dissertacia-myrzabaeva.pdf
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Л.Н. ГУМИЛЕВ АТЫНДАҒЫ ЕУРАЗИЯ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ<br />
ӘОЖ 632:581.1<br />
Қолжазба құқығында<br />
МЫРЗАБАЕВА МАЛИКА ТӨЛЕНДІҚЫЗЫ<br />
«Өсімдіктердің абиотикалық және биотикалық стресс барысында<br />
биохимиялық қорғаныш механизмдерін зерттеу»<br />
6D060700- БИОЛОГИЯ<br />
Философия докторы (PhD) ғылыми дәрежесін алу үшін дайындалған<br />
диссертация<br />
Ғылыми кеңесшілері:<br />
Биология ғылымдарының<br />
кандидаты Омаров Р.Т.<br />
Бен-Гурион<br />
университетінің<br />
профессоры, доктор<br />
Моше Саги<br />
Қазақстан Республикасы<br />
Астана, 2013<br />
1
МАЗМҰНЫ<br />
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР......................................................... 4<br />
КІРІСПЕ............................................................................................. 6<br />
1 ӘДЕБИ ШОЛУ............................................................................. 11<br />
1.1 Абиотикалық стресс - тұзды стрестің ауыл шаруашылығына 11<br />
тигізетін зиянды зардаптары...........................................................<br />
1.2 Галофиттерді зерттеу барысындағы әлемдік тәжірибелер.......... 12<br />
1.3 Галофитті және гликофитті өсімдіктердің ауыл 14<br />
шаруашылығында перспективалық қолданылуы.............................<br />
1.4 Тұзды стрестің өсімдік дамуына әсері........................................ 16<br />
1.5 Тотығу стресін төмендететін антиоксиданттық жүйелер............ 23<br />
1.6 Тұзды стресс жағдайында галофиттердегі 28<br />
молибдоферменттердің биологиялық рөлі<br />
1.7 Биотикалық стресс – өсімдік вирустарының ауыл 32<br />
шаруашылығына тигізетін зияны....................................................<br />
1.7.1 TBSV (Tomato bushy stunt virus) вирусы құрылымы және 34<br />
геномының жалпы сипаттамасы......................................................<br />
1.7.2 Өсімдікті вирустан қорғау механизмі - РНҚ интерференция 35<br />
үрдісіне (RNAi) жалпы сипаттама және қолданылу перспективасы..<br />
1.7.3 RNAi вирустық супрессорының (Tombusvirus P19) 38<br />
биохимиялық қасиеті......................................................................<br />
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ................................................................ 41<br />
2.1 Тұқымның өнгіштігін анықтау тәжірибесі................................. 44<br />
2.2 Өсімдіктің биомассасы және тауарлық мөлшерін 44<br />
анықтау...........................................................................................<br />
2.3 Биохимиялық талдау................................................................. 44<br />
2.4 Өсімдіктерде биотикалық стрестің әсерін анықтауда 48<br />
пайдаланылған әдістер....................................................................<br />
3 НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ТАЛДАУ.............................................. 50<br />
3.1 Галофитті өсімдіктер тұқымдарының тұзды стресс жағдайында 50<br />
өнгіштігін анықтау......................................................<br />
3.2 Тұзды стресс барысында галофиттер биомассасының жиналуы 53<br />
3.3 Тұзды стресс жағдайында галофитті өсімдіктердегі 58<br />
биохимиялық бейімделу механизмдеріндегі өзгерістерді анықтау...<br />
3.4 Тұзды стрестің антиоксиданттардың синтезіне әсерін анықтау 64<br />
3.4.1 Өсімдіктерді тұзды стресс жағдайында полифенолды 64<br />
синтездеу қабілеті...........................................................................<br />
3.4.2 Тұздану жағдайында өсімдіктердегі аскорбин қышқылының 67<br />
синтезі............................................................................................<br />
3.4.3 Тұзды стресс жағдайында пролиннің синтезделу қабілетін 70<br />
зерттеу...............................................................................................<br />
2
3.4.4 Өсімдіктерде тұзды стресс жағдайындағы уреид метаболизмі 72<br />
3.5 Ксантиндегидрогеназа және альдегидоксидаза ферменттерінің 74<br />
тұзды стресс барысындағы биологиялық маңызы............................<br />
3.6 Биотикалық стресс- өсімдіктердегі вирустық инфекцияның 81<br />
таралуы...........................................................................................<br />
3.6.1. TBSV вирусының Nicotiana benthamiana өсімдігінде ауру 81<br />
көрінісінің сипаты..........................................................................<br />
3.6.2. Вирустық ақуыздарды бөліп алу және тазарту....................... 82<br />
3.6.3. GFP – ақуыздары арқылы вирустың өсімдіктерге ену және 84<br />
таралу қарқындылығын анықтау.....................................................<br />
ҚОРЫТЫНДЫ.............................................................................. 86<br />
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ..................................... 89<br />
3
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР<br />
АSC<br />
APX<br />
AO<br />
AGO<br />
АСК<br />
АТФ<br />
АЛН<br />
АЛҚ<br />
CNGCs<br />
CP<br />
СОД<br />
СО<br />
CNV<br />
сгРНҚ<br />
ГЛТ<br />
ГТДС<br />
DHAR<br />
DASC<br />
DICER<br />
DCL-1-4<br />
dsRNA<br />
ДТТ<br />
ДГА<br />
ДГАР<br />
ДНҚ<br />
EC<br />
EDTA<br />
GPR<br />
GR<br />
HKT<br />
КДГ<br />
LCT1<br />
LB<br />
МТТ<br />
miRNA<br />
МПТ<br />
Мо<br />
МДА<br />
МДАР<br />
MTT<br />
MDA<br />
МDAR<br />
Аscorbate<br />
Ascorbate peroxidase<br />
Aldehyde oxidase<br />
Argonaute protein<br />
Aскорбат<br />
Aденозин трифосфат<br />
Aллантоин<br />
Aллантоин қышқылы<br />
Cyclic nucleotide-gated channels<br />
Capsid protein<br />
Cупероксиддисмутаза<br />
Cульфитоксидаза<br />
Cucumber necrosis virus<br />
Cубгеномдық РНҚ<br />
Глутатион<br />
Глутатион дисульфиді<br />
Dehydroascorbate reductase<br />
Dehydroascrobate<br />
RNAse III like enzyme<br />
Dicer like endonuclease-1-4<br />
Double stranded RNA<br />
Дитиотрейтол<br />
Дегидроаскорбат<br />
Дегидроаскорбат редуктаза<br />
Дезоксирибонуклеин қышқылы<br />
Electrical conductivity<br />
Ethylenediaminetetraacetic acid<br />
G Protein receptors<br />
Glutathion reductase<br />
High affinity potassium transporter<br />
Ксантиндегидрогеназа<br />
Low- affinity Cation Transporter<br />
Lаuria bertani medium<br />
3[4.5-диметилтиазол-2-]-2.5- дифенилтетразолиум- бромид<br />
Мicro RNA<br />
Молибдоптерин<br />
Молибден<br />
Монодегидро аскорбат<br />
Монодегидро аскорбатредуктаза<br />
3 [4.5-dimethylthiazol-2-]-2.5- diphenyltetrazolium-bromide<br />
Мonodehydroascorbate<br />
Monodehydroascorbate reductase<br />
4
NSCC Non selective cation channels<br />
NADРН Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate<br />
NAD Nicotinamide adenine dinucleotide<br />
НР Нитрат редуктаза<br />
PVX Potato virus X<br />
PTGS Post-transcriptional gene silencing<br />
PIWI P-element induced wimpy testis<br />
PMS Phenazine methosulfate<br />
PTGS post transcriptional gene silencing<br />
P19 Suppressor protein<br />
RLK Receptor Like Kinase<br />
RNAi RNA interference<br />
RISC RNA-induced silencing complex<br />
РНҚ Рибонуклеин қышқылы<br />
SOD Superoxide dismutase<br />
SO Sulfite oxidase<br />
siRNA Short interfering RNA<br />
Sma I Restriction enzyme<br />
TSWV Tomato spotted wilt virus<br />
TBSV Tomato bushy stunt virus<br />
TCA Trichloroacetic acid<br />
TBE Tris-Borate-EDTA buffer<br />
ТСҚ Tрихлор сірке қышқылы<br />
ТЕ буфері Трис ЕДТА буфері<br />
VSR Viral supressors of RNAi<br />
XDH Xanthine dehydrogenase<br />
ФМСФ Фенилметил сульфрнил флуорид<br />
ФМС Фенозинметасульфат<br />
5
КІРІСПЕ<br />
Диссертациялық зерттеудің жалпы сипаттамасы. Бұл зерттеу<br />
барысында төрт түрлі: Crithmum maritimum, Inula crithmoides, Atriplex<br />
hortensis және Salicornia herbacea өсімдіктерінің абиотикалық - тұзды стресс<br />
жағдайына бейімделу механизмдері және аталған өсімдіктердегі<br />
антиоксиданттардың синтезделу қарқындылығы (аскорбин қышқылы,<br />
полифенол, уреидтер, пролиндер) анықталып, стресті ферменттер –<br />
ксантиндегидрогеназа және альдегидоксидаза ферменттерінің биологиялық<br />
маңызы анықталды. Қосымша, биотикалық стресс (вирустық инфекция)<br />
жағдайында өсімдіктердің қорғаныш механизмі – РНК - интерференция<br />
механизмін тежейтін супрессорлы Р19 ақуыздарының биологиялық маңызы<br />
зерттелді.<br />
Тақырыптың өзектілігі.<br />
Абиотикалық және биотикалық стрестер ауыл шаруашылығында<br />
өсімдіктерге төнетін негізгі экологиялық қауіптердің бірі болып саналады<br />
және өсімдік өнімін шамамен 87% және 65% - ға төмендетеді [1].<br />
Абиотикалық стрестер ішінде кең таралған стресс - тұзды стресс<br />
мәдени дақылдардың өнімін орташа шамамен 50% - ға азайтып [2],<br />
өсімдіктердің өну қарқындылығын, өсіп – дамуын айтарлықтай тежейді [3].<br />
Топырақтың тұздануы әлемде құрлықтың 25%-дай көлемін алып<br />
жатыр. Шамамен 45 миллион гектардан аса суғармалы жерлер тұздану<br />
нәтижесінде бүлінсе, жыл сайын 1.5 миллион гектар жер тұздану<br />
нәтижесінде ауыл шаруашылығына жарамсыз болуда [3, 653 бет]. Сонымен<br />
бірге әлемнің көптеген аймақтарында ауыл шаруашылығына жарамды тұщы<br />
су қорының мөлшері азаюда. Бұл өз кезегінде тұздылығы төмен суларды<br />
өсімдік шаруашылығында кеңірек пайдалануға себеп болады. Әлемде<br />
шамамен суарылатын егістік аймақтарының үштен бір бөлігі суару жүйесінің<br />
тұрақсыз тәжірибесінен тұздануға ұшыраған. Ластанған тұзды топырақтың<br />
көп бөлігі ауыл шаруашылығында егістікте, ауыспалы жайылым және<br />
шабындық жерлерде пайдаланылады. Тұзбен ластанған топырақтардың<br />
тиімділігін көтеру үшін ең алдымен мелиорация жүйесіне зор көңіл аудару<br />
қажет. Дегенмен, жүргізіліген мелиорация шараларынан кейінде аймақтық<br />
топырақтарға қарағанда мелиорацияланған топырақ өнімділігінің төмендеуі<br />
ұзақ уақыт бойы сақталуда. Осыған орай, мелиорацияланған сор топырақтың<br />
өнімділігін арттыруда ғылыми негізделген әдістер арқылы жоғары<br />
өнімділікпен фитомелиорациялық қабілетке ие тұзға төзімді дақылдарды<br />
сәйкесінше таңдау біздің зерттеулеріміздің маңызды алғы шарттарының бірі<br />
болып табылады.<br />
Халық санының жылдам өсуі де ауыз су мақсатында пайдаланылатын<br />
су қорын төмендетіп, ауыл шаруашылығына қажетті тұщы су қорына деген<br />
сұранысты арттырады. Сондықтан ауыл шаруашылығында тұзды су және<br />
теңіз суын пайдалану осы мәселенің оңтайлы шешімдерінің бірі екендігі<br />
белгілі болды [5]. Тұзды су қоры ауыл шаруашылығында өнімділігі төмен<br />
6
топырақтарда тамақ, азық – түлік, өсімдік майын өндіруде негізгі су қоры<br />
болып табылады.<br />
Соңғы жылдардағы зерттеулер тұзға төзімді өсімдік (галофит)<br />
түрлерімен тұзданған жерлерді қайта өңдеу тиімділігі жоғары екендігі және<br />
қуаң, жартылай қуаң жерлерді қайта қалпына келтіруде пайдалануға<br />
болатындығы анықталы [6]. Өсімдіктің тұзға төзімділік механизмі – қазіргі<br />
заманғы өсімдік физиологиясы мен ауыл шаруашылық тәжірибесінде өзекті<br />
мәселелердің бірі болып табылады. Мәдени өсімдіктерді өсіруге арналған<br />
тұзды топырақ біздің еліміздің көптеген аймақтары алып жатыр. Топырақтың<br />
тұздануы жер өңдеуге қолайсыз жағдайлар тудыруда және бұл мәселе<br />
Қазақстанның шөлді - шөлейтті аймақтарындағы шөлдеу үрдісінің дамуына<br />
байланысты күн өткен сайын арта түсуде. Суқоймалар қатарындағы<br />
суармалы жерлерді игеру үшін қажетті тұщы сулы өзендердің ағысының<br />
азаюы апаттық жағдайларға алып келеді. Осы себептерге байланысты<br />
биотұзды ауыл шаруашылығында тұзға төзімділік механизімінің ерекше<br />
сипаты пайда болады және қуаң жерлерді игеруде және тұздану мәселесін<br />
шешуде галофиттердің потенциалы анықталып, кейбір галофит түрлері<br />
келешегі зор тауарлы дақылдар ретінде белгілі болды. Галофитті тауарлы<br />
дақылдарға деген сұраныс ауыл шаруашылығында, әсіресе әлемнің шөлді,<br />
жартылай шөлді аймақтарында ерекше артуда [7]. Сонымен қатар, тұзды<br />
сумен суғарылса да, өсімдіктің өну қарқындылығын сақтайтын,<br />
экономикалық потенциалы зор, азық - түліктік құнарлылығы жоғары, жаңа<br />
тауарлық өсімдіктерді дамытудың маңызы өте зор [8]. Сондықтан біз өз<br />
зерттеулерімізде осы күнге дейін келешегі толығымен анықталмаған<br />
галофитті өсімдік түрлерінің ауыл шаруашылығындағы маңызын талдап,<br />
антиоксиданттық қабілеттерін, тұзды стреске бейімделу механизмдерін<br />
зерттедік.<br />
Келесі мәселе - биотикалық стресс, яғни ауыл шаруашылық<br />
дақылдарына өсімдік патогендерінің (вирустар, бактериялар,<br />
саңырауқұлақтар ж.т.б.) тигізіп жатқан зиянды әсері. Соңғы ғылыми<br />
деректерге сүйенсек, өсімдіктердегі вирустардан ауыл шаруашылығындағы<br />
мәдени дақылдармен қоса астық тұқымдастарының өнімі айтарлықтай<br />
азайып, жылына 6 миллиард доллардан аса шығын келтіруде [9]. Қазір<br />
шамамен 4,000 вирус түрлері анықталған, оның 1,000 түрі өсімдік вирустары<br />
болып табылады [10]. Және бұл вирустардың әр бірінің ауыл шаруашылық<br />
дақылдарына келтіріп жатқан зияныда өте зор. Мысалы, дүние жүзі<br />
бойынша картоптың экономикалық шығыны 2008 жылы 3,77 миллиард<br />
доллар құрады (1,059,000 шаршы ярдқа) және жалпы егін шығынының 9 -<br />
22% тек вирустық инфекция әсерінен болады [10,45-бет]. Сондықтан біз<br />
зерттеулерімізде N. benthamina өсімдігіндегі TBSV вирусының таралу<br />
(жүйелік таралу) жолдарын зерттедік. Сонысен қатар осы вирустың Р19<br />
ақуызының РНК-интерференцияны тежеу барысындағы биологиялық<br />
маңызы да анықталды.<br />
7
Біздің бұл зерттеу жұмысымыз жоғары тұздануда және вирустық<br />
аурулармен зақымдану барысында өсімдіктерде бейімделу механизмінің<br />
қазірге дейін белгілі болған жүйелерінен басқа абиотикалық және<br />
биотикалық стресс барысында тауарлы ауыл шаруашылық дақылдарын өсіру<br />
және бейімделу механизмдерін зерттеу арқылы осы стрестермен күресуге<br />
ауқымды жол ашады.<br />
Зерттеудің мақсаты: Тұзды (абиотикалық) стресс кезінде<br />
галофиттердің әртүрлі ұлпаларында орын алатын тұзға бейімделуде шешуші<br />
рөл атқаратын физиологиялық, биохимиялық және антиоксиданттық<br />
жүйелердегі және вирустық инфекция (биотикалық) стресс кезіндегі<br />
антивирустық үрдістердегі өзгерістерді зерттеу.<br />
Зерттеудің міндеттері:<br />
1. Тұзды стрестің галофит тұқымдарының өнгіштігіне және биомасса<br />
өнімділігіне әсерін зерттеу.<br />
2. Тұзды стрестің биохимиялық көрсеткіштеріне (жалпы ерігіш қант<br />
құрамы, хлорофилл, ақуыз синтезі, иондардың жиналуы) әсерін<br />
анықтау.<br />
3. Тұзды стрестің антиоксиданттар синтезіне (аскорбин қышқылы,<br />
полифенол, пролин, уреид) әсерін анықтау.<br />
4. Молибдоферменттердің тұзды стресс жағдайында галофиттердегі<br />
биологиялық рөлін анықтау.<br />
5. Биотикалық стресс- TBSV вирусының N. benthamiana өсімдігінде<br />
таралу қарқындылығын анықтап, TBSV вирусының патогенезіндегі<br />
Р19 вирустық суппрессордың биологиялық маңызын зерттеу.<br />
Зерттеу объектілері: C. maritmum, I.crithmoides, A. hortensis, S.<br />
herbaceae галофиттері және N. benthamiana өсімдігі.<br />
Зерттеудің теориялық және практикалық маңызы.<br />
Жұмыстың практикалық маңызы, ең алдымен, ауыл шарушылығында<br />
азық-түлік құндылығы жоғары өсімдіктерді тауарлық дақылдар ретінде<br />
пайдалануға мүмкіндіктер берсе, екіншіден, биотикалық стресс барысында<br />
супрессорлы Р19 ақуызы механизмінің ашылуы қожайын және вирустар<br />
арасындағы қатынасты кеңінен түсініп, ауыл шаруашылығындағы<br />
өсімдіктердің вируспен зақымдану дәрежесін бақылауға жол ашады.<br />
Өсімдіктің абиотикалық және биотикалық стрестерге төзімділігі патогеннің<br />
түрлеріне және стресс сигналдарына қарай көптеген молекулалық,<br />
биохимиялық және физиологиялық механизмдерді қамтиды. Осы<br />
