikova L.P., Blume Ya.B. An unusual minor protein appearing in embryonic axis cells of haricot bean seeds following germination process stimulated by 6-methylthiouracyl // Биополимеры и клетка.- 1998.- 14, № 5.- С.438 - 448 (in Engl.).

3. Тsygankova V.A., Zayets V.N., Galkina L.A., Blume Ya.B. The phytohormone-mediated action of the synthetic regulators on cell extension growth in higher plants // Биополимеры и клетка. - 1999.- 15, №5.- С. 432 - 441 (in Engl.).

4. Цыганкова В.А., Блюм Я.Б. Использование культур клеток и тканей растений для скрининга синтетических заменителей фитогормонов // Тез. докл. Международной конференции «Пути решения проблем и перспективы развития биотехнологии в декоративном садоводстве и плодоводстве».- Ялта, Украина.- 1997.- P.15.

5. Tsygankova V.A., Blume Ya.B. Screening of the synthetic substitutes of phytohormones in plant cell and tissue cultures in vitro // Abstr. of IXth International Congress on Plant Tissue and Cell Culture «Plant Biotechnology and In Vitro Biotechnology in the 21-st Century».-Jerusalem, Israel.- 1998.- P.116.

6. Tsygankova V.A., Blume Ya.B. The new synthetic substitutes of phytohormones for plant biotechnology in vitro and vivo // Abstr. of IInd International Symposium on Plant Biotechnology.- Kyiv, Ukraine. 1998.- P.139.

7. Тsygankova V.A., Zayets V.N., Galkina L.A., Blume Ya.B. The peculiarity of the biological action of the synthetic regulators on cell extension growth in higher plants // Abstr. of 3^rd International Symposium in the Series «Recent Advances in Plant Biotechnology. From Cell to Crops».- Slovak Republic.- 1999.- P.30.