Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В отчетном периоде в 2023 году была выполнена работа по анализу состава дегидринов хвои, почек и побегов ветвей деревьев сосны обыкновенной, получены каллусные культуры из тканей побегов ветвей и почек этих деревьев. На этапах инициации и дальнейшего поддержания полученные каллусные линии различного происхождения были охарактеризованы с точки зрения особенностей их роста и развития, жизнеспособности и биохимических маркеров окислительного стресса (содержание активных форм кислорода - АФК, активность перекисного окисления липидов - ПОЛ), исследована активность антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы – СОД, каталазы – КАТ и пероксилдазы - ПО). Полученные каллусные линии инкубировали в присутствии полиэтиленгликоля в концентрации 5 и 8% для создания условий водного дефицита или подвергали действию низких положительных температур (+4 0С). В опытных образцах были исследованы скорость роста каллусов, содержание общей воды и жизнеспособность клеток, содержание АФК, активность ПОЛ и ферментативная активность. Дополнительно, после культивирования в условиях водного дефицита в клетках каллусных линий различного происхождения провели оценку содержания и разнообразия дегидринов и оценку уровня экспрессии генов дегидринов. В ходе выполнения исследования показано, что хвоя, побеги ветвей и почки сосны обыкновенной отличаются по количественному, реже по качественному составу и содержанию дегидринов. Наибольшее разнообразие дегидринов выявлено в образцах побегов и почек – было выявлено 11 дегидринов. Образцы д1 (дерево 1), д4 (дерево 4) и д5 (дерево 5) имели качественные отличия по составу дегидринов от образцов д2 (дерево 2) и д3 (дерево 3), что указывает на существование межиндивидуальных различий в составе дегидринов у сосны обыкновенной. При получении каллусных культур от эксплантов побегов ветвей и почек разных деревьев показано, что интенсивность каллусогенеза и частота случаев каллусообразования отличались для разных каллусных культур. Полученные каллусные культуры различались по скорости роста и жизнеспособности. Повышенные частота случаев и интенсивность каллусообразования были характерны, как правило, для материала, полученного из почек. Каллусные культуры д1 и д2 отличались от других повышенными накоплением АФК и активностью ПОЛ, низкой активностью антиоксидантных ферментов и низкой жизнеспособностью. Напротив, в клетках каллусных культур д3 и д4 содержание АФК и активность ПОЛ имели самые низкие, а активность СОД, КАТ и ПО и жизнеспособность имели самые высокие значения по сравнению с показателями остальных исследованных культур. После создания условий водного дефицита и воздействия низкой положительной температурой в клетках каллусных культур д3 и д4 сохранялась повышенная активность СОД, КАТ и ПО, что, по-видимому, способствовало поддержанию низкой концентрации АФК, низкой активности ПОЛ и сохранению высокой жизнеспособности. В клетках каллусных культур д1 и д2 активность ферментов в условиях действия водного дефицита и охлаждения оставалась низкой, что соответствовало повышенной активности ПОЛ, накоплению АФК и низкой жизнеспособности клеток этих каллусных культур. Анализ содержания дегидринов у клеток каллусных культур, в которых был вызван водный дефицит, показал, что клетки каллусов различного происхождения имеют качественные и количественные различия в накоплении среднемолекулярных дегидринов с молекулярными массами от 50 до 20 кД, из которых дегидрины с массами 29 и 27 кД не были детектированы в клетках хвои, побегах ветвей и почек и обнаружены только в клетках каллусов. Под влиянием водного дефицита в клетках нескольких культур каллусов происходил рост содержания дегидринов с массами 47, 42, 29 и 27 кД, предположительно, они могут быть белками, функции которых связаны с предотвращением последствий действия на клетки водного дефицита. В меньшей степени такому назначению может соответствовать дегидрин 70 кД. Дегидрин 47 кД накапливался в клетках каллусных культур почек, сохраняющих высокую жизнеспособность после создания условий водного дефицита, что может указывать на соответствие между накоплением этого белка и жизнеспособностью клеток каллусной культуры. Анализ экспрессии семи генов дегидринов в каллусных культурах различного происхождения, подвергнутых водному дефициту, показал, что культуры с повышенной и пониженной жизнеспособностью отличались по уровню экспрессии генов дегидринов в ответ на более слабый и более сильный уровень дефицита влаги: в клетках культур с повышенной жизнеспособностью экспрессия четырех генов дегидринов повышалась в ответ на слабое воздействие. В клетках культур с пониженной жизнеспособностью экспрессия генов дегидринов повышалась в ответ на более сильное воздействие. Проведенное исследование позволяет заключить, что клетки каллусных культур, полученные из тканей исследуемых деревьев сосны обыкновенной, отличаются по уровню жизнеспособности. Эти различия сохраняются в условиях водного дефицита и воздействия низкой положительной температуры. Клетки каллусных культур с более высоким уровнем жизнеспособности характеризуются накоплением дегидрина с массой 47 кД. В клетках более жизнеспособных культур экспрессия четырех генов дегидринов возрастает в ответ на слабый водный дефицит, этим они отличатся от менее жизнеспособных. По мере возрастания степени дефицита влаги, в клетках каллусных культур происходит накопление дегидринов с массами 70, 47, 42, 29 и 27 кД, что может указывать на связь этих дегидринов со способностью клеток преодолевать последствия водного дефицита. На основании проведенного исследования была опубликована статья в рецензируемом журнале, индексируемом в системе Web of Science, проведено устное выступление на Всероссийской конференции с международным участием (http://plantstress.sifibr.irk.ru/) и изданы тезисы по материалам этого выступления (https://elibrary.ru/item.asp?id=54701722&pff=1).