механизмдердің үлгісін біз ең алғаш рет абиотикалық стресс (тұзды стресс)<br />
барысында C.maritimum, I.crithmoides, A.hortensis, S.herabceae –<br />
өсімдіктерінен анықтадық. Аталған өсімдіктердің ауыл шаруашылық,<br />
тауарлық дақыл ретіндегі келешектері олардың антиоксиданттарды<br />
синтездеу қабілеттерімен байланысты зерттеліп отыр. Сонымен қатар, стресс<br />
ферменті - молибдоферменттердің тұзды стресс барысындағы қызметі де<br />
айқындалып отыр. Ал биотикалық стресс - өсімдіктердің вирустарға<br />
төзімділігінің молекулалық механизмдерін анықтау болашақта вирустық<br />
8
инфекциялармен күресудің эффективті стратегияларын жасауға мүмкіндік<br />
береді.<br />
Осы мақсаттарды қамти отыра алынған нәтижелердің практикалық<br />
маңызы ауыл шаруашылығында кең ауқымда қолданылатындығы белгілі.<br />
Өсімдіктердің стрестерге бейімделу механизмдерін түсіне отырып,<br />
толеранттылық деңгейін анықтап, ауыл шаруашылығында стреске төзімді<br />
мәдени дақылдардың дамуын және стресс барысында өсімдік өнімін тұрақты<br />
сақтау жолдарын дамытып, тауарлық дақылдар ретінде перспективаларын<br />
анықтауға мүмкіндіктер ашылады.<br />
Автордың жек басының үлесі зерттеудің барлық кезеңдерінде<br />
тәжірибелерді жүргізуге қатысып, алынған нәтижелерді талдап, талқылап,<br />
әдеби шолулармен салыстырып диссертация қорытындыларын жазу болып<br />
келеді.<br />
Зерттеудің әдістемелік базасы. Зерттеу барысында келесі әдістер<br />
қолданылды: спектрофотометрия, нативті полиакриламидті гел электрофорез<br />
әдісі, вестерн блоттинг әдісі, сапалық анализ, сонымен қатар алынған<br />
нәтижелерді салыстырмалы қорытындылау үшін математикалық өңдеудің<br />
ANOVA статистикалық әдісі қолданылды.<br />
Қорғауға ұсынылатын негізгі мәлімет:<br />
- Галофиттердің физиологиялық параметрлері – тұзды стресс<br />
жағдайында тұқымдардың өну қарқындылығы, биомасса өнімділігі<br />
туралы нәтижелер.<br />
- Тұзды стрестің антиоксиданттар синтезіне әсері, бейімделу механизмі<br />
ретінде өсімдік ұлпасында иондардың жиналу қабілеті,<br />
молибдоферменттердің стресс жағдайындағы биологиялық маңызы<br />
туралы мәліметтер жиналды.<br />
- Тұзды стрестің биохимиялық көрсеткіштеріне (жалпы ерігіш қант<br />
құрамы, хлорофилл, ақуыз синтезі) әсерін туралы нәтижелер алынды.<br />
- Биотикалық стресс барысында TBSV вирусының патогенезіндегі Р19<br />
вирустық суппрессордың биологиялық маңызы зерттеліп, алынған<br />
нәтижелер. Жарияланған жұмыстар туралы мәліметтер.<br />
Диссертациялық жұмыстың негізгі нәтижелері жинақтарда<br />
келтірілген: Диссертациялық жұмыстың негізгі нәтижелері «Роль<br />
Гумбольдтовских основополагающих познаний о глобальных взаимосвязах<br />
между человеком и природой в устойчивом развитии современного<br />
общества» III- Humbold kolleg – халықаралық конференция материалдарында<br />
(Астана 2010); «XXI ғасыр биотехнологиясы» жас ғалымдардың екінші<br />
ғылыми форумының материалдарында (Астана, 2011 ж); «Ғылым және білім<br />
- 2011» жас ғалымдардың VII халықаралық ғылыми конференциясының<br />
материалдарында (Астана 2011); Plant Biology 2012, The annual meeting of the<br />
American society of plant Biology (Austin, Texas. 2012); Materials of the<br />
international scientific forum «Biotechnology XXI century», (Astana 2013);<br />
Студенттер мен жас ғалымдардың «Ғылым және білім 2013» атты VIII<br />
Халықаралық ғылыми конференциясының баяндамалар жинағында, (Астана.<br />
9
2013); №4 Хабаршы журналының жаратылыстану-техникалық сериясында<br />
(Астана: ЕНУ, 2011); №6 Хабаршы журналының жаратылыстану-техникалық<br />
сериясында (Астана: ЕНУ, 2012); Scientia Horticulturae – (Vol. 128, 2012)<br />
импакт фактор – 1.53, және Functional Plant Biology – (Vol. 40 (9), (2013)),<br />
импакт факторы – 2.93 журналдарында баяндалды.<br />
Диссертацияның құрылымы және көлемі. Диссертациялық жұмыс<br />
кіріспе бөлімнен, әдебиетке шолу келтірілген негізгі бөлімнен, тәжірибелік<br />
нәтижелерді талқылау бөлімінен, қорытындыдан, пайдаланған әдебиеттердің<br />
тізімінен (261 әдебиет қолданылды) тұрады. Диссертация көлемі 105 бет<br />
терілген мәтін, диссертациялық жұмыста 46 сурет, 5 – кесте берілген. Жұмыс<br />
Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде және Бен-Гурион<br />
университетінде (Израиль) орындалды.<br />
10
1 ӘДЕБИ ШОЛУ<br />
1.1 Абиотикалық стресс - тұзды стрестің ауыл шаруашылығына<br />
тигізетін зиянды зардаптары.<br />
Экологиялық стрестердің ішіндегі ауыл шаруашылығына тигізетін зияны<br />
жөнінен ең қауіпті стресс - абиотикалық стрестер (тұзды стресс,<br />
құрғақшылық, қуаңшылық т.б жатады). Абиотикалық стресс нәтижесінде<br />
орташа шамамен жыл сайын негізгі егістік қоры төмендеп, ауыл<br />
шаруашылығына 12 миллиард АҚШ доллары көлемінде зиян келтіруде [11].<br />
Абиотикалық стрестер арасында кең ауқымда ауыл шаруашылығына<br />
тигізетін зияны жөнінен тұзды стресті ерекше атап өтуге болады. Егістік<br />
жерлердің тұздануы XXI ғасырдағы ауыл шаруашылық жерлердің 45 млн<br />
гектарға жуық жерін қамтыса, жыл сайын топырақтың тұздануы әсерінен 1,5<br />
млн гектар жер егістікке жарамсыз болуда. Шөлді аймақтарды жасанды<br />
жолмен суару және кермек суларды ауыл шаруашылығында пайдалану да<br />
топырақтың тұздануын тудыруда [3, 653 бет].<br />
Тұздану мәселесі әлемнің көптеген елдерінде кеңінен белгілі. Солардың<br />
ішінде айтарлықтай жоғары тұзданған аймақтар: Австралия, Қытай, Египет,<br />
Индия, Ирак, Мексика, Пакистан, Россия, Сирия, Түркия, АҚШ мемлекеттері<br />
[12]. Тек қана Африка және Оңтүстік Азия елдерінде сор және сортаң<br />
аймақтардың көлемі 183 млн га жуық жерді алып жатыр. Осы аймақтар<br />
келешекте құнды, ауыл шаруашылығына жарамды, егістік аймақтары ретінде<br />
пайдалануға болатыны әбден мүмкін деген болжамдар айтылуда [13]. Ал<br />
Солтүстік және Орталық Азиядағы тұзды топырақ көлемі 200 млн га жерді<br />
қамтиды, ал бұл әлемдегі осындай тұзды топырақтың жалпы мөлшерінің<br />
20%- ын құрайды [14]. Розановтың (1984) мәліметі бойынша Орталық<br />
Азиядағы 1 млн га жердің тұздануы әсерінен Қазақстандағы 60 - 70% ауыл<br />
шаруашылық жерлер жарамсыз болып, ол егістік өнімін 30 - 33% - ға дейін<br />
төмендететіндігі көрсетіледі [15]. Соңғы Қазақстан Республикасының жер<br />
ресурстары агенттігінің мәліметтері бойынша сор және сортаң жерлер<br />
шамамен 93.7 млн га - 42.1% алып жатыр. Демек, еліміздің егін<br />
аймақтарының 36%- ға жуығы тұзданған болып есептеледі [16].<br />
Ауыл шаруашылығында топырақтың тұздану мәселесін ушықтандыратын<br />
тағы бір жәйт - халық санының артуы. Жер бетіндегі халық санының өсуі<br />
жыл сайын қарқынды өсіп, 2030 жылы 6,3 миллирадтан 8,3 миллиардқа, ал<br />
2050 жылы 9 миллиардқа жетеді деген болжам жасалуда [14, 6- бет]. Сол<br />
себепті өндіріске, муниципиалды қорларға, ауыл шаруашылық секторларына<br />
қажетті су қорлары шектеліп, таза ауыз су қорлары азайып, ауыл<br />
шаруашылық дақылдары, астық өнімдері күрт төмендеуде. Бұл құбылыс<br />
дамушы, халқы көп және қуаң жерлерде әлі күнге дейін жалғасып, қоршаған<br />
ортаның ластануына әкеліп соғуда. Осы жағдайларды ескере отырып,<br />
құрамында белгілі бір мөлшерде тұзы бар, жер асты суларды, дренажды және<br />
ағынды суларды ауыл шаруашылығында пайдалануға қазіргі таңда аса зор<br />
назар аударылуда. Сондықтан осы мәселенің түйінін шешуші фактор ретінде<br />
тұзданған орта жағдайындағы ауыл шаруашылық өсімдіктердің тұзға төзімді<br />
11
жаңа түрлерін алып, сор және сортаң жерлердің тұздарын айықтыру үшін,<br />
тұзданған суда және құрғақ жерлерде өсетін галофитті өсімдіктердің тұзға<br />
тұрақтылық механизмдерін білудің маңызы зор.<br />
Топырақтың екінші реттік тұздануы, яғни антропогендік факторлардың<br />
әсерінен пайда болған егістік жерлердің тұздануы, суармалы және шөлді<br />
аймақтарда жауын - шашынның аз түсуіне байланысты ауыл шаруашылық<br />
дақылдардың өсуін тежейтін және егістік мөлшерін төмендететін қауіпті<br />
факторлардың бірі [17]. Поннамперуманың анықтамасы бойынша, тұзды<br />
топырақ ол – ауыл шаруашылық дақылдарының өсімін азайтатын тамыр<br />
аймағында көп мөлшердегі тұздың кездесуі [18]. Дегенмен, топырақтың<br />
тұздану мөлшері өсімдіктің түріне, даму кезеңіне, қоршаған орта жағдайына<br />
және тұздың түріне қарай әр алуан болып келеді. Ауыл шаруашылық және<br />
өндірістік ұйымының белгілеуі бойынша өсімдік экстрактысындағы<br />
ерітіндінің электрлік өткізгіштігі 4 - 15 дСм м -1 болса, ол топырақ өте тұзды<br />
болып есептеледі. Тұзды стресс барысында топырақта өте жиі кездесетін<br />
катиондар тобы - Na 2+ , Ca 2+ және Mg 2+ болса, аниондар тобы – Cl - ,SO 2- 4 және<br />
HCO - 3 . Дегенмен, Na 2+ , Cl - иондары аса зиянды болып есептеледі, себебі,<br />
олар топырақтың физикалық құрылымын бұзып, өсімдіктер үшін өте улы<br />
болып табылады [19].<br />
1.2 Галофиттерді зерттеу барысындағы әлемдік тәжірибелер<br />
Галофиттердің әлемдік ресурстары үлкен туыстық, түрлік, экотиптік<br />
және популяциялық әр алуандылықпен сипатталады. Әлемдік генофондта<br />
галофиттердің шамамен 2000-2500 түрлері бар болса [20], Орталық Азияда<br />
шамамен олардың 700-ге жуық түрлері белгілі [21]. Aronson-ның галофиттер<br />
туралы дерекқорын Flowers (2010) жуырда жаңа 350 түр және 256<br />
туыстарымен толықтырды [22].<br />
Галофиттер экотиптері және түрлері мал азықтық генетикалық<br />
ресурстарға бай және азық-түліктік, майлы дақылдар ретінде, дәрілік<br />
өсімдіктер және сор және сортаң топырақтарды игеруде биомелиорант<br />
ретіндегі келешегі зор өсімдіктер тобы. Бұл мәліметтер галофитті өсімдіктер<br />
ресурстарының әлемдік деңгейде кең ауқымда оларды жерсіндіру және<br />
селекция барысында бастапқы база ретінде қолдануға болатындығын<br />
растайды [23].<br />
Галофиттерді зерттеу және игерудің ірі орталықтары Аризона штатының<br />
Университеті (АҚШ), Сонора (Мексика) штатындағы ауыл шаруашылығы<br />
және су ресурстарын ұйымдастыру Орталығы, Негев Университеті (Израиль),<br />
В.Р. Вильямс атындағы Бүкілресейлік мал-азықтық ғылыми-зерттеу<br />
институты және А.Н. Костюков атындағы Бүкілресейлік гидротехника және<br />
мелиорация ғылыми - зерттеу институты болып табылады. Бұл зерттеу<br />
орталықтарының негізгі мақсаты - құрғақ, қуаң жерлердегі өсімдік<br />
жабындыларының өнімділігін арттырып, ауыл шаруашылығында тұзға<br />
төзімді өсімдіктерді алу және берілген галофиттер жайлы мәліметтері бар<br />
төлқұжатты базаларды ұйымдастыру. Сонымен қатар, тұзды стреске төзімді,<br />
12
дәстүрлі ауыл шаруашылық дақылдарын іріктеу әдістері де кең етек алды<br />
[23, 8- бет].<br />
Әдебиеттерде сол уақытқа дейін галофиттердің мал-азықтық маңызы<br />
туралы мәліметтер болса да, осы зерттеулерден кейін құрғақ, тұзды жерлерді<br />
игерудегі олардың ауыл шаруашылық потенциалдарын кең ауқымда зерттеу<br />
ұсынылды. Кейінгі 10 жылда (1969-1980) галофиттердің селекциясы,<br />
олардың белгілі тұз мөлшеріне төзімділігі, агротехникалық және азықтүліктік<br />
бағасы және ауыл шаруашылығында тиімді қолданылуы жайлы<br />
мәліметтер жиналды. Галофиттер жәйлі зерттеулердің нәтижелері 1984 жылы<br />
Австралияда өткен халықаралық семинарда кеңінен қарастырылды. Осы<br />
уақыт аралығында Израильде галофиттерді селекциялы-генетикалық<br />
тұрғыдан зерттеулер де қарқынды жүзеге асырылып, мемлекетте<br />
галофиттерді дәнді - дақылды, техникалық, ағашты, мал - азықтық дақылдар<br />
ретінде пайдалану табысты жүргізілді. ХХ-ғасырдың 80 жылдары Израиль<br />
ғалымдары симондзия бұталарын минералды сулармен суғарып, оларды аса<br />
құнды май дақылдары ретінде өсірді. Қазіргі уақытта әлемде 20-ға жуық<br />
мемлекеттер биологиялық өнімді арттыру, мал-азықтарды жоғарылату және<br />
өсімдіктердің өнімділігін арттыру және агроландшафтарды оптимизациялау<br />
мақсатында егістікке жарамсыз жерлерде биотикалық мелиорациялау<br />
жүргізілуде. Бұл зерттеулерге Біріккен Ұлттар Ұйымы да зор назар аударуда<br />
[23, 8- бет].<br />
Орталық Азиядағы сор және сортаң жерлерде өсімдіктер өсірудің ең<br />
алғашқы әрекеттері 1931-1935 жылдары басталды. Ол зерттеулер салмақты<br />
тәжірибелік маңыздылығы бар нәтижелер көрсетпеді, дегенмен, бұл<br />
зерттеулер жабайы өсімдіктерді өсіру барысында біраз мәліметтер жинауда<br />
айтарлықтай үлес қосты. Ал Қазақстандағы сор және сортаң жерлерде<br />
өсімдіктерді өсіру ең алғаш рет 1948-1950 жылдары басталды [23, 11- бет].<br />
Орталық Азияда галофиттер ресурстарын бағалауда және индикациялық<br />
қасиеттерін анықтауда Н.И. Ақжігітованың жетекшілігімен көптеген<br />
зерттеулер жүргізілді. Осы зерттеулердің нәтижесінде Орталық Азияның<br />
тұзды топырақты жерлерінде галофиттердің 34 - туысқа жататын 700-ге<br />
жуық түрлері белгілі болды, оның 30% - ын эндемикті өсімдіктер құрады [23,<br />
11-бет].<br />
Галофиттердің түрлік құрамы, ауыл шаруашылығындағы маңызын<br />
талдау және бағалау келесі ғалымдардың еңбектерінен де табылды: З.Ш.<br />
Шамсутдинов (1975 ж) [24]; З.Ш. Шамсутдинов, И.О. Ибрагимов (1975 ж)<br />
[25]; З.Ш. Шамсутдинов, И.В. Савченко (1996) [26]. Осы зерттеулер<br />
барысында Қызылқұмның орталық аймақтарындағы галофиттерді тұзды<br />
сумен суғару тәжірбиелері жүргізілгенін көрсетеді. Нәтижесінде Орталық<br />
Азиядағы Climacoptera crassa, Suaeda arcuata, Salsola turkestanica, Kochia<br />
scoparia, Bassia hyssopifolia галофиттердің өсуі, дамуы тұзды стреспен<br />
суғарылған өсімдіктердің өнімділігі туралы мәліметтер де алынды.<br />
Маңғышлақтың (Қазақстан) солтүстік бөлігіндегі Kochia scoparia өсімдігін<br />
13
теңіз суымен суғару нәтижесінде 6-13 т/га құрғақ зат биомассасы<br />
жиналғандығы анықталды [27].<br />
Берілген әдебиеттерді талдау және бағалауда Орталық Азияда қуаң<br />
жерлерде өсетін, келешегі зор, ауыл шаруашылығында маңызды<br />
галофиттердің 50-ге жуық түрлері белгілі болды. Оларға Salsola L. туысының<br />
түрлері- сораңшөп, Climacoptera botsch. – климакоптера, Suaeda Forssk ex<br />
Scop. – сведа, Salicornia L. – солерос, Haloxylon Bunge – сексеуіл, Atriplex<br />
L. – алабота, Halimocnemis C.A.Mey – галимокнемис, Haloharis Mog –<br />
галохарис, Kochia Roth – кохия, Gamanthus Bunge – гамантус, Bassia All. –<br />
бассия , Glycyrrhiza L.– солодка және т.б жатады [23, 11-бет].<br />
Осыған орай, әлемдегі зерттеулер азық - түліктік құндылығымен бірге<br />
галофиттер тұзды суларды утилизациялауда маңызды биологиялық<br />
тәсілдердің бірі екенін анықталды. Бұл тәсілдер егер С-3 өсімдіктерді С- 4<br />
немесе САМ фотосинтезді жағдайларға өзгерткенде құрғақ, тұзды<br />
аймақтарда тұзды сумен суарғанда өз өнімділігін тұрақты сақтап<br />
қалатындығы және тұзды ауыл шаруашылығында тиімді екенін тағы да<br />
көрсетті [24].<br />
1.3 Галофитті және гликофитті өсімдіктердің ауыл<br />
шарушылығындағы перспективалық қолданылуы<br />
Табиғаттағы өсімдіктердің басым көпшілігін тұзға сезімтал –<br />
гликофиттер тобы құрайды. Дегенмен, көптеген өсімдік түрлерінде тұзды<br />
қоршаған ортада өсіп - өне алатын бейімделу тетігі дамыған. Соның ішінде<br />
галофиттер жоғары тұз концентрациясында өсіп - дами алатын, гүлдейтін,<br />
тұзды стреске бейімділігі жоғары, өзінің физиологиялық иілгіштігін<br />
экологиялық зардаппен, әсіресе, тұздылықтың артуымен күресу үшін<br />
дамытқан өсімдіктер тобы [28]. Сонымен қатар, галофиттер өз ұлпаларына<br />
көп мөлшерде тұз жинап, топырақтағы тұздың мөлшерін азайтатын<br />
мүмкіндіктер туғызады.<br />
Flowers-тің анықтамасы бойынша галофиттер өз тіршіліктерін<br />
табиғаттағы тұз концентрациясы 200мМ NаСl және одан да жоғары<br />
мөлшерден асқанда өсіп – дамуға қабілетті өсімдіктер тобы [29], ал<br />
гликофиттер 100мМ NаСl – да өсуге қабілетсіз болып табылады.<br />
Гликофиттер тұздың өсімдік бойымен жылжуын тежеп, арнайы осмолиттер<br />
(пролин, глицеин бетаин, қант) тобын синтездейді. Ал галофиттер тұздың<br />
артық мөлшерін орталық вакуолдың ішіне оқшаулап, цитозолда тұздың<br />
жиналуына жол бермей, жасушаларда жоғары цитозолдық К + /Nа +<br />
қатынасының тұрақтылығын сақтайды. Тұзды стресс барысында Nа + мен СI -<br />
басқа микроэлементтермен бәсекелес болуы нәтижесінде, жасуша үшін<br />
маңызды К + , Са 2+ -<br />
, NО 3 иондары қажетті мөлшерде сіңірілмей, өсімдіктің<br />
қалыпты дамуына керек қоректік заттардың жетіспеушілігін тудырады [30].<br />
Бұл өсімдіктер табиғатта сор және сортаң, шөл және жартылай шөлді<br />
аймақтарда, батпақты жерлерде, теңіз жағаларында кездеседі.<br />
Галофиттерді зерттеудің негізгі мақсаты - топырақ тұздануы жиі<br />
кездесетін, сор және сортаң жерлерде өсетін галофиттерді ауыл<br />
14
шаруашылығында маңызды жем, азық - түлік, майлы, дәрілік ресурстар<br />
ретіндегі потенциалдарын бағалау болып табылады.<br />
Көптеген мәдени дақылдар тұзды стресс барысында өздерінің өсу, даму<br />
және көбеюінің генетикалық потенциалдарын толығымен көрсете алмайды,<br />
және тұзды стрестің қарқындылығы жоғарылаған сайын олар өздерінің<br />
экономикалық құндылықтарын да жоғалтады. Суармалы мәдени дақыл<br />
ретінде қолданылуы үшін галофиттер төрт негізгі көрсеткіштерге ие болуы<br />
қажет: 1) өнімділігі жоғары болуы тиіс; 2) суару тәртібі әдеттегі дақылдарға<br />
ұқсас, топырақты ластамауы тиіс; 3) галофиттердің өнімі әдеттегі астық<br />
өнімін алмастыра алуы қажет; 4) ауыл шаруашылық инфрақұрылымының<br />
ішінде алатын орны жоғары болуы қажет [31].<br />
Галофиттердің басым көпшілігі адамдарға қажетті дәстүрлі азық, дәндідақылдар,<br />
май өнімі, мал азығы болып табылады [32]. Айта кетер тағы<br />
ұтымды жағы, оларда жалпы ақуыз мөлшерінің жоғары деңгейде кездесуі,<br />
мысалы, алабота (Atriplex hortensis) өсімдігі құрамындағы ақуыз мөлшері<br />
құрғақ массасының 12-22% - ын құрайды [33]. Дәні майға бай галофиттер,<br />
соның ішінде Kosteletzkya virginica өсімдігінің дәнін 32%- ақуыз, 22% - май<br />
құраса [34; 35], сораңшөп (Salicornia bigelovii) дәнінің 28% - ын май, 31% -<br />
ын ақуыздар құрайды, бұл өз кезегінде олардың құрамындағы майдың<br />
сояның құрамындағы майдың мөлшерімен шамалас болып табылатындығын<br />
дәлелдейді [36].<br />
Азық-түліктік құндылығы жөнінен келешегі зор дақылдардың бірі -<br />
Cucurbita foitidessima, медицина мен өндірісте маңызы зор дақылдар - Aloe<br />
vera және Asclepias. Энергетикалық мақсатта биомасса өнімділігі үшін<br />
Atriplex canescens, Chrysothamnus nauseousus, Sfrcobatum vermiculatus,<br />
Artemisia tridentate кеңінен қолданылады [37]. Ал кейбір галофиттер Batus<br />
maritime, Portulaca oieracea, Suaeda torreyana адам азығы үшін қолданылады<br />
[38]. Тұзды топырақтарды игеру барысында және олардың азық-түліктік<br />
құндылықтарын жоғарылату барысында тұзға төзімді жеміс - жидекті<br />
өсімдіктерге деген қызығушылықтар да арту үстінде. Жабайы өсетін галофит<br />
- ақтікен (Nitraria schoberi) – бұталы өсімдік, жемістері аскорбин қышқылына<br />
өте бай болып келеді. Бұл өсімдіктің тұзға төзімділігі өте жоғары және құмды<br />
аймақтарда мықты құмды бекітуші өсімдік ретінде де белгілі [23, 11-бет].<br />
Сонымен қатар галофиттердің және басқа да тұзға төзімді өсімдіктердің<br />
вегетативті өнімдерін мал азығы ретінде де әлеуеті жоғары өсімдіктер,<br />
мысалы: Kochia sp., Juncus sp., Leptochloa fusca, Acacia sp., Suaeda fruticosa,<br />
Nitraria retusa, Salsola sp., Atriplex sp., Paspalum distichum and Scirpus litoralis<br />
белгілі [39; 40].<br />
Галофиттердің ауыл шаруашылық маңызының зор екенін ескере<br />
отырып, бұл өсімдіктерді тағы да тұзбен ластанған топырақты айықтыру,<br />
қалпына келтіру мүмкіндігі де жоғары екені дәлелденді [41]. Олардың алуан<br />
түрлігіне байланысты көкөніс, жем және майлы дақылды дәндерінен май алу<br />
және медициналық дәрі-дәрмек ретінде пайдалану оларды кең ауқымда<br />
зерттеудің қажеттілігін арттырады. Қорыта келе, мәдени дақылдардың тұзды<br />
15
стреске төзімділігін арттыру биотұзды ауыл шаруашылығындағы<br />
зерттеулердің ішіндегі ең маңызды бөлігі болып табылады [42].<br />
1.4 Тұзды стрестің өсімдік дамуына әсері<br />
Тұзға төзімділік – қазіргі заманғы өсімдіктер физиологиясы мен ауыл<br />
шаруашылығы тәжірибесінің өзекті мәселесі болып табылады. Мәдени<br />
өсімдіктерді өсіруге арналған тұзды топырақ біздің еліміздің көп бөлігін<br />
алып жатыр. Топырақтың тұздануы жер өңдеуге қолайсыз жағдайлар<br />
тудыруда. Осы аталған себептер тұзға төзімділік механизімінің ерекшелігін<br />
зерттеудің маңыздылығын көрсетеді.<br />
Өсімдіктің тұзға төзімділігі – бұл топырақтағы тұз мөлшерінің<br />
болғанына қарамастан өсімдіктердің маңызды физиологиялық даму<br />
қарқындылығын жалғастыруы. Өсімдіктің тұзға төзімділігін зерттеудің<br />
практикалық маңызы зор, себебі, құрамында 3 - 4 % тұз кездесетін мұхиттар<br />
жер бетінің 75%- ын қамтыса, әлемдік топырақтың төрттен бір бөлігі<br />
тұзданып, үштен бір бөлігінде тұздану беталысы жоғары екендігі<br />
анықталды [49].<br />
Сонымен бірге тұзды стресс жағдайында өсімдіктің суды сіңіру<br />
қабілеті төмендейді, бұл тікелей топырақтағы осмотикалық потенциалдың<br />
және арнайы иондардың артуымен, тургор қысымының төмендеуімен<br />
байланысты және өсімдік ұлпасында физиологиялық тәртіп бұзылып,<br />
соңында өсімдік өнімін айтарлықтай төмендетеді [50]. Тұзды стресс<br />
барысындағы негізгі иондар Nа + және СI - иондары өсімдіктің қоректік<br />
заттарды сіңіруін нашарлатып, жасушада иондық дисбаланс тудырады.<br />
Мысалы, Nа + ионының жоғары мөлшері үнемі иондар тапшылығын<br />
тудырғандықтан өсімдіктің қалыпты дамуы және стреске бейімделуі<br />
гомеостаз тұрақтылығын қайта қалпына келтіруімен байланысты [51]. Осы<br />
жағдайда жасушалық гомеостазды тұрақты ұстау арнайы иондар,<br />
осмолиттер, полиаминдер, антиоксиданттар және стресті ақуыздардың<br />
жиналуымен тікелей байланысты. Сәйкес заттар ерітіндісі көптеген<br />
өсімдіктерде синтезделеді, бірақ тұзды стреске төзімділік барысында<br />
олардың эффективтілігі әртүрлі болады. Бұл қосылыстар ферменттерді<br />
осмотикалық кебу үрдісі тудырған зақымданулардан қорғайды [52].<br />
Соңында, тұзды стресс оттегінің активті формаларын түзіп, өсімдіктің<br />
фотосинтез қабілетін төмендетіп, ал ол өз кезегінде өсімдіктің өсуін<br />
толығымен тежейді [53].<br />
Тұзды стресс өсімдікте төмендегідей зиянды әсерлер тудырады:<br />
1. Жоғары тұздану өсімдіктің өсуі және дамуын тежеп, физиологиялық<br />
құрғақшылыққа әкеліп, иондық токсинді әсер тудырады [53, 421-бет].<br />
Нәтижесінде, тұзды стресте, құрғақшылықта гиперионды, гипер осмостық<br />
қауіп төндіріп, соңында өсімдіктер тіршілігін тоқтатады.<br />
2. Жоғары тұздың жиналуы топырақ айналасындағы су потенциалын<br />
төмендетеді. Бұл өз кезегінде өсімдіктің суды және қоректік заттарды<br />
сіңіруін баяулатады.<br />
16
3. Тұзды стресс иондық стресс тудырады. Нәтижесінде К + /Nа +<br />
қатынастары бұзылады. Сыртқы Nа + ионы жасуша ішілік К + ағымына теріс<br />
әсер етеді.<br />
4. Тұздану цитозолда Nа + және СI - иондарының жиналуына әкеліп,<br />
соңында ол жасуша тіршілігіне қауіп төндіреді. Nа + ионы мембрана<br />
потенциалын босатып, кейін СI + ионының сіңірілуіне жағдай туғызады.<br />
5. Жоғары концентрациялы тұз мөлшері жасуша метаболизміне зиянды<br />
әсер етіп, көптеген маңызды ферменттердің активтілігін, жасуша бөлінуін,<br />
созылуын шектеп, осмотикалық дисбаланс туғызып, соңында өсу процесі<br />
толығымен тежеледі.<br />
6. Жоғары концентрациялы натрий ионы фотосинтез процесін және<br />
тотығу стресінің синтезін жоғарылатады.<br />
7. Калий ионы өсімдіктің өсуіне қажетті маңызды элементтің бірі.<br />
Сондықтан калий ионының өзгеруі осмостық балансты, лептесіктер қызметін<br />
және маңызды ферменттердің жұмысын бұзады.<br />
8. Жоғары тұздылық транспирациялаушы жапырақ жасушаларын<br />
зақымдап, өсімдік өсуін тежейді. Тұздардың түрлері немесе арнайы<br />
иондардың артық мөлшерде жиналуы өсімдік ұлпасының ішкі<br />
органеллаларына улы әсер етеді. Ол өсімдіктің ескі жапырақтарында<br />
шоғырланып, өсімдік өліміне әкеледі [54].<br />
Өсімдіктің абиотикалық стреске жауабы және стреске төзімділік<br />
механизмі.<br />
Өсімдік түрлі абиотикалық стрес жағдайына (тұзды стрес,<br />
құрғақшылық, температура т.б) ұшырап, ол су және қоректік заттардың<br />
топырақ арқылы сіңірілуін бұзып, лептесіктер жабылады, газ алмасу<br />
бұзылады, фотосинтез жүйесінің қызметі тежеліп, оттегінің активті<br />
формалары синтезделеді. Осы факторлардың бірлескен әсері құрылымдық<br />
және функционалдық молекулаларда (ДНК, ақуыз, липидтер) тотығу стресін<br />
тудырып, өсімдікте осмотикалық, иондық және энергетикалық гомеостазына<br />
кері әсерін тигізеді. Бұл стресті сигналдар сигналдық үрдістерді және<br />
транскрипциялық фактор арқылы жүзеге асқан ген активациясын тежейді.<br />
Активацияланған механизмдерде ферменттік және ферменттік емес<br />
антиоксиданттар синтезделіп, оттегінің активті формаларын<br />
бейтараптандырады. Ал осмолиттер (пролин, глицеин бетаин, қант полиол)<br />
синтезі осмотикалық балансты сақтауға қатысса, ион<br />
компартментализациялау арқылы иондық гомеостаз тұрақталды. Осы<br />
бірлескен әрекеттер жасуша гомеостазын қайта қалпына келтіріп,<br />
құрылымдық және қызметтік ақуыздарды және мембрананы қорғап,<br />
абиотикалық стреске төзімділік механизмі сақталады. (Сурет 1).<br />
17
Абиотикалық стрес<br />
(тұздану, құрғақшылық, температура )<br />
Су және қоректік заттарды<br />
сіңірудің бұзылуы, лептесіктердің<br />
жабылуы, фотосинтез жүйесінің<br />
бұзылуы<br />
Оттегінің активті<br />
формаларының синтезі<br />
Осмотикалық, иондық және энергетикалық<br />
гомеостаздың бұзылуы ДНК, ақуыз және<br />
липидтердің қызметіне зиянды әсер етеді<br />
Стресті сигналдар сигналдық үрдістерді және<br />
транскрипциялық факторлар арқылы ген<br />
активациясын төмендетеді<br />
Жасуша гомеостазының қайта қалпына келуі<br />
Абиотикалық стреске төзімділік<br />
Сурет 1 - Өсімдіктің абиотикалық стреске жауабы және стреске<br />
төзімділік механизмі.<br />
Өсімдіктер стрестерге жеке жасуша деңгейінде және синергетикалық<br />
тұрғыдан тұтас организм ретінде жауап бере алады. Өсімдіктердің жалпы<br />
стресс сигналды трансдукциялық жолдары 2 суретте көрсетілген. Ең<br />
алдымен стресті сигнал мембрана деңгейінде рецепторлардың (Gрецепторлар,<br />
иондық каналдар, киназалы рецепторлар, гистидин киназалар)<br />
көмегімен қабылданады. Нәтижесінде көптеген екінші реттік сигналды<br />
молекулалар, Са 2+ , инозитол фосфатаза, оттегінің активті формалары және<br />
абсциз қышқылдары түзіледі. Келесі кезеңде стресті сигналдар ядроға<br />
тасымалданып, өсімдіктің стреске төзімділігін реттеуші стресті гендер<br />
қызметі активтенеді. Стресс тудыратын гендер ерте және кеш гендер деп<br />
18
Сигналдың берілуі<br />
екіге бөлінеді: Ерте гендер стресс қабылданғаннан кейін бірнеше минутта<br />
пайда болып, олардың өнімдері кеш гендердің қызметін активтендіреді.<br />
Сонымен бірге ген өнімі стреске қарсы жасушаларды тікелей (антиоксидант,<br />
шаперондар, детоксификациялаушы ферменттер) және тікелей емес<br />
(транскрипциялық факторлар) қорғайды. Стресс тудырған гендер өнімі<br />
реттеуші молекулаларды абсциз қышқылы, салицил қышқылы, этиленді<br />
синтездеп, екінші реттік сигналды молекулалар пайда болады (сурет 2).<br />
Абиотикалық<br />
стресс<br />
Тұзды стресс<br />
Рецептор/Сенсорлар<br />
?<br />
Стресс<br />
Стреске жауапты<br />
механизмдер<br />
трансдукциясыны<br />
ң<br />
активациясы<br />
р<br />
(GПР, иондық каналдар,<br />
РЛК)<br />
Екінші ретті сигналды<br />
молекулалар: Са2+, ИнФ,<br />
АБҚ,ОАФ<br />
Тікелей емес<br />
әсері<br />
Стрес ген өнімін<br />
синтездейді<br />
Стреске жауабы<br />
аажатөзімділік<br />
Сурет 2 - Өсімдіктерде стрестерге қайтаратын жауаптарының жалпы<br />
механизмі. Жасушадан тыс стресті сигналдар ең алдымен мембрана<br />
рецепторлары арқылы қабылданып, жасушаішілік сигналды каскадтардың<br />
комплексі нәтижесінде активтеніп, екінші реттік сигналды молекулалар<br />
синтездейді. Сигналды каскадтардың қызметі нәтижесінде көптеген стреске<br />
қарсы жауапты гендер активтеніп, олардың өнімдері осы процеске тікелей<br />
және тікелей емес түрде әсер ете алады. Сонымен бірге, стреске төзімділік<br />
бірнеше гендердің бірлескен қызметінің нәтижесінде және қосымша<br />
молекулалардың (G-ақуызды рецепторлар, RLК, рецепторлы киназалар,<br />
инозитол фосфатаза, абсциз қышқылы, оттегінің активті формалары) әсері<br />
арқылы реттеледі.<br />
19<br />
Тікелей<br />
әсері
Сонымен қатар, стресс сигналды трансдукциялар сигналды<br />
молекулалардың, ақуыз модификациясының (метилдену, убиквитинирлену,<br />
гликозирлену) нақты сәйкестігін талап етеді. Тоқталып кететін бір жәйт,<br />
өсімдіктерде стреске қарсы жауаптың нәтижесінде түзілген гендердің<br />
активтенуі немесе тежелуі өз кезегінде өсудің тежелуіне және жасуша<br />
өліміне әкеледі [55].<br />
Өсімдіктің тұзға төзімділік механизмі күрделі құрылымды құбылыс.<br />
Шағын молекулалар кальций, глицеин бетаин, пролин, оттегінің активті<br />
формалары, абсциз қышқылы және әртүрлі ионды сорғыштарда осы процесс<br />
үшін маңызды қызметтер атқарады. Сонымен бірге кальций - байланысушы<br />
ақуыздар, транскрипциялық факторлар ақуызы, киназалар және хеликаза<br />
ферменттері де өсімдіктердің тұзды стреске төзімділігі барысында маңызды<br />
қызмет атқарады [56].<br />
Иондық компартментализация<br />
Тұзды стреске цитозолдық ферменттердің сезімталдығы галофиттерде<br />
де гликофиттерде де бірдей, бірақ жоғары цитозолдық К + /Nа + қатынасының<br />
тұрақтылығын сақтау өсімдіктің тұзды стресс барысында қалыпты дамуында<br />
шешуші факторы болып табылады [57]. Натрий ионын жинаумен бірге<br />
жасуша құнарлы калий ионын да қабылдауы қажет. Натрий ионы<br />
галофиттерде кездестін негізгі бейорганикалық ион және абиотикалық стресс<br />
барысында осмотикалық балансты сақтаушы жеңіл осмотикалық нысаналар<br />
болып табылады. Қалыпты физиологиялық жағдайларда өсімдік жасушасы<br />
өзіне тән қызмет атқару үшін жоғары К + (100-200мМ) мөлшері, Nа + -дың аз<br />
мөлшері (1мМ) және осмотикалық тұрақтылықты сақтау үшін жоғары<br />
цитозолдық К + /Nа + арақатынасы болуы қажет [58]. Тұзды стресс барысында<br />
натрий және калий ионын тасымалдаушы мембраналы каналдардың ортақ<br />
болуы олардың арасында бәсекелестік тудырады. Нәтижесінде, жасушаішілік<br />
калий ионы сыртқа артық мөлшерде шығып, натрий ионы жасушада көп<br />
мөлшерде жиналады. Сонымен бірге өсімдік жасушасында жоғары<br />
цитозолдық К + /Nа + қатынасын сақтау үшін бірінші реттік активті транспорт<br />
жұмыс істейді. Олар артық мөлшердегі натрий ионын вакуольге<br />
компартментализациялап, ко-транспортерлер арқылы натрий иондарын<br />
жасушадан тыс шығарып отырады [59]. Галофитті өсімдіктер тұзды стреске<br />
ұшырағанда жасуша сыртындағы натрий ионының деңгейі артып, ол<br />
пассивті транспорт арқылы тасымалданып, жасушаның ішіне сырттан артық<br />
мөлшерде енеді. Жуық арада натрий ионын жасуша ішіне тасымалдайтын<br />
арнайы унипортер немесе тасымалдаушы иондық каналдар бар екендігі<br />
анықталды; олар - жоғары деңгейлі ұқсас калий транспортері (high-affinity<br />
potassium transporter (HKT)), төмен деңгейлі катион транспортері (low-affinity<br />
cation transporter (LCT1), арнайы өткізгіштігі жоқ катион каналы (non<br />
selective cation channels (NSCC)), тізбекті нуклеотидті канал (cyclic nucleotidegated<br />
channels (CNGCs)), және глутаматты - активті каналдар (glutamateactivated<br />
channels (GLRs). НКТ-транспортері Nа + /К + симпортері және Nа +<br />
арнайы өткізгіш унипортері ретінде қызмет атқарады [60]. Жасушадан тыс<br />
20
жағдайда натрий концентрациясы жоғары болғанда электрохимиялық<br />
градиент натрийді пассивті жағдайда сіңіреді. Дегенмен, жасушаның<br />
сыртындағы натрий ионының төмендеуі активті процесс және АТФ түрінде<br />
энергияны қажет етеді. Бұл үрдіс барысында плазма мембранасындағы<br />
Nа + /Н + антипортері Nа + ионының енуіне жәрдемдеседі. Натрий ионының<br />
сыртқа шығуынан басқа кейбір галофиттер натрий ионын вакуоль ішіне<br />
жекелеп жинап, бұл ионның токсинді әсерінен цитозолды қорғайтын<br />
механизмге ие болады. Nа + ионының вакуольге тасымалдануы вакуольды Н +<br />
тасымалдаушы – АТР-аза және Н + - Ррi-аза ферменттері тудырған<br />
протондардың электрохимиялық градиенті басқаратын катион/Н +<br />
антипортері арқылы жүзеге асады [61]. Бұл транспортерлар Nа + ионын<br />
вакуоль ішіне жинап, немесе жасуша сыртына тасымалдауда маңызды рөл<br />
атқарады.<br />
Өсімдіктердің осмотикалық реттелуі<br />
Абиотикалық стрестерге жауап ретінде өсімдіктердің осмотикалық<br />
реттелуі - жасуша ұлпасында үнемі кездесетін осмотикалық қысымды<br />
тұрақты сақтауды жүзеге асыратын процестер жиынтығы [62].<br />
Бейорганикалық иондардың жиналуынан және вакуольде артық иондардың<br />
оқшаулануынан басқа вакуоль және цитозолдың арасындағы осмотикалық<br />
баланстың реттелуі органикалық ерітінділердің синтезімен жүзеге асады.<br />
Сонымен қатар осмотикалық заттардың синтезделуі қоршаған ортадағы су<br />
потенциалының төмендеуі барысында жасушаларда ақуыздардың<br />
тұрақтылығын сақтауға қатысады [33, 1066 - бет]. Өсімдік жасушасы алуан<br />
түрлі органикалық ерітінділерді: пролин, сахароза, полиол, трегалоза,<br />
глицин бетаин, пролин бетаиндерді синтездейді [63]. Олардың молекулалық<br />
салмағы төмен, ерігіштік қасиеті жоғары, мөлшері өте жоғары болса да,<br />
өсімдік үшін қауіпті емес [64]. Олар өсімдіктің жасуша ішілік биохимиясын<br />
және жасуша қызметін бұзбай [65], субжасушалық құрылымдарды қорғап,<br />
бос радикалдар тудырған тотығу стресінің әсерін азайтады [66].<br />
Осмолиттердің жиналуы абиотикалық стресс барысында галофитті және<br />
гликофитті өсімдіктерде жиі кездесіп, олардың дамуына айтарлықтай әсер<br />
етеді; бірақ, осмолиттердің синтезі өте көп мөлшерде АТФ молекуласын<br />
жұмсайтын энергияға тәуелді процесс болып табылады [67]. Көптеген<br />
зерттеулерде абиотикалық стрестерге қарсы өсімдіктерде осмолиттердің<br />
синтезі артқаны байқалады бірақ, өсімдіктің барлық түрі аталған<br />
осмолиттерді синтездемейді, кейбір өсімдіктер өте аз мөлшерде жинаса, кей<br />
өсімдіктер осмолиттерді мүлде синтездемейді [64, 208- бет].<br />
Өсімдіктің тұзды стресс жағдайына бейімделуі барысында пролиннің<br />
биологиялық маңызы<br />
Пролин маңызды бірінші реттік метаболизмге қатысатын және ерекше<br />
конформациялық қаттылығымен сипатталатын амин қышқылдарына жатады.<br />
Пролиннің жиналуы ең бірінші рет солған қара бидай (Loliumperenne)<br />
өсімдігінен табылды және көптеген зерттеулер пролин мөлшерінің<br />
өсімдіктерде әртүрлі экологиялық стресс жағдайында артатындығын<br />
21
дәлелденді [68]. Пролиннің жиналуы құрғақшылықта [69], жоғары<br />
тұздылықта [70], жоғары жарық деңгейінде және ультра күлгін сәулелену<br />
жағдайында [71], ауыр металда [72], тотығу стресінде және биотикалық<br />
стрестерге жауап [73] беру барысында анықталды [74]. Пролиннің<br />
осмоқорғау қызметі, жасушада жиналуы және тұзды стресс арасындағы<br />
себепті байланыс орнағаннан кейін ең алғаш рет бактерияларда ашылды<br />
[75]. Көптеген шолу мақалалардағы нәтижелер стресс жағдайында пролиннің<br />
жиналуы өсімдіктерде қорғаныш қызметін атқарады деген ортақ пікірге<br />
тоқтады [76].<br />
Трансгенді өсімдіктер мен мутантты өсімдіктерге жүргізілген<br />
зерттеулерде пролин метаболизмі өсімдік дамуына және стрестік жауапқа<br />
әсер етіп, қоршаған ортаның қолайсыз жағдайларына өсімдіктің төзімділігін<br />
арттыруда маңызды қызмет атқаратынын анықтады [77]. Өсімдіктерде<br />
пролин негізінен глутаматтан екі маңызды ферменттің; пирролин-5-<br />
карбоксилат синтетаза және пирролин-5-карбоксилат-редуктазалар көмегімен<br />
синтезделеді [78]. Галофиттерде абиотикалық стреске жауап ретінде<br />
пролиннің жиналуы алуантүрлі қасиетті сипаттайды, мысалы Aizoaceae<br />
туысының өкілдерінде пролин стресс барысында жоғары мөлшерде<br />
жиналып, осмопротектанттық рөл атқарады [79]. Осмопротектанттық<br />
қасиеттен басқа пролиндер белсенді оттегі формаларының токсинді әсерін<br />
залалсыздандырып, антиоксидант ретінде ақуыз және ақуыз комплексінің<br />
тұрақтылығын сақтаушы синалдық – регуляторлық молекула болып<br />
табылады [80]. Сонымен бірге стресс барысында пролиннің бұзылуы<br />
митохондриядағы фосфорланудың тотығуын және АТФ энергиясын қажетті<br />
қалпына келтіруші агенттермен қамтамасыз етеді, ал ол жасушада пайда<br />
болған зиянды әсерлерді қайта қалпына келтіреді [81]. Галофитті<br />
өсімдіктерде абиотикалық стреске жауап ретінде цитозолда пролиннің<br />
мөлшері артады, ал ол цитоплазмада осмотикалық реттелуге қатысады.<br />
Мысалы, Lokhande тағы басқалары [82] Sesuvium portulacastrum өсімдігіне<br />
тұзды стреспен әсер еткенде пролин мөлшерінің өте жоғары мөлшерде<br />
артқаны байқалады. Өсімдіктердегі пролиннің стресс барысында<br />
осмотикалық реттеуге қатысуы басқа да өсімдіктерде байқалды: Plantago<br />
crassiflora, Salicornia europaea, Atriplex halimus, A. Halimus subsp.<br />
schweinfurthii, Avicennia marina, Hordeum maritimum, Ipomoea pes-caprae,<br />
Paspalum vaginatum, Phragmites australis, және Suaeda түрлері [83; 84; 85; 86;<br />
87; 88]. Абиотикалық стресс барысында пролиндердің синтезделуі және<br />
осмотикалық реттелу барысында пролиннің физиологиялық маңызы<br />
галофиттерді тұзды стресс барысында төзімділігін арттырып, қалыпты өсіпдамуын<br />
жеңілдетеді.<br />
Жалпы ерігіш қанттың тұзды стресс барысындағы биологиялық<br />
маңызы<br />
Абиотикалық стрестер барысында өсімдіктерде көміртегі<br />
метаболизмінің модуляциясы және көмірсулардың (қант) деңгейі ауысып, ол<br />
фотосинтез процесінде өзгерістер тудырады [89]. Еріген қант метаболикалық<br />
22
ресурс, жасушаның структуралық құрылымдық бөлігін реттеуші, және<br />
өсімдіктің өсіп - дамуымен бірлескен сигналдық реттеуші қызметін атқарады.<br />
Абиотикалық стреске қарсы синтезделген алуан түрлі қанттар: сахароза,<br />
глюкоза, манноза, мальтоза, трегалоза зерттелді. Еріген қанттардың стресс<br />
барысында өсімдіктерде синтезделуі олардың осмотикалық реттелуге<br />
қатысатындығын да көрсетті. Briens және Larher [90] галофитті өсімдіктердің<br />
16 түрінде, әртүрлі органдарының құрамындағы ерігіш көмірсулар мен<br />
осмолиттерді зерттеп, барлық галофит түрлері қанттың бірнеше түрін:<br />
сахароза, фруктоза және глюкозаны синтездеп, соның ішінде Plantago<br />
maritime, Juncus maritimus, Phrgamites communis және Scripus maritimus<br />
өсімдіктерінде еріген қанттың өте жоғары концентрацияда жиналғаны<br />
байқады. Atriplex halimus өсімдігінде тұзды стресс жағдайында көп<br />
мөлшердегі еріген қанттың болуы олардың осмотикалық реттелуге<br />
қатысатынын көрсетеді [91]. Мысалы, жалпы ерігіш қанттың синтезделуі<br />
Cakile maritime өсімдігінің екі түрлі генотипінде (Jerba және Tabarka) ерекше<br />
айырмашылықтарды көрсетті. Тұзды стресс барысында Jerba экотипінің<br />
жапырағында қант мөлшері ешқандай өзгеріске ұшырамады, бірақ Tabarka<br />
экотипінде жапырақ дамуы барысында еріген көмірсулардың мөлшерінің<br />
артқаны байқалды. 400мМ NаСl-да жалпы ерігіш қанттың жоғары мөлшері<br />
тұзға төзімді Jerba генотипінде кездессе, тұзға сезімтал Tabarka генотипінде<br />
аз мөлшерде анықталды [92]. Келесі өсімдік, Sesuvium portulacastrum бүршік<br />
асты өркендері 200мМ NаСl-мен өңдегенде олардың құрамында жалпы<br />
ерігіш қанттың, пролин және глицеин бетаиннің мөлшері бақылаумен<br />
салыстырғанда айтарлықтай артқаны байқалды [93]. Тұзды стреске жауап<br />
ретінде жиналған ерігіш қанттың синтезі тағы P. euphratica өсімдігінде де<br />
байқалды [94]. Ерігіш қанттың артық мөлшерде жиналуы құрғақшылықта, су<br />
тасқынында, тұзды стресте өсетін өсімдіктерден табылды [95].<br />
Құрғақшылықта өскен Chenopodium quinoa өсімдігінің құрамында крахмал,<br />
сахароза, фруктозаның мөлшері өзгермей, глюкозаның және тұтас ерігіш<br />
қанттың мөлшері бақылау мен салыстырғанда артқаны байқалды [89, 146-<br />
бет]. Осы зерттеулерден шығатын қорытынды, галофиттердегі жалпы ерігіш<br />
қант мөлшерінің артуы абиотикалық стреске төзімділігі барысында олардың<br />
осмолит және осмотикалық реттеушілер ретінде маңызды қызмет<br />
атқаратындығын көрсетеді.<br />
1.5 Тотығу стресін төмендететін антиоксиданттық жүйелер<br />
Қоршаған ортаның қолайсыз факторлары өсімдіктерде физиологиялық<br />
өзгерістерді: су тапшылығы, абсциз қышқылының артуы, лептесіктердің<br />
жабылуы, СО 2 тапшылығы және оттегінің активті формаларын тудырады.<br />
Оттегінің активті формалары: супероксид (О 2 · ), сутегінің асқын тотығы<br />
(Н 2 О 2 ), гидроксил радикалдары (·ОН) [96], және синглетті оттегі (·О 2 ) [97].<br />
Аталған цитотоксинді активті оттегі түрлері шын мәнінде липидтердің [98],<br />
ақуыз және нуклеин қышқылдардың [99] тотығуы арқылы қалыпты<br />
метаболизмдердің қызметін бұзады. Синглетті оттегі (О 2<br />
·)<br />
синтезделгеннен<br />
23
кейін ферменттік және ферменттік емес жолдармен олар оттегі және сутегіге<br />
ыдырайды. Сонымен қатар, сутегінің асқын тотығы (Н 2 О 2 ) арнайы металл<br />
иондарымен байланысып, металл хелаттары жоғары реакциялы гидроксил<br />
радикалдарды (·ОН) түзеді [100]. Қазіргі таңда өсімдіктерде белсенді<br />
оттегінің формаларынан қорғайтын әртүрлі деңгейде антиоксиданттар<br />
мөлшері дамыған. Сондай ферменттердің бірі - супероксиддисмутаза (СОД;<br />
ЕС 1.15.1.1), ол синглетті оттегіні сутегінің асқын тотығына айналдырады.<br />
Ал каталаза ферменті және пероксидазаның түрлері сутегінің асқын тотығын<br />
ары қарай оттегі және сутегіге ыдырауын катализдейді. Өсімдіктердегі тұзды<br />
стресс барысында антиоксидантты ферменттердің: каталаза, аскорбат<br />
пероксидаза, глутатион редуктаза және супероксиддисмутаза активтілігі<br />
жоғарылап, ферменттердің жоғары активтілігі мен тұзды стреске төзімділігі<br />
арасындағы арақатынастың жоғары деңгейін көруге болады [101; 102;<br />
103; 104 және 105]. Антиоксидант сыйымдылығы арақатынасының жоғары<br />
деңгейі және тұзды стреске төзімділік механизмі келесі өсімдіктерде<br />
анықталды: Crithmum maritimum, C. maritime, Plantago, Sesuvium<br />
portulacastrum, Mesembryanthemum crystallinum [106]. Зерттеулерді<br />
қорытындылай келе, галофитті өсімдіктерде тұзды стресс барысында алуан<br />
түрлі бейімделу әлеуеттері дамып, ол антиоксидантты ферменттердің<br />
активтілігін арттырып, өсімдіктердің стреске төзімділігі арттыратындығы<br />
анықталды.<br />
Тұзды стресс жағдайында аскорбин қышқылының синтезделу қабілеті<br />
Өсімдіктің өнімін төмендететін ауыл шаруашылық жүйесінде кең<br />
таралған стресс - тұзды стресс. Тұзды стресс басқа да абиотикалық стрестер<br />
сияқты оттегінің активті формасын (супероксид, сутегінің асқын тотығы,<br />
гидроксильды радикал) синтездеп, тотығу стресін арттырады. Нәтижесінде<br />
липидтерді, ақуыз, нуклеин қышқылдарының тотығуы арқылы жасушаның<br />
қызметі бұзылады [107]. Осылай өсімдіктер күрделі антиоксиданттық жүйеге<br />
ие болып, ол өсімдікті тотығу стресінің зақымдануынан сақтайтын аскорбин<br />
қышқылы, глутатион ферменттері және көптеген антиоксиданттық жүйелерге<br />
ие болады [108].<br />
Аскорбин қышқылы фотосинтездеуші организмдерде кездесетін<br />
сутегінің асқын тотығын детоксификациялаушы, тез ерігіш<br />
антиоксиданттарға жатады. Сонымен қатар, аскорбин қышқылы жасушаны<br />
тотығу стресінің зақымдалуынан сақтап, супероксид және синглетті оттегінің<br />
синтезін тежеп, бейтараптандырады [109]. Глутатион-аскорбат циклінің<br />
бірінші кезеңінде сутегінің асқын тотығы (Н 2 О 2 ) аскорбат пероксидаза<br />
ферменті арқылы, аскорбатты электрон донор ретінде пайдаланып, суға дейін<br />
ыдырайды. Тотыққан аскорбат (монодегидро аскорбат, MДA)<br />
монодегидроаскорбат редуктаза (MДAР) арқылы пайда болды. Дегенмен,<br />
монодегидроаскорбат радикал және егер ол бірден ыдырамаса, ол аскорбат<br />
және дегидроаскорбатқа айналады. Дегидроаскорбат (ДГA) аскорбатқа<br />
дегидроаскорбат редуктазаның (ДГAР) көмегімен және глутатионның (ГЛТ)<br />
қатысуымен жүзеге асады. Оттегінің активті формасын қарқынды<br />
24
синтездейтін қоршаған ортаның қолайсыз факторларының әсеріне қарсы<br />
дегидроаскорбат редуктаза ферменті активтілігінің артуы, олардың стресс<br />
барысындағы қорғаныш ретіндегі маңызы зор екенін дәлелдейді. Соңында<br />
глутатион дисульфиді (ГТДС) глутатион редуктаза ферменті және НАДФ·Н<br />
арқылы глутатионға айналады. Осылай аскорбин қышқылы мен глутатион<br />
жоғалмайды, электрондар ағыны НАДФ·Н- тен H 2 О 2 жүреді (сурет 3).<br />
Өсімдіктерде глутатионды - аскорбат циклі цитозолда, пластидте және<br />
пероксисомада жүреді. Өсімдік жасушасында аскорбат және НАДФ·Н -тің<br />
жоғары мөлшерде синтезделуі сутегінің асқын тотығын<br />
детоксификациялауға қатысады және антиоксиданттардың жоғары<br />
мөлшерде кездесуі өсімдіктің тотығу стресіне қарсы төзімділігін арттырады<br />
[102]. Антиоксиданттар әлеуеті мен тұзды стреске төзімділік механизмінің<br />
арақатынасы Cackile maritime өсімдігінде зерттелді. Cackile maritime<br />
өсімдігін ұзақ уақыт бойына жоғары тұзды стреспен өңдегенде (200 және<br />
400мМ NаСl) тотықсызданған AСК жоғарылап, тотыққан АСК мөлшері<br />
артып, АСК/ДАСК арақатынасы төмендейді.<br />
Сурет 3 - Глутатионды-аскорбатты цикл. ГР - глутатион редуктаза, ДГАРдегидроаскорбат<br />
редуктаза, MДАР- монодегидроаскорбат редуктаза, АПКаскорбат<br />
пероксидаза, http://en.wikipedia.org/wiki/File:Glutathione- ng<br />
25
Дегенмен, 100мМ NаСl-да тотыққан-тотықсызданған АСК деңгейі<br />
өзгермейді, ол өз кезегінде АСК-тың өнімін арттырады. Расында, осы<br />
тәжірбиелер барысында өсімдіктерді тұзды стреспен өңдегенде МДАР және<br />
ДГАР мөлшерінің айтарлықтай артқаны байқалды. Ескеретін жәйт, тотыққан<br />
және тотықсызданған AСК арақатынасының өзгеруі тотығу стресінің<br />
алғашқы белгілері болып табылады [106, 897-бет].<br />
Өсімдік полифенолының тұзды стресс жағдайында синтезделуі<br />
Өсімдіктердегі полифенолдық байланыстар адам және жануар<br />
денсаулығына пайдалы екінші реттік метаболит өнімдері. Бұл<br />
молекулалардың қолайлы әсерлері олардың антиоксиданттық активтілігімен,<br />
бос радикалдарды бейтараптандыру қабілетінің қарқындылығымен тікелей<br />
байланысты [110].<br />
Қатаң климаттық жағдайларда өсімдіктерде жасушаның зақымдануын<br />
және жасуша ішілік тәртіптің бұзылуын тудыратын оттегінің активті<br />
формалары синтезделеді [111]. Стресс жағдайларына қарсы өсімдіктерде<br />
екінші реттік метаболизмдер синтезінің артуы жасуша құрылымын тотығу<br />
стресінен қорғайды [112]. Сонымен бірге өсімдік ұлпаларында қоршаған<br />
ортаның қатаң жағдайларында антиоксиданттар мен микробтарға қарсы<br />
құрамдас заттардың мөлшері артатындығы да дәлелденіп отыр [113].<br />
Қоршаған орта стрестері (биотикалық және абиотикалық), мысалы тұздану<br />
стресі өсімдіктерде полифенолдың жиналуын тудырады [114]. Тұзды стресс<br />
барысында өсімдік ұлпасындағы полифенолды байланыстардың артуы<br />
біршама өсімдіктерде кездесті, мысалы, Cakile maritime өсімдігінде тұзды<br />
стресс барысында антиоксиданттар активтілігі және полифенол мөлшері<br />
артады. Ksouri тағы басқалары Cackile maritime галофитінің екі экотипіндегі<br />
полифенол мөлшерін (Jerba, Tabarka) зерттеді. Jerba экотипінде полифенол<br />
мөлшерінің орташа тұз концентрациясында артқаны, ал Tabarka экотипінде<br />
төмендегені байқалды. Бұл нәтижелер өсімдіктің тұзға төзімділік деңгейіне<br />
және өсімдіктің экотипіне де байланысты деген тұжырымды меңзеп, жоғары<br />
полифенолдың Jerba экотипінде жиналуы оның тұзға төзімділік қабілетінің<br />
жоғары болуымен тікелей байланыстырады [115]. Жапырақ мүшесіндегі<br />
полифенол мөлшерінің артуы бөрікгүл өсімдігінде 25 - 50мМ NаСl – да<br />
баяндалды [116]. Parida және әріптестері (2004) топырақтың орташа<br />
тұздануында мангр ағаштарында полифенол мөлшерінің артқандығын<br />
мәлімделді [117]. Navarro және әріптестері (2006ж) орташа тұз<br />
концентрациясында гликофитті қызыл бұрыш жемістерінде де жалпы<br />
полифенол мөлшерінің артқаны көрсетілді [118]. Ұқсас нәтижелер тұт<br />
ағашында төменгі тұз концентрациясында (1-4мС см -1 ) фенолдың жалпы<br />
мөлшерінің артқаны байқалса, жоғары тұз концентрациясында (8-мС -1 )<br />
төмендегені анықталды [119]. Өсімдік ұлпаларында стресс жағдайлары<br />
полифенолдың синтезін арттырса да, өсімдік өнімділігінің тежелуі бәрібір<br />
байқалады [120].<br />
Расында, өсімдіктердің органикалық және индукциялық<br />
антиоксиданттық қабілеті күшті болған сайын, тотығу стресіне деген<br />
26
төзімділігі де айтарлықтай арта түседі және көптеген галофиттердің<br />
антиоксиданттық қабілеттерінің артуы, олардың келешегі зор мәдени<br />
дақылдары ретінде ауыл шаруашылығында пайдалануға жол ашады.<br />
Несеп қышқылының антиоксиданттық маңызы<br />
Қазiргi күнi несеп қышқылы (уреидтер) күштi антиоксидант ретiнде<br />
белгілі. Несеп қышқылы пуриннің de-novo биосинтезі барысында түзіледі.<br />
Сурет 4 - Өсімдіктердегі ксантин және уреид катаболизмі. Нұсқау<br />
бағыттары әрбір сатыға қатысқан ферменттерді көрсетеді. Mazzaferra et al.<br />
(2008) жасаған сызбанұсқа үлгісі.<br />
Уреидтер ішінде аллантоин және оның ыдыраған өнімі аллантоин<br />
қышқылы олардың азот алмасуға белсенді қатысуына байланысты әсіресе,<br />
бұршақ тұқымдастарlа қарқынды зерттелген. Бастапқы сатыда ксантин<br />
пуриннен (аденин және гуанин) түзіліп, ол ксантин дегидрогеназа (XDH, EC<br />
1.2.1.37) ферменті арқылы несеп қышқылына айналады. Келесі сатыда несеп<br />
қышқылы уриказа (EC 1.7.3.3) ферменті көмегімен аллантоинға айналады.<br />
27
Аллантоин аллантоиназа (аллантоин амидогидролаза EC 3.5.2.5) ферментінің<br />
қатысуымен аллантоин қышқылына айналады. Бактерия, саңырауқұлақ,<br />
балдырлар, өсімдік және жануарларда аллантоин қышқылы екі фермент,<br />
аллантоат амидогидролаза (EC 3.5.3.9) және аллантоат амидиногидролаза (EC<br />
3.5.3.4) көмегімен ыдырап, уреидогликалатты синтездеп, соңғы сатысында<br />
NH 4 , CO 2 және глиоксилатқа ыдырап, кейін NH 4 амин қышқылына айналады<br />
(cурет 4) [122].<br />
Сонымен бірге Бручкова және әріптестері (2008 ж) өз зерттеулерінде<br />
жапырақ дискілерін аллантоин, аллантоин қышқылымен өңдегенде<br />
хлорофилл деградациясының және сутегінің асқын тотығының төмендегенін<br />
байқап, бұл метаболиттердің қараңғы стресі барысында оттегінің активті<br />
формаларын нейтралдап, антиоксиданттық қасиет көрсететіндігін анықтады<br />
[123]. Қосымша зерттеулер уреидтердің өсімдіктердегі азоттың жиналуында<br />
және тасымалдануында аса маңызды рөл атқаратындығын дәлелдеді [122,<br />
1411-бет]. Азоттарды тасымалдау үшін N:С қатынасы амидтерде (1:2,5<br />
глутамин және аспарагин 1:02 N:С сәйкес) болса, уреидтерде 1:1 қатынасында<br />
азот ассимиляциясына қажетті минимум көміртегін пайдалану мүмкіндігі<br />
туады және әрбір тасымалданған азотқа қажетті 6-дан 9-ға дейінгі АТФ-ті<br />
үнемдейді [124].<br />
Осылайша уреидтердің азотты байланыстарды тасымалдаушы ретіндегі<br />
рөлі тұзды стресс барысында көмірсулардың жетіспеушілігін жеңілдетіп,<br />
өсімдіктің үйлесімді өсіп-дамуын қамтамасыз етеді [125,126].<br />
1.6 Тұзды стресс жағдайында галофиттердегі<br />
молибдоферменттердің биологиялық рөлі<br />
Молибден (Мо) өсімдіктер мен жануарлардың және көптеген<br />
организмдердің өсуіне қажетті топырақтағы маңызды микроэлементтердің<br />
бірі [127]. Өсімдік молибдоферменттері (сульфит оксидазадан басқасы)<br />
димерлі ақуыздар. Фермент мономерлерінің жеке домендері простетикалық<br />
топтармен (ФАД, Мо-ко, Fe-S орталық) байланысады.<br />
Молибденді кофактор монометалды Мо және күкірт атомынан<br />
тұратын дитиолды топ арқылы молибденмен байланысқан<br />
молибдоптериннен тұрады (сурет 5). Молибденді кофакторға арнайы<br />
апоақуыздары қосылғаннан кейін, сульфураза ферменті молибденді<br />
орталыққа бейорганикалық күкіртті қосады. Нәтижесінде, диоксо молибденді<br />
кофакторды монооксоформаға айналдырады. Бұл үрдісті молибденді<br />
кофактордың пісіп-жетілуі деп атайды. Сол уақытта нитрат редуктаза және<br />
сульфит оксидаза ферменттері кофактордың диоксо формасын пайдаланса,<br />
альдегид оксидаза және ксантин дегидрогеназа монооксо формасын<br />
пайдаланып, молибденді кофактордың пісіп-жетілуінің соңғы сатысын<br />
жүзеге асырады [128]. Өсімдіктердегі молибдоферменттер қоршаған ортаның<br />
стресс жағдайларына өсімдіктердің бейімделуіне жәрдемдеседі, сондықтан<br />
қоршаған орта стресс жағдайларында олардың биологиялық маңызын түсіну<br />
ауыл шаруашылығында өсімдіктердің стреске төзімділігін арттыру үшін аса<br />
28
маңызды болып табылады. Сонымен бірге молибдоферменттердің<br />
молибденді кофактордың апоақуыздарының ферменттерге (НР, КДГ, АО)<br />
Сурет 5 - Молибдоптерин және молибденді кофактор.<br />
үлестірілуі өсімдіктердің қоршаған ортаның қатаң жағдайларына<br />
бейімделудің ерте метаболизмдік механизмін жүзеге асырады. Демек,<br />
молибдоферменттер ауыл шаруашылығында өсімдіктердің стреске<br />
төзімділігін арттыруда маңызды рөл атқаратындығы белгілі болды.<br />
Жоғары сатылы өсімдіктерде молибдоферменттердің төрт түрі белгілі:<br />
1) ксантин дегидрогеназа (КДГ) - пурин катаболизміне қатысып,<br />
аниоксиданттық қасиеті бар - уреидтерді синтездейді және тұзды стресс<br />
барысында азот тасымалын үнемді пайдалануда маңызды рөл атқарады [130];<br />
2) альдегид оксидаза (АО) - өсімдік фитогормоны: индол сірке қышқылы<br />
және абсциз қышқылы биосинтезінің соңғы сатысын катализдейді; 3) нитрат<br />
редуктаза (НР) - азот ассимиляциясы кезеңіндегі шешуші фермент және<br />
нитратты нитритке айналуын синтездеуші фермент; 4) сульфит оксидаза<br />
29
(СO) – жоғары концентрациялы сульфитті детоксификациялауға қатысады<br />
(сурет 6). Демек, топырақ құрамындағы молибденнің жетіспеушілігі<br />
өсімдіктердегі маңызды метаболикалық қызметтерді бұзып, өсімдік өліміне<br />
тудырады [131]. Сонымен бірге, нитратты амин қышқылына айналдыру<br />
жүйесінің бұзылуы нәтижесінде өсімдіктер нитратты артық мөлшерде жинап,<br />
ол өсімдіктерде ақуыз тапшылығына әкеліп соқтырады. Бұршақты емес<br />
өсімдіктер тобында бұршақ тұқымдастарына қарағанда, молибденнің<br />
тапшылығы азотты тыңайтқыштармен өңдегенмен қалпына келмейді, ол<br />
үшін тек молибденнің арнайы мөлшерін қолдану қажет [132]. Осыған<br />
қарамастан, өсімдіктерде және жоғары организмдердегі молибденнің<br />
транспорты әлі де толық зерттеулерді қажет етеді. Stout және Meagher (1948)<br />
ең алғаш рет қызанақта молибдаттың сіңірілуі фосфаттың қатысуымен<br />
артып, керісінше сульфатты қосқанда тежелгенін байқады [133].<br />
Cурет 6 - Молибденді кофакторлардың (Moco) құрылымы мен<br />
үйлесімділігі,<br />
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001085451100055<br />
Абиотикалық стресс барысында ксантиндегидрогеназа ферментінің<br />
активтілігі<br />
Ксантиндегидрогеназа (КДГ) ферменті жоғары сатылы өсімдіктер үшін<br />
маңызды уреид биосинтезі үшін қажет. Молибдоферменттер өсімдіктердегі<br />
стресс акклиматизациясына және қоршаған ортаның қолайсыз факторларына<br />
байланысты өсімдіктерде болатын метаболикалық өзгерістерге қатысады<br />
[134] (сурет 5).<br />
30
Ксантин дегидрогеназа (EC1.1.1.204; XDH) ксантиноксидоредуктазаның<br />
бір формасын ұсынып, пурин катаболизміне қатысатын, гипоксантинді<br />
ксантинге, ксантинді несеп қышқылына айналдыратын фермент [135]. КДГның<br />
үш түрлі домені бар: екі кластермен (2Fe-2S) байланысып, мөлшері 20<br />
кДа-ды құрайтын N-соңы бар домен, FAD-пен байланысушы 40 кДа-ды<br />
құрайтын домен, және Мосо-мен байланысуға және димеризацияға қажетті С-<br />
терминальды домен. Электрондар Мо-орталығындағы субстраттардың<br />
гидроксилденуінен шығып, Fе-SII және Fе-SI-ден өтіп, флавинді кофакторға<br />
жетеді. ФАД сайттарда НАДН + -ты түзу үшін электрондар НАД + -қа<br />
тасымалданды немесе молекулалы оттегіге тасымалданып, супероксид<br />
аниондарын түзеді [136]. Сонымен бірге өсімдік КДГ- ферменті субстрат<br />
ретінде ксантин және гипоксантинге сәйкестігін көрсетті, бірақ пуриндер мен<br />
птериндер де төменгі мөлшерде субстрат бола алады [134, 164- бет]. Алдыңғы<br />
зерттеулерде КДГ- ның активтілігі жүгері тамырында және райграс<br />
өсімдігінде тұзды стресс барысында артып, ол өсімдік ұлпасындағы уреид<br />
мөлшерімен арақатынастық сәйкестікті көрсетеді. Бұл алынған нәтижелер<br />
КДГ- ферментінің стресс барысындағы рөлі - органикалық азотты синтездеуге<br />
қажетті көміртегін үнемді пайдаланып, С/N қатынасын үнемді ксилемадан<br />
өркендерге тасымалдануын эффективті түрде арттырады [126, 132- бет].<br />
Сонымен бірге, КДГ ферменті тұзды стресс тудырған тотығу стресінен<br />
өсімдік ұлпасын қорғау үшін антиоксиданттарды - уреид қышқылын<br />
синтездейді, ал уреид қышқылы көптеген организмдерде кездесетін оттегінің<br />
активті формаларын эффективті жолмен бейтараптандырады [137].<br />
Альдегид оксидаза ферментінің активтілігі<br />
Альдегид оксидаза – цитоплазмалық фермент, молекулалық массасы-<br />
300кДа. Құрамында FАD, темір және простетикалық топ ретінде Моко<br />
кездеседі. АО-ның домендерін келесі компоненттер құрайды: редоксты<br />
активті темір FеS-ке қосылып, N-терминалды аймақты құрайды.<br />
Гомодимерлі ақуызының мономері Fе-S, FАD және Мо-коға 4:1:1<br />
қатынасындай байланысады. АО-ферментінің бірқатар сәйкес субстраттары<br />
бар, мысалы: абсциз альдегид, индол-3-альдегид, индол-3-ацетальдегид және<br />
бензальдегид. Бұл ферменттің негізгі қызметі - АО абсциз альдегидті абсциз<br />
қышқылына айналуын және индол-3 - сірке қышқылын катализдейді, яғни<br />
АБҚ – биосинтезінің соңғы сатысын катализдейді [138] (сурет 7). Альдегид<br />
оксидаза гені жүгеріден [139], қызанақтан [140] және арабидопсистан төрт<br />
кДНК-сы табылып, олар физикалық тұрғыдан әртүрлі хромосомаларда<br />
орналасқандығы анықталды. Альдегид оксидаза гені жүгеріден [139],<br />
қызанақтан [140] және арабидопсистан төрт кДНК-сы табылып, олар<br />
физикалық тұрғыдан әртүрлі хромосомаларда орналасқандығы анықталды.<br />
Кодталған фермент изоформалары кең ауқымды альдегид субстраттарына ие,<br />
мысалы: абсциз альдегид, индол-3-альдегид, индол-3-ацетальдегид және<br />
бензальдегид. Субстрат арнайылығы ішінен, мутантты талдау және ұлпада<br />
таралуы бойынша арабидопсис АО3 абсциз альдегидін абсциз қышқылын,<br />
яғни, абсциз қышқылының соңғы сатысын катализдейді.<br />
31
Сурет 7 - Ксантин дегидрогеназа және альдегид оксидаза ферментінің<br />
құрылымы.<br />
Тәжірибелік әдістер АО ферментінің активтілігі өсімдік фитогормоны<br />
индол-3-сірке қышқылы биосинтезімен байланысты екенін көрсетті. Ол<br />
биосинтез барысында индол-ацетальдегидті индол-3-сірке қышқылын<br />
катализдейді [141]. Әлбетте, өсімдіктің мультигенді тұқымдастарының АО<br />
ферменті өсімдік фитогормоны АБҚ және индол сірке қышқылдарының<br />
соңғы сатысын катализдейді. Осы маңызды екі қызмет өсімдіктің қоршаған<br />
орта стресіне бейімделу мен даму барысында маңызды рөл атқарады [142].<br />
АО ферментінің субстратының кең ауқымды болуы АО ферментінің<br />
фитогормон синтезінен басқа қосымша метаболикалық реакцияларға<br />
қатысатындығы мүмкін деген тұжырымға әкеледі. Детоксификациялау<br />
реакциялары және патогендерге деген төзімділік осы қосымша функциялар<br />
үшін жақсы үлгі бола алады [143].<br />
1.7 Биотикалық стресс - өсімдік вирустарының ауыл<br />
шаруашылығына тигізетін зияны.<br />
Ауыл шаруашылық дақылдарына өсімдік вирустарының тигізетін<br />
зияны орасан зор. Соңғы ғылыми деректерге сүйенсек, өсімдіктердегі<br />
вирустардан ауыл шаруашылығындағы мәдени дақылдармен қоса астық<br />
тұқымдастарының өнімі төмендеп, жыл сайын 6 миллиард доллар көлемінде<br />
шығын келтіруде [144]. Қазіргі уақытқа дейін шамамен 4 000 вирус түрлері<br />
анықталып, олардың 1000 өсімдік вирустары болып табылған [10, 45-бет].<br />
Өсімдік вирустарының ауыл шаруашылық дақылдарына тигізетін<br />
экономикалық шығыны да орасан зор. Мысалы, дүние жүзі бойынша<br />
картоптың экономикалық шығыны 2008 жылы 3,8 миллиард долларды<br />
32
құрайды және сол жалпы егін шығынының 9 - 22% тек вирустық инфекция<br />
әсерінен болады. Ал Tomato bushy stunt virus (TBSV) вирусының әсерінен<br />
жыл сайын қызанақ шығыны 80% - дан жоғары шығынға ұшырауда [145].<br />
Жалпы әлемде 80 – нен астам көкөніс өсімдік түрлерінде 100 – ге жуық<br />
спецификалық вирустар табылған, оның ішінде ауру қоздырушысының 12 –<br />
сі қызанақта, 10 – бұрышта, 7- қиярда, 11 – сәбізде, 6- орамжапырақта<br />
табылған [146].<br />
Өлі мен тірі шекарасында тұрған вирустардың өмірдің ұсақ объектісі<br />
болуы осы уақытқа дейін көптеген инфекциялық және инфекциялық емес<br />
аурулардың негізгі қоздырушысының бірі болып қалып отыр. Вирустардың<br />
тірі азаларда тіршілік етуі қожайын жасушасында мысалы үшін хлороз,<br />
некроз ауруларын тудырып, фотосинтез процесінің бұзылуына, өсімдік<br />
биомассасының төмендеуіне ақырында өсімдіктің өліміне әкеледі.<br />
Екіншіден, 20 – 30 жылдық тәжірибе көрсеткендей, вирустар жалпы<br />
биологиялық, генетикалық, биохимиялық, молекулалық биология,<br />
эволюциялық және басқа мәселелерді шешуде табиғаттың өзі жаратқан<br />
қайталанбас объектісі болып табылады [147].<br />
Жалпы вирустардың таралуын бақылау өте қиын. Осыған байланысты<br />
өсімдіктердің вирустарға төзімділігінің механизмін зерттеу, сонымен қатар,<br />
вирустық аурулармен күресуде жаңа тиімді әдістерді қоршаған ортаға<br />
қауіпсіз етіп құрастыруда үлкен теориялық және практикалық маңыз жатыр.<br />
Өсімдік вирустарының таралуы.<br />
Өсімдік вирустарының таралуының бірнеше жолдары бар, мысалы,<br />
қожайынның көбею үрдісі кезінде (тозаңмен, ұрықпен), табиғи факторлар<br />
(жаңбыр, жел, құстар) арқылы таралуы. Адамдар өсімдіктер вирусын<br />
зақымдалған өсімдік материалын (вегетативті бұтақ, ұрық) пайдаланағанда<br />
және де вируспен зақымдалған топырақты қолдану барысында вирустарды<br />
таратады. Алайда фитопатогенді вирустардың негізгі тасымалдаушылары<br />
болып, олардың аралық иелері (жәндіктер, кенелер, нематодтар,<br />
фитопатогенді саңырауқұлақтар) саналады. Вирустардың қожайын ағзасына<br />
кіріп зақымдауы әр алуан биологиялық түрлерде әр түрлі. Мысалы, өсімдік<br />
вирусы қожайын ағзасына инфекциялық зақымдану барысында еніп,<br />
плазмодесма, ксилема және флоэма арқылы таралады. Вирус плазмодесма<br />
арқылы жасушадан жасушаға күніне шамамен 1мм жылдамдықпен таралады,<br />
кейде одан да баяу жылжуы мүмкін. Ал вирус өткізгіш ұлпаларына түскенде<br />
өсімдікте минутына 2,5см жылдамдықпен жылжиды. Осыған орай,<br />
өсімдіктердің вирустық инфекциясы жергілікті немесе жүйелі болады [147,<br />
113- бет]. Вирустардың биологиялық түр болып сақталып қалуы қожайын<br />
жасушасының сезімталдық қабілеттілігімен тікелей байланысты. Әртүрлі<br />
вирустарда қожайын спектрі әрқалай болып өзгеріп отырады. Кейбір<br />
вирустарда қожайынды таңдау кең ауқымды қамтыса, ал кейбіреуі тек бір түр<br />
қожайынның жасушасын зақымдай алады. Зақымдайтын қожайындарының<br />
көп болуы түрмен шектелуі мүмкін немесе жоғары қатардағы таксономиялық<br />
категориямен анықталады. Әсіресе, көп қожайындарды зақымдау қабілетіне<br />
33
өсімдік вирустары ие. Мысалы, темекінің мозайкалы вирусы өсімдікті де,<br />
және өзінің тасымалдаушысы – жәндікті де зақымдайды [147, 113- бет].<br />
1.7.1 TBSV (Tomato bushy stunt virus) вирусы құрылымы және<br />
геномының жалпы сипаттамасы<br />
Tomato bushy stunt virus (TBSV) – қызанақ дақылында (Lycopersicon<br />
esculentum) жапырақтарының теңбіл басуымен, өсуінің тежелуімен және шоқ<br />
түпті болып өсуімен байқалады. Өсімдіктердің TBSV – вирусымен<br />
зақымдануы серологиялық әдіс ELISA арқылы дәлелденіп, оның зақымдау<br />
пайызы 25,5% көрсеткішті көрсетті [148]. TBSV қабықшасының икемділігі<br />
оған икосаэдрлік капсид түзуге мүмкіндік береді. TBSV – cфералық вирус,<br />
массасы 41кДа, 180 бірдей ақуыз суббірлікті қабықшасымен қапталған 4800<br />
нуклеотидтен тұратын бір тізбекті, оң полярлы РНҚ молекуласынан<br />
құралған [149].<br />
Жалпы өсімдік вирустары 73 туыс, 49 тұқымдасқа топтастырылған<br />
[150]. Солардың ішінде Tombusviridae тұқымдасына жататын жақсы<br />
зерттелген вирустардың бірі TBSV. Tombusviridae тұқымдасына сегіз туыс<br />
жатады (1 кесте).<br />
1 кесте - Tombusviridae тұқымдасының топтастырылуы<br />
Туысы<br />
Геномы (Кб)<br />
Aureusvirus 4.4<br />
Avenavirus 4.4<br />
Carmovirus 3.7-4.3<br />
Dianthovirus<br />
екі бөлікті<br />
Machlomovirus 4.4<br />
Necrovirus 3.7<br />
Panicovirus 4.3<br />
Tombusvirus 4.7-4.8<br />
Туыстар морфологиялық жағынан ұқсас және икосаэдрлі, геномы бір тізбекті<br />
РНҚ-дан тұрып, көбіне топырақ және су арқылы таралады. Tombusvirus<br />
туысына жататын кейбір вирустардың түрлері: Artichoke mottled crinkle virus,<br />
Carnation Italian ringspot virus, Cymbidium ringspot virus, Cucumber necrosis<br />
virus ,(CNV) Tomato bushy stunt virus (TBSV) [151].<br />
Бүгінгі таңда TBSV вирусының геномы секвенирленген, бірнеше<br />
ақуызды кодтайды [152], яғни p92 – РНҚ тәуелді РНҚ полимераза, p33 –<br />
маңызды қосымша ақуызы [153], p41 – капсидті ақуызы [154],<br />
тасымалдаушы ақуыз - p22 [155], РНК- интерференцияны супрессиялайтын<br />
p19 ақуызы. P33 және p92 тікелей геномдық РНҚ-дан трансляцияланады, ал<br />
p41 ақуызы субгеномдық мРНҚ1-ден, p19 және p22 субгеномдық мРНҚ2-ден<br />
трансляцияланады (сурет 8). Р33 және Р92 репликация мен транскрипцияға<br />
қатысатын мембраналы ақуыздар, Р92 РНҚ синтезінің каталитикалық бөлігі.<br />
Р41 жасушадан жасушаға жылжып қана қоймай, жүйелі таралуға мүмкіндік<br />
34
беретін капсидті ақуыз. Ал Р22 ақуызының негізгі функциясы - жасушадан<br />
жасушаға жылжуды қамтамасыз ету, РНҚ-ны байланыстыру, фосфорлау<br />
және жасуша қабырғасымен (плазмодесма) және мембранамен байланысады,<br />
қожайынның транскрипциялық факторымен өзара байланысады. Сонымен<br />
қатар, біздің жұмысымызда зерттелетін Р19 супрессорлы ақуыз, ол ауру<br />
симптомдарға, N. benthamiana өсімдігінде инфекцияны қоздырушы рөлі аз<br />
болғанымен, вирустық қабілетін сақтауда маңызы зор екендігі белгілі.<br />
Сурет 8 - TBSV (Tomato bushy stunt virus) геномының схемалық<br />
диаграммасы. Төрт бұрыштардың ішінде TBSV кодтайтын ақуызтарыныңң<br />
молекулалық массасы көрсетілген. Жоғарыда ақуыздар атаулары. Түзу<br />
сызықтар трансляцияланбайтын бөлшектер (Omarov R.T., 2004).<br />
1.7.2. Өсімдікті вирустан қорғау механизмі - РНҚ интерференция<br />
үрдісіне (RNAi) жалпы сипаттама және қолданылу перспективасы<br />
Соңғы жылдары молекулалық биологияда ашылған үлкен жаңалық ол -<br />
РНҚ интерференция (RNAi) механизмінің ашылуы. РНК интерференцияның<br />
вирустық ауруларға қарсы бейімделген иммундық - молекулалық қорғаныс<br />
механизмі болып табылатындығы да дәлелденіп отыр [156].<br />
РНК интерференция өсімдіктерде геннің пост - транскрипциялық<br />
үнсіздігі (PTGS) деген атпен белгілі және ол тірі ағзаларда ген<br />
экспрессиясының реттелуінде негізгі рөлді атқаратын молекулалық механизм<br />
болып табылады. РНК - интерференция жоғары өсімдіктерде табиғи<br />
молекулалық тұрақтылық негізі. Сонымен қатар ол вирусты таңдаулы түрде<br />
анықтап, оның кезекті деградацияға ұшырауын қамтамасыз етеді [157].<br />
РНК- интерференцияның бастапқы механизмі, ұзын қос тізбекті РНК<br />
молекуласының (қтРНК) синтезі болып табылады. Келесі РНКинтерференцияның<br />
функционалды қадамы Dicer (Dicer-like DCL) - (РНКаза<br />
III тобының мүшелері) ферментінің әсері. Dicer – РНҚазаIII (Rnase III)<br />
тұқымдасының рибонуклеазасы. Ол қтРНҚ-ны 20-25 нуклеотидтен тұратын<br />
қысқа интерференциялық РНҚ (small interfering RNAs (siRNA)) деп аталатын<br />
қысқа siRNA фрагменттеріне кеседі. Ол РНҚазаIII және PAZ домен деп<br />
аталатын екі доменнен тұрып, RNAi үрдісінде бірінші кезеңді катализдейді<br />
35
және RISC кешенінің түзілуін инициациялайды. Сонымен арнайы ақуыз<br />
Dicer жасушада қтРНК-ны табады. Ол өз кезегінде өзіне қысқа РНК<br />
молекуласын интерференциялайтын (siRNAs) және микро РНҚ-ның<br />
(microRNAs) 3' жабысқақ ұшы 20-30 нуклеотидтің әрекетін катализдейді.<br />
Бұл шағын РНК молекулалары вирустық РНК-ның ұзын репликативті<br />
формаларының, және де трансген мен транспозондардың, энзиматикалық<br />
гидролиз нәтижесінде түзілуі мүмкін [148, 68-бет].<br />
Өсімдіктің вирусы жағдайында, siRNA тікелей вирустық геномнан<br />
түзілуі мүмкін, бірақ соңғы дәлелдеулер, сонымен қатар, РНК- ға тәуелді<br />
РНК полимеразаның (RNA dependent RNA polymerases) қатысатынын<br />
анықтады [158]. Келесі кезекте RNAi, қос тізбекті siRNA молекулалары<br />
ажырайды және тізбектің біреуі көп компонентті эффекторлы комплекске<br />
орналасады (RNA-induced silencing complex (RISC)). RISC комплекс –<br />
құрамына Argonaute (Argonaute – бұл RISC ақуыздық кешенінің<br />
каталитикалық компоненті болып табылатын ақуыздар. Ол RNAi<br />
механизмінде геннің үнсіздігін қамтамасыз етеді) тұқымдасының<br />
эндонуклеаза ақуызы және алдын - ала Dicer процессингіне ұшыраған siRNA<br />
кіретін мультиақуыздық кешен. Бұл РНҚ-нысанамен кешен құрып, оның<br />
толық емес комплементарлы кезінде трансляциясының репрессиясына<br />
әкеледі. Яғни, RNAi-дың биохимиялық кезеңінде мРНҚ-ны деградациялайды<br />
[148, 68- бет]. Ерекше транскриптің оның кезекті ферментативті гидролизі<br />
немесе трансляциондық репрессияның комплементарлы нуклеотидтер<br />
тізбегін табу үшін siRNA RISC комплексіне қосылып «іздеуші матрица»<br />
қызметін атқарады [158, 304- бет]. siRNA нуклеотиді мен берілген РНК<br />
арасындағы комплементарлы байланысу қажетті нысанды тиімді табуды<br />
қамтамасыз етеді. Тәжірибелік мәліметтер, siRNAs және Argonaute (AGO)<br />
тұқымдасының ақуыздары RISC комплексінің универсальді компоненттері<br />
болып табылатынын айтуға болатынын көрсетіп отыр. AGO ақуыздары<br />
ерекше консерванты PAZ және PIWI деп аталатын доменнің болуымен<br />
сипатталады. Құрылымдық зерттеулер, домен PAZ AGO – да тікелей siRNA<br />
– мен өзара әрекеттесетінін дәлелдеді. Бұған қоса PAZ домен siRNAs – тің 3'<br />
ұшымен өзара әрекеттесетіні де белгілі болды. Домен PIWI AGO белогында<br />
негізгі каталитикалық орталық болып табылады, өйткені ол эндонуклеаздық<br />
белсенділікке ие [159]. Сонымен, комплементарлы байланысқан мРНҚ<br />
Argonaute ақуызының көмегімен кесіледі немесе трансляция ингибирленеді.<br />
Бұл құбылыстар сәйкес геннің экспрессиясын басады. Қорыта келгенде,<br />
бөтен қтРНҚ “қысқа” кесінділері (сонымен қатар арнайы енгізілген де)<br />
комплементарлы мРНҚ кең көлемді ізденісіне және жойылуына “үлгі”<br />
болады (ал бұл сәйкес ген экспрессиясын басумен эквивалентті), және тек<br />
бір жасушада емес, көрші жасушалардада кездеседі. Көп ағзалар үшін –<br />
қарапайымдар, моллюскалар, құрт, жәндік, өсімдіктерде RNAi феномені<br />
инфекцияға қарсы иммундық қорғанысының негізгі тәсілдерінің бірі болып<br />
табылады [158, 305-бет] (сурет 9).<br />
36
Сурет 9 - РНК-интерференця үрдісінің кезеңдері, http://www.genequantification.de/rnai.html<br />
Жасушаны вирустардан және мобильді генетикалық элементтерден<br />
қорғайтын РНК - интерференция механизмін терапевтикалық мақсатта<br />
қолдануға болады. РНК - интерференция технологиясы дәрілік<br />
препараттарды ашуда, құрастыруда төңкеріс жасай алатын жоғары<br />
потенциалдық құрал болып табылады [160]. РНК – интерференция үрдісін<br />
ғалымдар әр түрлі гендердің қызметін талдауда қолданып жатыр. Егер<br />
жасушадан бір ақуызды немесе бірнеше ақуыздың белсенділігін төмендету<br />
қажет болса, зерттеуші ғалымдар мРНҚ-ға комплементарлы қтРНҚ<br />
фрагменттерін енгізіп, ақуыз синтезін баса алады. Бұл жасушалық циклдың<br />
әр түрлі кезеңінде мүмкін және мұны ген нокдауны (knock-down) деп атайды.<br />
Мысалы, осындай әдіспен, С.elegans сақиналы құрттардың өмір сүру<br />
ұзақтығын реттейтін генді табу үшін 5690 ген жүйелі түрде<br />
тыныштандырылған болатын. РНК -интерференция сонымен қатар,<br />
биотехнологияда да қолданылады. Бұл механизм жаңа бағалы қасиеттерге ие<br />
өсімдіктерді алуға мүмкіндік беретін қуатты құрал және РНКинтерференция<br />
механизмі көмегімен трансгенді өсімдіктердің<br />
жасушаларында қажетсіз заттардың синтезін төмендетуге немесе мақсатты<br />
метаболит синтезін жоғарылатуға болады. Мысалы, тағамдық қасиеті<br />
жақсартылған өсімдіктерді алуда қолдануға болады, осы әдіс арқылы сапалы<br />
мақта майы алынды. Мысалы, қызанақ өсімдіктерінде аллергендердің<br />
37
деңгейін төмендету әдісімен темекі өсімдіктерінде канцерогендерді<br />
төмендету әдісі жетілдірілген. Өсімдіктердің ген-инженерлік өзгерістеріне<br />
басқа да мысалдар ретінде, көкнәрдің есірткі заттарының төмен деңгейде<br />
болатын түрлерінің шығарылуы, өсімдіктердің вирустарға төзімділігін<br />
жоғарылату және де қызанақ жемісіне антиоксиданттардың қосылуын айта<br />
кетуімізге болады [160, 173- бет].<br />
РНК - интерференция әрекетіне қарсы жауап ретінде вирустар<br />
өсімдіктердің иммундық тұрақтылығының молекулалық механизміне қарсы<br />
ерекше стратегия тапты [161]. РНК- интерференцияға қарсы ең тиімді және<br />
қолданбалы контрмера болып молекулалық – иммундық механизмінің<br />
вирустық супрессиясы болып табылады. Мысалы, көптеген вирустар RNAiды<br />
тиімді тоқтатып қоя алатын ерекше ақуыз супрессорларды кодтайды (viral<br />
supressors of RNAi (VSR)). Өсімдіктердің қорғаныс жүйесіне қарсы тұру үшін<br />
вирустық VSR экспрессиясы себепті болжамдар қозғауда. Ол болжамдар<br />
РНК- интерференцияның бастапқы қызметі өсімдіктердегі патогенге қарсы<br />
тұру болып табылады [161, 14385-бет]. Қазіргі көптеген вирустық ақуыздар<br />
VSR деген атпен белгілі, себебі олар бастапқыдан патогендік немесе<br />
вируленттіктің факторы ретінде белгілі болды, өйткені олардың<br />
экспрессиясы вирустық аурудың түзілуімен белгілер амплитудасын<br />
анықтайды [162]. Көбіне бұл ақуыздардың экспрессиясы вирустық<br />
репликациялардың негіздеуші факторы емес. Бірақ вирустық супрессорлар<br />
тиімді аккумуляция және инфекция барысында вирустардың таралуы үшін<br />
қажет [164]. Қазіргі кезде супрессорлық белсенділікке ие көптеген вирустық<br />
ақуыздар табылды. Бірақ олардың жұмысының биохимиялық механизмі<br />
әдебиеттерде жақын арада пайда болды. Соңғы молекулалық, биохимиялық<br />
және құрылымдық әр түрлі VSR зерттеулер RNAi супрессиясының<br />
механизмін толық қарауға мүмкіндік берді. Барлық вирустық<br />
супрессорлардың ортақ қасиеті болып RNAi-дың әр түрлі кезеңінде оның<br />
қорғаныштық жүйесіне қарсы әсер ету болып табылады. Бұл қарсылық<br />
әрекеті вирус пен өсімдік арасында күрделі және қиын «эволюциялық<br />
күрестің» интенсивті мысалы бола алады. Вирустық супрессор мен<br />
өсімдіктердің RNAi механизмі арасындағы коэволюция, сонымен қатар,<br />
өсімдіктің қорғаныс жүйесіне вирустың бейімделуінің қиындылығын<br />
дәлелдеп отыр [164].<br />
1.7.3 RNAi вирустық супрессорының (Tombusvirus P19) биохимиялық<br />
қасиеті.<br />
РНҚ- интерференцияға қарсы жауап ретінде вирустар эволюциялық<br />
даму барысында осы механизмді бұзу мақсатында вирустық супрессорлық<br />
ақуызтарды кодтай бастады. Бүгінгі таңда вирустық супрессорлар РНҚинтерференцияның<br />
кілтті сатыларын бұзу немесе «алдау» амалдарын тапты<br />
[165]. Келесі мысалда біз РНҚ-интерференция механизмінің қызметін<br />
тежейтін вирустық супрессор Р19 - ақуызына тоқталамыз.<br />
38
Tombusvirus P19. Tombusviridae туысының вирустық геномында<br />
кодталатын Р19 ақуызының алғашқы зерттеулері оның репродукция,<br />
транспорт, РНҚ-ның қапталуы, вирустың векторлық трансмиссиясына<br />
қатысатындығы және инфекцияның көрініс беруінде маңызды патогендік<br />
фактор ретіндегі рөлі анықталды.<br />
Сурет 10 - Р19 – қиРНК (siRNA) комплексінің құрылымдық<br />
конформациясы. а - перпендикулярлық көрініс. Р19 димерінің мономерлері<br />
көк және күлгін түсті, ал siРНҚ-лардың тізбектері қызғылт-сары және<br />
қызғылт түсті. Р19-дың әрбір мономерінің екі триптофаны siRNA-дың<br />
терминальдің қалдығын ұстап тұруы. а және с – 90 ° бұрылған альтернативті<br />
көріністер. d – димердің бетіндегі РНҚ-ның байланысатын аймағы жасыл<br />
түсті. e – р19 димерінің оң және теріс зарядталған бөліктері көк және қызыл<br />
түсті. (Ye, et al (2003) Nature 426, 874-878).<br />
TBSV (tomato bushy stunt virus) вирусының р19 ақуызы Nicotiana<br />
benthamiana өсімдігінде инфекцияның басталуында маңызы жоқ, ал бұрыш<br />
(Capsicum annum) және шпинат (Spinacia oleracea) өсімдіктерінде жүйелік<br />
таралу үшін қажет. Осы ақуыздың РНҚ-интерференция супрессиясына<br />
қатысуы жасыл флуоресценттік ақуызды (GFP) экспрессиялайтын<br />
трансгендік өсімдіктерді Р19-дың векторы ретінде картоп вирусымен (PVX)<br />
инфекциялағанда р19-дың рөлін көрсетті [166]. Сонымен қатар, ақуыздың<br />
биологиялық активтілігіне оның мөлшері, инфекция сәттілігі, вирустық РНҚның<br />
тұрақтылығы Р19 ақуызының экспрессиясына әсер етеді. Екі тәуелсіз<br />
кристаллографияға негізделген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде Р19<br />
ақуыз димері және қос тізбекті қысқа интерфирлеуші РНҚ молекулалары<br />
39
комплекс құрайтыны анықтады. Осы құрылымдық зерттеулер алғаш рет<br />
вирустық супрессорлармен байланысқан РНҚ-интерференцияның<br />
молекулярлық механизмін болжады [157, 807- бет].<br />
Сонымен қатар, Р19 ақуызымен вирустық siРНҚ-лардың тікелей<br />
физикалық байланысуы анықталды. Осы зерттеулер арқасында р19<br />
ақуызымен қысқа РНҚ-лар комплексінің байланысуымен инфекция<br />
күштілігінің арасында корреляция көрсетті. Сонымен, вирустық супрессор<br />
ретінде Р19 ақуызының қызметі – бірнеше рет айналымда жүрген вирустық<br />
қысқа РНҚ-ның RISC- пен байланысуына кедергі жасау. Соның нәтижесінде,<br />
вирустық молекулалар инфекцияланған ағзада көбейіп, жинақталады. Р19<br />
ақуызы бойынша дефектті TBSV вирусымен зақымдалған N. benthamiana<br />
өсімдігінде вирустық қысқа РНҚ-мен байланысқан, рибонуклеазалық<br />
белсенділікке ие RISC комплекcтің болуы осы модельді дәлелдеген дәйек<br />
[167].<br />
Осылайша, вирустық супрессорлар эволюциялық жағынан жаңа және<br />
қожайынның РНҚ-интерференция қорғаныс қасиетіне бейімделуінің соңғы<br />
кезінде пайда болады. Сондықтан әрбір вирустық туыстағы супрессорлық<br />
гендер әлі анықталмаған вирустық супрессорлардың құрылымы мен<br />
қызметін түсіндіру үшін маңызды.<br />
40
2 МАТЕРИАЛДАР ЖӘНЕ ӘДІСТЕР<br />
Абиотикалық стресс барысында тәжірибелерде пайдаланылған өсімдік<br />
түрлері<br />
Тәжірбие барысында біз төрт түрлі өсімдіктерді: алабота (Atriplex<br />
hortensis L), сораңшөп (Salicornia herbaceae L) инула (Inula crithmoides L)<br />
және теңіз критмумын (Crithmum maritimum L) зерттедік. Өсімдіктер<br />
коммерциялық топырақ қоспасында - НR-1 (құрамы: торф, туф, және<br />
тыңайтқыштар, Shacham Givat Ada, Ltd компаниясынан) отырғызылып,<br />
коммерциялық тыңайтқыштармен жүйелі түрде (20N; 20Р; 20К, Haifa<br />
Chemicals Ltd) суғарылды. Өсімдік тұқымдары фильтр қағазында Петри<br />
табақшасында өсіріліп, 21 күннен кейін арнайы құмыраға отырғызылды.<br />
Тәжірбие арнайы жылыжайларда, температура 15-20°С түнде, күндіз<br />
20-32°С-та өсірілді.<br />
Atriplex hortensis L (Chenopodiaceae) – алаботалар тұқымдасына<br />
жататын қос жарнақты өсімдіктер. Топырақтың жоғары бетіндегі, әсіресе<br />
жағалаудағы және теңізден алыс жатқан тұзды сорларда таралған. Ол<br />
таралған жерлердегі тұз мөлшері 3,6% - ға жетеді. Сор жерде өсетін алабота<br />
өсімдігі тұздың артық мөлшерін жапырақтарында жинап, осы өсімдіктердің<br />
тұзды топырақты айықтырудағы маңызы зор екендігін көрсетеді. Олардың<br />
құрғақ, кептірілген жапырақ ұнтақтары азотқа бай болғандықтан, құнарлы<br />
тыңайтқыш ретінде де ауыл шаруашылығында пайдаланылады. Алаботаның<br />
көптеген түрлері жеуге жарамды, соның ішінде бақша алаботасы (Atriplex<br />
hortensis L.) айтуға болады (1сурет) [43].<br />
Сурет 11 - сол жағындағы – бақша алаботасы (Atriplex hortensis), оң<br />
жағындағы- үшкірбасты алабота (Atriplex sagittata). Якоб Штурманның<br />
ботаникалық кескіндемесі, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atriplex<br />
41
Salicornia herbaceae L (Amaranthaceae) – шөптекті сораңшөп өсімдігі,<br />
топырақтың жоғарғы бетінде, жағалауда және континенталды аумақтарда<br />
әдетте тұздылық көрсеткіші 5% болатын аумақтарда кең таралған<br />
галофиттер тобы. Тұзға өте төзімді, өте жоғары сор және сортаң топырақта<br />
өседі. Сораңшөптің күлінен сода алынып, құрғақ өсімдіктің ұнтақтары<br />
инсектицидті мақсатта пайдаланылады. Сонымен қатар, Францияда жеміс<br />
және дәмдеуіштер ретінде пайдаланылады (2сурет) [44].<br />
Сурет 12 - Salicornia herbaceae – шөптекті сораңшөп өсімдігінің<br />
кескіндемесі.<br />
http://www.google.kz/imgres?imgurl=http://irapl.altervista.org/cpm/albums/fitch<br />
3/wal-hoo00903-salicornia-herbacea.<br />
Inula crithmoides L (Asteraceae) – инула, Таяу шығыста өсетін, ауыл<br />
шаруашылығында кеңінен қолданылатын галофитті өсімдіктер тобы [45].<br />
Инуланың гүлденген бұтақтары қолданбалы медицинада бронхит,<br />
туберкулез және анемия ауруларында ем ретінде қолданылады [46].<br />
Табиғатта тұзды стрестің концентрациясы 100мМ NаСl жеткенде өнімі<br />
азаятындығы байқалған. Осы концентрацияда ақуыз массасының орташа<br />
мөлшері 12,7% құрайды, ал жер үсті мүшелеріндегі иод мөлшері құрғақ<br />
массасына 0,8 - 1,4 мг кг -1 түзейді [45, 213- бет]. Инула өсімдігі тұзды ауыл<br />
шаруашылығында пайдаланылатын, перспективасы жоғары галофиттердің<br />
бірі (3 сурет).<br />
42
Сурет 13 - Inula crithmoides – инула өсімдігінің жалпы көрінісі,<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Inula_crithmoides<br />
Crithmum maritimum L (Apiaceae) - теңіз критмумы, қос жарнақты, көп<br />
жылдық өсімдік. Солтүстік Африкада, Азияда, Оңтүстік Европада және<br />
Ұлыбританияда таралған. Теңіз жағасындағы тас шатқалдарында, құмды<br />
жерлерде өседі. Оның етті жапырақтарын және сірке суында маринадталған<br />
жас өркендерін тұздық дәмдеуіштер ретінде пайдаланады. Бұдан басқа<br />
құрамында флавоноидтарға, каротиноидтарға және С витаминдеріне бай<br />
болғандықтан бұл өсімдікке деген экономикалық қызығушылықтар арта<br />
тусуде. Сонымен бірге, тұзданған аймақтарда өсетін, антимикробты,<br />
антибактериалды потенциалы жоғары, тұзды стреске жауап ретінде<br />
антиоксиданттық ферменттерді қарқынды түрде синтездейді [47].<br />
Құрамында критмик қышқылы және 0,08% диосмин, гликозид, диосметин<br />
және рутиноза болады [48] (4 сурет).<br />
Сурет 14 - Сrithmum maritimum - теңіз критмумының жалпы көрінісі,<br />
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crithmum_maritimum_c.JPG?uselang<br />
43
2.1 Тұқымның өнгіштігін анықтау тәжірибесі<br />
Сораңшөп, алабота, инула және теңіз критмумының тұқымдары 0, 25,<br />
50,100, 200мМ NаСI-да 9 см Петри табақшасында ватман қағазында өсірілді.<br />
Әрбір тәжірбие үш рет қайталанып, әр ыдыста 30 тұқымнан өсірілді.<br />
Тұқымдар 12 сағаттық жарықта 25°С-та 16-21 күнде өсіріліп, өнгіштік деңгейі<br />
анықталды. Өнген тұқымдар саны әрбір екі күн сайын өну қарқындылығы<br />
өлшеніп, тұқымдардың өнгіштік пайызы анықталды. Тұзды стрестің өсімдік<br />
тұқымының өнгіштігіне әсері АNОVА статистикалық анализі арқылы<br />
талданды.<br />
Жылыжайдағы тәжірибелер<br />
Жоғарыда аталған өсімдіктер 12 см пластикалық құмырада төрт түрлі<br />
тұз концентрациясында (0, 50, 100 және 200мМ NаСI) өсірілді.<br />
Культивирлеудің 8 аптасынан кейін аталған галофиттердің тұзды стресс<br />
барысындағы таза және құрғақ биомассасы өлшенді.<br />
Өсімдіктің өну режимі<br />
Өсімдіктерді жинау топыраққа отырғызылғаннан кейін 4 - ші аптада<br />
жүзеге асырылды. Жер бетінің 5-7 см деңгейіне жеткенде 3 - 4 апталық<br />
аралықта өсімдік биомассасы өлшеніп отырды. Осылайша белгілі уақыт<br />
аралығында өсімдіктер қайта өсіп - өне алады. Өнімнің жалпы биомассасы<br />
және тауарлық өнімі әрбір өнімді жинаған сайын өлшеніп отырды.<br />
2.2 Өсімдіктің биомассасы және тауарлық мөлшерін анықтау<br />
Өнім жиналғаннан кейін жалпы жас бұтақтардың әрбір құмырадағы<br />
өнім биомассасы анықталды. Тамырларын жинап, топырақ бөліктерінен<br />
тазалау үшін су құбырындағы сумен тазалаймыз. Ал өсімдік материалының<br />
құрғақ массасы 70°С-та 48 сағаттан кейін муфел пешінен кептірілгеннен кейін<br />
өлшенеді.<br />
Ауыл шаруашылық дақылдарының тауарлық өнімі - жалпы<br />
биомассасынан алынып, ұзындығы 5-7 см құрайтын, патогендермен және<br />
физикалық тұрғыдан зақымданбаған, мөлшері бірдей жасыл өркендері<br />
таңдалынып алынады.<br />
2.3. Биохимиялық талдау<br />
Өсімдік үлгісін іріктеу<br />
Биохимиялық талдау жасауға 4 - апталық өсімдіктердің жас<br />
жапырақтары мен тамыр үлгілері жиналды. Үлгілерді жинап болған соң<br />
жапырақтар мен тамырлар жуылып, тазаланып, қақтамамен оралып, сұйық<br />
азотта жиналып, кейін - 70°С-та тәжірбие жасағанға дейін сақталды.<br />
Өсімдіктердің сапалық-химиялық параметрлерін бағалау<br />
Өсімдіктердің сапалық ерекшеліктерін өлшеу үшін -70°С-та<br />
мұздатылған өсімдік үлгілерінен 5г алып, оларды политрон (PCU<br />
KINEMATICA AG LITTAU-LUZERN, Switzerland) жабдығымен 1:4<br />
қатынасында 30 секунд уақытында араластырады. Алынған экстрактілер<br />
мұздатқыш центрифугада (SORVALL RC 5C Plus) 17 000 айналымда 4°С-та<br />
44
10 минутта центрифугаланды. Тұздану деңгейінің индикаторы ретінде<br />
электрлік өткізгіштігі арнайы стандартты өлшеу құралы ЕС-метрмен<br />
өлшенеді (CYBERSCAN 500), тұтынушылар талабын қанағаттандыратын<br />
өсімдіктің ішкі сапасын жалпы ерігіш заттардың мөлшері құрайды, ол арнайы<br />
рефрактометрмен (ATAGO Digital refractometer (PR-1)) өлшенеді және<br />
пайыздық негізде көрсетіледі. Ал алынған өнімдердің pН арнайы pН-метрмен<br />
(pH 211, Microprocessor pH meter, HANNA Instruments) анықталды.<br />
Хлорофилл мөлшерін анықтау<br />
Хлорофилдің жалпы мөлшерін анықтау үшін шамамен 0,1 г жас<br />
жапырақ үлгілері эппендорфта жиналып, олар дереу сұйық азотта сақталды.<br />
Жапырақ ұлпасы 80% - дық ацетонда экстрактіленіп, жүйелі түрде шейкерде<br />
(SOFTLY 8, Italian design, De Gotzen) 10 секундта ұсатамыз. Алынған<br />
хлорофилл экстрактісі мұздатқыш центрифугада (SORVALL RC 5C Plus)<br />
17 000 айналымда 4°С-та 10 минутта центрифугаланады. Центрифугалағаннан<br />
кейін супернатант жиналып, алынған экстракті тағы ацетонда 1:4<br />
қатынасында шайқалады. Алынған түстер спектрофотометрде (UV/VIS<br />
spectrophotometer, JASCO, model V-530) оқылып, 652 нм жалпы хлорофилл<br />
мөлшері анықталады. Үлгідегі хлорофилл мөлшері келесі теңдеу бойынша<br />
есептеледі:<br />
Хлорофилл мөлшері (мг мл -1 ) = жұтылуы (absorbance A) at 652 нм<br />
34.5<br />
Хлорофилдің жалпы мөлшері жоғарыда көрсетілген теңдеуден шыққан<br />
нәтижелерді арнайы сұйылту факторымен көбейткенде шығады және<br />
жапырақтың таза салмағының милиграмның грамға қатынасы бойынша<br />
өрнектеледі [168].<br />
Жапырақ экстрактісіндегі ақуыз мөлшерін талдау<br />
Жапырақтағы ақуыз мөлшерін анықтау үшін ең алдымен жапырақты<br />
арнайы экстрактілі буфермен: 250мМ NаСI - Tris-HCl (pH 8.48), 1мM<br />
этилендиаминтетрасірке қышқылы (ЭДТА), 1мM дитиотрейтол (ДТТ), 5мM<br />
L-цистеин, 10мM глутатион (ГЛТ), 0.05мM Na 2 MoO 4 , 0.1мM фенилметил<br />
сульфонил флуорид (ФМСФ), және 250мM сахарозамен экстрактілеп,<br />
алынған ерітінді центрифугаланып, супернатанттар Bio-Rad Protein Assay-мен<br />
араластырылып, кристалды бувин серум альбуминді бақылау ретінде алып,<br />
өлшенеді [169].<br />
Тұзды стресс барысында өсімдіктегі ион аккумуляциясын анықтау<br />
Катиондарды (Mg, Na, K, Ca, Fe, Mo и Zn) талдау мақсатында жапырақ<br />
материалдары 3 сағатта 420°С-та муфел пешінде кептіріледі. Кейін<br />
кептірілген материалдың күлінің қатынасы 1:1 құрайтын тұз қышқылымен<br />
араластырады. Селенді анықтау үшін жапырақтың кепкен үлгісін көлемі<br />
бірдей азот және тұз қышқылымен экстрактілеп, центрифугалап, катиондар<br />
индуктивті - байланысқан плазмалы спектроскопия арқылы өлшенеді. Ал<br />
аниондарды, мысалы хлоридті өлшеу үшін құрғақ өсімдік материалын азот<br />
қышқылымен және потенциометрлі ацетат тетра гидратпен Mg (CH 3 COO) 2<br />
45
титірлеп, Homer et al (1961) әдістері бойынша атомды- абсорбциялық<br />
спектроскопиямен өлшеді.<br />
Аскорбат (АСК) және дегироаскорбаттың (ДАСК) мөлшерін анықтау<br />
Аскорбатты анықтау Law және тағы басқалардың (1983 ж) әдістері<br />
бойынша анықталды [170]. Өсімдік ұлпасындағы аскорбатты өлшеу үшін ең<br />
алдымен өсімдік ұлпасын 5%-мета-фосфор қышқылымен 1:5 қатынасында<br />
гомогенделеді. Кейін алынған экстракт 14,000 айналымда 20 минутқа 4°С-та<br />
центрифугаланып, супернатант жиналды. Аскорбатты анықтаушы қоспаны<br />
талдау үшін құрамы келесідегідей ерітінді дайындалды: 0,1 мл өсімдік<br />
экстрактісі, 150мМ натрий фосфатты буферлік ерітіндідегі 0,1 мл 5 мМ ЭДТА<br />
және 0,2 мл бидистилденген су қосылды. Ал жалпы аскорбат (АСК+ДАСК)<br />
құрамын анықтау үшін келесі реакциялық қоспа дайындалды: 0,1 мл өсімдік<br />
экстрактісі, 150мМ натрий фосфатты буферлік ерітіндідегі 0,1 мл 5 мМ<br />
ЭДТА, 10мМ ДTT 0,05мл және 0,15 мл бидистелденген су қосылды. Алынған<br />
қоспаны 15 мин бөлме температурасында инкубациялап, ДTT-дың артық<br />
мөлшері 0,05 мл 0,5% N-этилмалемидтің көмегімен тотықтырылады. Екі<br />
жағдайда да (АСК және ДАСК) реакциялық қоспаның түсі 0,2 мл 10%<br />
трихлорсірке қышқылы (ТСҚ), 0,2мл 44% ортофосфор қышқылы, 0,2 мл 4%<br />
дипиридил және 0,1 мл 3% темір хлоридімен өңделді. Үлгілерді мұқият<br />
араластырғаннан кейін 1 сағатқа 37°С - қа инкубирлеп, кейін оптикалық<br />
тығыздығы 525нм-да спектрофотометрде өлшедік.<br />
Өсімдік ұлпасындағы тұтас полифенол синтезін анықтау<br />
Тұтас полифенол мөлшері Singleton және Rossi (1965ж) сипаттаған,<br />
модифицирленген әдістері бойынша анықталды [171]. Қысқаша, 0,2г мұздаған<br />
жапырақ үлгісін ұнтағыш пен келсапта қатынасы 1:3,5 болатын 100мМ<br />
натрий-фосфатты буфермен бөліп аламыз. Алынған экстрактіні 14,000<br />
айналымда 20 минутқа 4°С-та центрифугалаймыз (Z 233 MK-2, HERMLE)<br />
және супернатантты жинаймыз. Қоспаны талдау үшін арнайы реактивтер:<br />
0,1мл өсімдік үлгісінің аликвотына 0,125 мл 2Н фолин-циклатор, 0,5мл 35%<br />
Nа 2 СО 3 және 4,28 мл бидистелденген су қосып, шайқалмалы су моншасында<br />
(COMFORT HETO MASTER SHAKE) 150 айналымда, 30°С-та 60 мин<br />
көлемінде инкубациялаймыз. Алынған түстің оптикалық тығыздығы 730 нм<br />
спектрофотометрде (JASCO, модель V-530) белгілі (ГҚ) галлик қышқылымен<br />
стандартты ерітінді арқылы салыстырмалы түрде концентрациясы анықталды.<br />
Тұтас полифенол мөлшері жапырақтың балғын массасының (БМ) мг г -1<br />
галлик қышқылы эквиваленті бойынша өлшенді.<br />
Несеп қышқылын, аллантоин (АЛН) және аллантоин қышқылын (АЛҚ)<br />
анализдеу<br />
Сақталған үлгілерді арнайы үккіште 80%- этанолда 1:4 (с/қ) қатынасы<br />
бойынша ұсақталады. Алынған экстрактілерді 14, 000 айналымда, 20 мин,<br />
4°С-та центрифугалаймыз (Z233 MK-2, HERMLE). Жиналған супернатант<br />
уреидтерді анықтау үшін, аллантоин мен аллантоин қышқылдарын стандарт<br />
ретінде алып, Vogels and Van der Drift (1970ж) әдістері бойынша зерттелді<br />
[172].<br />
46
Аллантоинды анықтау; 0,1 мл өсімдік үлгісі ең алдымен 100°С-та 0,1мл 0,5М<br />
NаОН және 0,2 мл бидистилденген суда 8 минутқа қайнатылады. Кейін 0°С-та<br />
4 минутта суытылады. Суытылған қоспаға келесі сатыда 0,1мл 0,65Н тұз<br />
қышқылы қосылып, қайтадан 100°С-та 4 минутқа қайнатылады.<br />
Суытылғаннан кейін 0,1 мл рН-7.0, 0,4М фосфатты буфер (Na 2 HPO 4 -KH 2 PO 4 )<br />
және 0,1 мл 18мМ фенил-гидразин қосылады. Келер сатыда қоспаға 0,5мл<br />
0°С-тағы концентрлі тұз қышқылын және реакция түсін жетілдіру үшін 0,1мл<br />
50,6мМ K-FeCy (калий феррицианидін) қосамыз. Ақырында реакциялық<br />
қоспаны 5 минутқа центрифугалап (Z 233 MK-2, HERMLE), 15минутқа бөлме<br />
температурасында инкубациялап, спектрофотометрде (JASCO, model V-530)<br />
535 нм-де оқимыз.<br />
Аллантоин қышқылын анықтау; 0,1 мл өсімдік экстрактісі 0,15Н тұз<br />
қышқылымен және 0,3 мл бидистилденген сумен 100°С-та 4 минутқа<br />
инкубацияланады. Кейін 0°С мұзға 4 минутқа салқындатылады. Келер сатыда<br />
0,1мл 0,4М фосфатты буфер (Na 2 HPO 4 -KH 2 PO 4 ) (pH-7.0) және 0,1мл 18мМ<br />
фенилгидразин қосып, кейінгі рәсімдер аллантоин әдісіндегідей жалғасады.<br />
Ксантиндегирогеназа (КДГ) ферментінің активтілігін талдау<br />
Ксантиндегидрогеназа ферментінің активтілігі нативті полиакриламидті<br />
гел электрофорезде M.Sagi және тағы басқалардың (1998ж) әдісі бойынша<br />
жүргізіледі [126, 126-бет]. Аталған галофиттердің қатынасы жапырақтар үшін<br />
1:4, тамыр үшін 1:2 болатын экстрактті буфферлі ерітіндімен: 250мМ Tris-<br />
HCl (pH 8.48), 1 мМ ЭДТА, 1мM дититрейтол (ДТТ), 5мM L-цистеин, 10мM<br />
глутатион (ГЛТ), 0.05мM Na 2 MoO 4 , 0.1мM фенил метил сульфонил флуорид<br />
және 250мM сахарозамен гомогенирленеді. Гомогенизирленген өсімдік<br />
сынамасы 14, 000 айналымда 4°С-та 20 минутқа центрифугаланады (Z233<br />
MK-2, HERMLE). Центрифугалағаннан кейін, жапырақ супернатантын 65°Ста<br />
90 секундқа қыздырып, қайта 14,000 айналымда 4°С-та 5 минутқа<br />
центрифугалаймыз. Ерігіш ақуыздардың жалпы мөлшері Брэдфорд әдісі<br />
бойынша Bio-Rad Protein Assay көмегімен және кристалды бұқа сарысу<br />
арқылы өлшенді [126, 128-бет].<br />
Нативті гел натрийдің додецилсульфатынсыз 7,5% полиакриламидпен<br />
дайындалды және 110 минутқа 4°С-қа инкубациялап, BIO-RAD (Mini<br />
PROTEAN 3 System) жиынтығының әрбір құдықшасына ақуыз мөлшері<br />
бірдей өсімдік үлгісін құямыз.<br />
Ксантин дегидрогеназа ферментін анализдеу<br />
Электрофорез әдісінен кейін КДГ активтілігі бөлме температурасында<br />
арнайы ерітінді: 50мM TРИС-HCl (pH-8.48), 3.4мM 3[4.5-диметилтиазол-2-]-<br />
2.5- дифенилтетразолиум- бромид (MTT), 0.1мM феназин метосульфат (ФМС)<br />
және 1.5мM гипоксантин және 0.5мM ксантин субстрат ретінде пайдаланып,<br />
анықталады. Реакция қараңғыда, бөлме температурасында жетілдіреді.<br />
Алынған гел нәтижелері сканерде (Microtek scanner, ScanMaker 5800) 300 dpi<br />
мөлшерінде сканерленіп, сапалық талдау үшін формазанды жолақтардың<br />
қарқындылығын анықтау үшін бағдарламалық жасақтар бойынша ImageJ<br />
талдауы жүргізіледі. Формазан мөлшері субстраттың қатысуымен және<br />
47
тетразолиум тұзындағы ферменттің активтілігіне тікелей пропорциялы<br />
[126,128-бет].<br />
Альдегид оксидаза ферментін анализдеу<br />
Электрофорез әдісінен кейін альдегид оксидаза активтілігін анықтауға<br />
қажетті реакциялық ерітінді құрамы: 50мМ рН-7.5 TРИС-НСI, 0,1мМ ФМС,<br />
1мM MTT және 1мМ субстрат ретінде - ванилин, индол-3-карбоксиальдегид,<br />
циннамальдегид қолданылды. Алынған нәтиже сканерде (Microtek scanner,<br />
ScanMaker 5800) NIН Imаgе Sоftware (Version 1.6) бағдарламасы бойынша<br />
активтілігі анықталды.<br />
Статистикалық талдау<br />
Нақты тәжірбиелердің қорытындысына және негізгі интерактивті<br />
эффектілерді салыстыра отырып, екі және бір бағытты дисперсионды анализ<br />
(ANOVA) жүргізілді. Бұл анализ арнайы тест Windows бағдарламасында<br />
JMP ® software (5.0.1a, SAS Institute Inc.) бағдарламасы бойынша жүргізілді.<br />
2.4 Өсімдіктерде биотикалық стрестің әсерін анықтауда<br />
пайдаланылған әдістер<br />
Зерттеу объектісі<br />
Біз өз тәжірбиелерімізде вирустық инфекцияға TBSV жоғары<br />
сезімталдық деңгейін көрсететін алқа тұқымдасының өкілі - Nicotiana<br />
benthamiana L., өсімдігін қолдандық (28 күндік өсімдікті TBSV – вирусының<br />
жабайы типінің РНК транскриптісімен механикалық инокуляция жасағанда<br />
7-12 күнгі зақымданудан кейін өсімдік өлімі туады). Шөптесін өсімдіктер<br />
Австралияның солтүстік тастар мен шатқалдар арасында кездеседі. Nicotiana<br />
benthamiana L., өсімдігі сонымен қатар ғылыми қоғамда моделдік өсімдік<br />
ретінде белгілі. Осы өсімдікті зақымдайтын патогендердің көп болуы оларды<br />
өсімдік вирусологиясында кеңінен қолдануға жол ашады.<br />
Плазмидалық ДНҚ-молекуласына E.соli жасушасын трансформациялау<br />
Жасуша трансформациясын жүзеге асыру үшін оларды мұзда сақтап,<br />
ДНҚ-молекуласына 100 мкл компетентті жасушаны қосып, араластырып,<br />
мұзда 15-20 минутқа сақтаймыз. Осыдан кейін эппендорфтарды сулы баняға<br />
42 o С-қа 90 секундқа қойып, артынша бірден 0 o С-қа салқындатамыз.<br />
Жылулық шоғынан кейін жасушаларға 900 мкл ЛБ ортасын құйып, 37°С-қа 1<br />
сағатқа шейкерге қоямыз. Алынған жасушаларды құрамында ЛБ ортасы және<br />
ампициллині 100 мкг/л бар чашка Петриге отырғызамыз. Бір түнде өскен<br />
колониялардан плазмидалық ДНК-ны бөліп алдық (10). Рестрикциялық<br />
ферменттер анализі мен электрофорез әдісі көмегімен 1% агарозды гелде<br />
қажетті клондар бөлініп алынды.<br />
Плазмидалық ДНҚ-молекуласын бөліп алу<br />
Плазмидалық ДНҚ- молекуласын бөліп алу үшін арнайы Qiagen Plazmid<br />
Mini Kit (25) пайдаландық. Бұл мини киттер жасуша культурасының негіздік<br />
лизисінің әрбір сатыларын; нейтрализация, пресипитация және элюирлену<br />
ұсынады.<br />
ДНҚ-молекуласын линеаризациялау<br />
48
Плазмидалық ДНҚ-молекуласы ДНК рестриктазалық фермент Smа I<br />
ферменті бойынша линеариздеп, 25мкл реакция қоспасына 10000 нг ДНК, 2.5<br />
буфер ерітіндісі, және 2,5мкл Smа I ферментін араластырамыз.<br />
Инкубациялағаннан кейін реакциялық қоспаны фенол ерітіндісімен<br />
дебелогыизирледік: хлороформ (1:1), спиртпен тұнбаға түсіріп, кептіріп, 10<br />
мкл суда ерітіп, бөліп алдық.<br />
In- vitro транскрипция<br />
Бір өсімдікке қажетті вирустық РНҚ-транскриптер Т-7 РНКполимеразаларды<br />
пайдаланып, in vitro- жағдайында бөлініп алынды, олардың<br />
құрамына: 3мкл линиарлық ДНК-молекуласы, 5xТ7 буфер, 2,5 мкл rNTР, 0,5<br />
мкл Т-7 РНК-полимераза, 14мкл Н 2 О қосып, 37°С-та 60 минутқа<br />
инкубациялап, кейін 80мкл буферде араластырдық.<br />
Өсімдікті вирустық құрылымды РНҚ- транскрипттарымен<br />
инокуляциялау<br />
Өсімдіктерді инокуляциялау 28 күндік Nicotiana benthamiana өсімдігінің<br />
жоғары үш жапырағын механикалық ысқылау арқылы жүзеге асты. Кейін<br />
зақымданған өсімдіктерді UV- лампалармен бақылаймыз.<br />
Вестерн блоттинг әдісі<br />
Алынған мутанттардағы ақуыз экспрессиясы Вестерн-блоттинг әдісі<br />
арқылы анықталды. Үлгілерді ұнтақтағышта ТЕ буферімен қатынасы 500 мг<br />
жапырақ 500 мкл буферде гомогенизирлейміз. Алынған қоспаны 10.000<br />
айналымда центрифугалап, аликвотын бөліп алып, оған крэк буферін 1:1<br />
қосып, 2 минутқа қайнатамыз. Алынған ақуыздарды полиакриламидті гелде<br />
110 V жүргізіп, кейін ақуыздар нитроцеллюлозды мембранаға көшіріліп,<br />
трансферлік буферде 250мА 1,5 сағатқа электр тоғына қосылады. Кейін<br />
алынған мембрана 7%-дық майсыз сүтте (сүт 1хТВЕ/ТWЕЕN буферінде<br />
дайындалады) блотталып, келер сатыда қоянның бірінші реттік<br />
антиденелерімен 90 мин гибридизациясын жүргіземіз. Алынған мембрана 10<br />
минут 3 рет 1хТВЕ/ТWЕЕN буфермен шейкерде жуылып, екінші реттік<br />
антиденелермен 90 минутқа (5мкл антидене 10 мл сүтке)<br />
гибридизацияланып, ақуыз активтілігі анықталады.<br />
49
3 ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ТАЛДАУ<br />
3.1 Галофитті өсімдіктер тұқымдарының тұзды стресс<br />
жағдайында өнгіштігін анықтау<br />
Өсімдіктің тұзды топырақта өсуі және балғын кезеңінде стреске<br />
бейімделу механизмінің дамуы өсімдік түрінің қалыптасуында маңызды рөл<br />
атқарады [173]. Өсімдіктің тұзды стреске төзімділігі оның өмірлік циклінің<br />
әрбір кезеңінде ауысып, өзгеріп отырады [7, 456 - бет]. Тұздану өсімдік<br />
тұқымының өнуіне кедергіні су тапшылығын тудыру, осмотикалық эффект<br />
әсері немесе иондық үрдістерге метаболикалық шығын келтіру арқылы<br />
тежейді. Сонымен қатар, тұз концентрациясының топырақта өсуі тұқымның<br />
суды сіңіру қабілетін төмендетіп, өз кезегінде тұқымның өнуіне және<br />
тамырдың ұзарып өсуіне кедергі келтіреді [177]. Біздің зерттеулерімізде тұз<br />
концентрациясының өсуі I.crithmoides, C. maritimum, A. hortensis және S.<br />
herbaceae өсімдік тұқымдарының өнуін салыстырмалы түрде баяулатты. 16<br />
күнгі инкубациядан кейін Петри табақшасындағы әртүрлі тұз<br />
концентрациясында өнген тұқымдардың өнімі есептелді. Зерттеу нәтижесі<br />
бойынша инула өсімдігінің тұқымдары бақылаумен салыстырғанда<br />
200мMNаСl-да (16%) және 300мMNаСl-да (26%) (p
Сурет 16 - Тұзды стрестің C. maritimum өсімдігі тұқымының өнуіне<br />
әсері. Әрбір қайталанған тәжірбиеде 30 тұқым алынып, бақылауда, 25, 50, 100<br />
және 200мMNаСl-да 16 күнде өсіріліп, өну қарқындылығы анықталды.<br />
Қателік бағаналары стандартты қателіктер жиілігін көрсетеді (n=3).<br />
Ал келесі тәжірбиелерімізде біз тұздың әртүрлі концентрациясында<br />
өскен A. hortensis өсімдігінің өнген тұқым санын анықтап, олардың тұзды<br />
стреске сезімталдық деңгейін салыстырмалы түрде зерттедік.<br />
17 сурет - Тұзды стрестің A. hortensis өсімдігі тұқымының өнуіне әсері.<br />
Әрбір қайталанған тәжірбиеде 30 тұқым алынып, 0, 50, 100, 200 және<br />
300мMNаСl-да 10 күнде өсіріліп, өну қарқындылығы анықталды. Қателік<br />
бағаналары стандартты қателіктер жиілігін көрсетеді (n=3).<br />
51
Зерттеу нәтижесі бойынша A. hortensis өсімдігі тұқымының өнуі 0, 50, 100<br />
және 200мМ NaCl- да 100- 95%- ды құраса, ең жоғары тұз концентрациясында<br />
(300мМNаСl) тұқым өнуі тек 12%- ға төмендеді (сурет17).<br />
Соңғы өсімдік түрі – S. herbaceae өсімдігінің тұқымдары әртүрлі тұз<br />
концентрациясында (0, 100 және 200мМNаСl) өну қарқындылығы<br />
анықталды. S. herbaceae өсімдігінде 200mMNаСl-да тұқымның өнуі тек 6%-<br />
ға ғана тежелгенін көреміз (сурет 18).<br />
18 сурет - Тұзды стрестің S. herbaceae өсімдігі тұқымының өнуіне әсері.<br />
Әрбір қайталанған тәжірбиеде 30 тұқым алынып, 0, 100 және 200мMNаСl-да<br />
16 күнде өсіріліп, өну қарқындылығы анықталды. Қателік бағаналары<br />
стандартты қателіктер жиілігін көрсетеді (n=3).<br />
Тұқымның өну деңгейінің жоғарғы көрсеткіші аталған галофиттердің<br />
ішінде I.crithmoides, A.hortensis және C. maritimum өсімдіктерінде бақылауда<br />
байқалса (сурет 15, 16,17), тұз концентрациясының жоғарылауы тұқым<br />
өнгіштігін айтарлықтай төмендетті. Ал S. herbaceae өсімдігінде тұқым<br />
өнуінің жоғары көрсеткіші 100мМ NаСl-да анықталса, 200мMNаСl-да<br />
алабота және сораңшөп өсімдіктерінің өну қарқындылығын тек 5-6%-ға ғана<br />
тежелгенін көреміз (сурет 17, 18).<br />
Галофитті өсімдіктердің басым көпшілігінің тұқымдары төменгі тұз<br />
концентрациясында немесе тұзсыз ортада жоғары өнгіштік деңгейін көрсетеді<br />
[175]. Тұзды стресс өсімдік тұқымының өміршеңдігін өзгерте алмайды, бірақ<br />
физиологиялық үрдістерді тежеп, өсімдіктің өнуіне кері әсер етеді.<br />
Сондықтанда келешекте ауыл шаруашылығында перспективасы жоғары,<br />
мәдени дақылдар ретінде қолданылатын галофитті өсімдіктердің<br />
тұқымдарының өміршеңдігін, өнгіштігін бағалау өте маңызды. Осы мақсатта<br />
біз галофитті өсімдіктердің төрт түрінің тұз жағдайында өну деңгейін және<br />
потенциалын салыстырмалы түрде зерттедік. Зерттеулер нәтижелері бойынша<br />
тұзды стресте тұқымдардың өну деңгейі өсімдік түріне, стресс жиілігіне,<br />
сезімталдығына қарай пайыздық мөлшерде анықталды (cурет 15-18). Мысалы,<br />
52
C. maritimum өсімдігі тұқымдарының өнуі тұз мөлшерінің орташа<br />
концентрациясында ғана байқалып, тұздың жоғары мөлшерінде өнгіштігі<br />
толығымен тежелді (cурет 16). Бұл нәтиже Abdallah Atia [176] нәтижелерімен<br />
сәйкестікті көрсетеді. Себебі, олардың зерттеулерінде де С. maritimum<br />
өсімдігі тұқымының өнуі 50мМNаСl- дан асқанда толығымен тежелетіндігін<br />
баяндады. Керісінше, I.crithmoides өсімдігінің тұқымы 50-200мМNаСl-да<br />
жоғары өнгіштік деңгейін 91-70% көрсетсе, 300мМ- да айтарлықтай тежелді<br />
(16 сурет). Біздің нәтижелеріміздің аналогиялық нұсқасын Zurayk және тағы<br />
басқалардың зерттеулерінен кездестірдік. Себебі, Zurayk және тағы басқалар<br />
тұздың 50-ден 800мM-ге дейін концентрациясында I. сrithmoides тұқымының<br />
өнгіштігін анықтап, 200мMNаСl-дан асқанда ғана тұқым өнуінің төмендегенін<br />
байқаған [45, 213- бет].<br />
Алынған нәтижелерге сүйене отырып, біз I.crithmoides A.hortensis және<br />
S.herbaceae өсімдіктері С.maritimum өсімдігіне қарағанда тұзды стреске<br />
төзімділігі айтарлықтай жоғары екеніне көз жеткіземіз. S.herbaceae<br />
тұқымының максималды мөлшері 100мMNаСl-да 63% - ға жетсе, 200мМ<br />
NaCl- да тек 6% - ға ғана тежелгенін көреміз (сурет 18). Chapman (1960) және<br />
тағы басқалардың еңбегіне сүйенсек, S.herbaceae өсімдігі тұқымының өнуі<br />
NаСl-дың 1700мМ концентрациясында да байқалған [177]. Бірақ бұл<br />
нәтижеде тұқымның өну қарқындылығы сипатталмаған. Әрине, бұл нәтиже<br />
өсімдік тұқымының қандай жағдайда өсуі мен уақытына, күн ұзақтығы,<br />
жарық қарқындылығы тағы да басқа қосымша факторларға тәуелді екендігін<br />
сипаттайды. Дегенмен, S. herbaceae, I. crithmoides және A. hortensis<br />
өсімдіктерінің тұқымдарының жоғары тұз концентрациясында өсіп - өнуі<br />
олардың облигатты галофиттер екенін тағы да дәлелдейді. Ал C. maritimum<br />
тұқымының сезімталдығы тамырдың ұзарып өсуі және қалыпты дамуы<br />
тікелей тұқымның суды сіңіру қабілетінің тежелуімен яғни, осмотикалық<br />
потенциалдың төмендеуімен байланысты [178]. Біздің тәжірибелеріміздің<br />
нәтижелері көптеген галофитті тұқымдардың өну қабілетіне ұқсас, яғни<br />
галофиттердің басым көпшілігінің тұқымдары тұз мөлшері төмен ортада<br />
жақсы өссе, жоғары тұз мөлшерінде тұқым өнгіштігі тежеледі деген ортақ<br />
тұжырымға сәйкес келеді [179].<br />
3.2 Тұзды стресс жағдайында галофиттер биомассасының<br />
жиналуы<br />
Келесі зерттеу жұмыстарында біз тұзды стрестің өсімдік биомассасына<br />
тигізетін әсерін бақыладық. Себебі, тұзды стресс көптеген өсімдіктердің<br />
биомассасын төмендетіп, ауыл шаруашылығында маңызы зор галофитті<br />
мәдени дақылдарға кері әсерін тигізеді. Өсімдіктердің биомассасын тұзды<br />
стресс жағдайында анықтау да өсімдіктің тұзға төзімділігін анықтайтын<br />
бірден-бір маңызды көрсеткіш болып табылады. Тұз концентрациясының<br />
жоғарылауы төрт түрлі өсімдіктерінің биомассасын төмендетті (сурет 19-22).<br />
53
Сурет 19 - Тұзды стресте: 0, 50, 100 және 200мMNаСl-да өскен<br />
C.maritimum өсімдігінің балғын биомассасы. Өсімдік биомассасының<br />
жиналуы 4 апта тұзды стресте өскеннен кейін жүзеге асырылды. Қателіктер<br />
бағанасы тәжірбие барысындағы кеткен қателіктер мүмкіндігін көрсетеді<br />
(n=5).<br />
C.maritimum өсімдігінің биомассасына тұзды стрестің әсері 19 суретте<br />
көрсетілді. Орташа 50мМ NаСl мөлшердегі тұз C.maritimum биомассасын<br />
25%-ға төмендетсе, 100мM NаСl-да өсімдіктің балғын биомассасы 59%-ға ал<br />
200мMNаСl-да 90%-ға тежелді. Тұз мөлшерінің неғұрлым жоғарылауы<br />
өсімдік биомассасын айтарлықтай төмендететіні байқалды. Ал I.crithmoides<br />
өсімдігіне келер болсақ, бұл өсімдіктің оптимальды балғын биомассасы<br />
100мMNаСl-да байқалып, ал 200мMNаСl-да бақылау мөлшерінен<br />
салыстырғанда айтарлықтай өзгеріс болмағанын көрсетеді (сурет 20). Яғни,<br />
I.crithmoides өсімдігінің оптимальды балғын биомассасы орташа 100мМ<br />
NаСl-да жиналса, C.maritimum өсімдігінің оптимальды биомассасы 0мМNаСlда<br />
жиналады. Және тұз концентрациясын жоғарылауы 200 және 300мMNаСlға<br />
өсімдік биомассасының өнімін күрт тежегенін байқаймыз (сурет 19).<br />
54
Сурет 20 - Тұзды стресс жағдайында өскен инула өсімдігінің балғын<br />
биомассасы. Биомассаның жиналуы өсімдікті тұзды стресте өскеннен кейін 4<br />
аптадан кейін жүзеге асырылды. Қателіктер бағанасы тәжірбие барысындағы<br />
кеткен қателіктер мүмкіндігін көрсетеді (n=5).<br />
Сурет 21 - тұзды стресте (0, 100мMNаСl) өскен I.crithmoides өсімдігінің<br />
балғын биомассасы және жалпы инула өсімдігінің жер асты және жер үсті<br />
мүшелерінің көрінісі.<br />
Екі өсімдіктің де жер үсті мүшелерінің биомассасы жоғары тұзда<br />
айтарлықтай тежеліп, I.crithmoides өсімдігі - 87%-ға, ал C.maritimum<br />
өсімдігінің биомассасы - 96% - ға төмендеді (сурет 19, 20). Сонымен тұздың<br />
жоғары мөлшері аталған өсімдіктің екеуіне де кері әсер етіп, олардың әсері<br />
55
өсімдіктің түріне, стрестің жиілігіне байланысты болды. Алынған нәтижелер<br />
бойынша C.maritimum өсімдігі I.crithmoides өсімдігіне қарағанда тұзды<br />
стреске сезімтал болып табылды және 300мМNаСl тәжірибеде әрі қарай<br />
қолданылмады. Демек, әрбір өсімдіктің абиотикалық стреспен күресу<br />
жолдары және бейімделу механизмдері әртүрлі болып келеді деген тұжырым<br />
тағы расталып отыр [180].<br />
Келесі тәжірбиеде біз A. hortensis және S.herbaceae өсімдіктерінің<br />
биомассасына тұзды стрестің әсерін қарастырдық.<br />
Cурет 22 - Тұзды стресте: 0, 100, 200 және 300мMNаСl-да өскен A.horensis<br />
өсімдігінің балғын биомассасы. Биомассаның жиналуы өсімдікті тұзды<br />
стресте өскеннен кейін 4 аптадан кейін жүзеге асырылды.<br />
56
22 суретте көрсетілгендей A.horensis өсімдігі 0,100, 200 және 300мМNаСl-мен<br />
өңделді. Оптималды биомасса мөлшері 100мМNаСl-да табылып, 200мMNаСlда<br />
бақылаумен салыстырғанда 25% ал 300мМNaCl-да 35%- ға төмендеді<br />
(сурет 22).<br />
Соңғы зерттеулерімізде біз S. herbaceae өсімдігінің өнуін төрт түрлі тұз<br />
концентрациясында қарастырдық.<br />
Сурет 23 - Тұзды стресте: 0, 100, 200 және 300мMNаСl-да өскен S.<br />
herbaceae өсімдігінің балғын биомассасы. Биомассаның жиналуы өсімдікті<br />
тұзды стресте өскеннен кейін 4 аптадан кейін жүзеге асырылды. Қателіктер<br />
бағанасы тәжірбие барысындағы кеткен қателіктер мүмкіндігін көрсетеді<br />
(n=5).<br />
S. herbaceae өсімдігі биомассасының оптимальды мөлшері 100мМ NаСlда<br />
анықталды. Ал бұл тәжірбие өз кезегінде S.herbaceae өсімдігінің тұзды<br />
57
стреске жоғары төзімділігін анықтайды. Яғни, бұл облигатты галофиттердің<br />
физиологиялық-морфологиялық тұрғыдан қалыпты дамуы үшін тұздың<br />
белгілі бір мөлшері міндетті түрде болуы қажет деген дәйекті қостайды.<br />
Өсімдіктің тұзды стреске төзімділігі әдетте абсолютті өсімімен және<br />
тұзды стресс барысындағы өнімнің жоғары деңгейімен бағаланады. Алынған<br />
нәтижелерді қорытындыласақ, өсімдік биомассасының максималды өнімі<br />
аталған галофиттердің үш түрінде: A.horensis, S. herbaceae және I.crithmoides<br />
өсімдіктерінде төменгі тұз концентрациясында болса, C. maritimum<br />
өсімдігінде бақылауда анықталды. Тұзды топырақта өскен галофит түрлері<br />
биомассасының жоғары мөлшері төменгі тұз концентрациясында байқалады.<br />
Бұл нәтижелер Kelly тағы басқалары (1982) [181], Gorham (1996) және<br />
Harrouni әріптестерінің [182] еңбектерінде баяндалады. Олардың<br />
еңбектерінде тұздың төмен концентрациясы кейбір галофит түрлерінің өсуін<br />
арттырады, бірақ, жоғары тұзды стресс өсу мен биомасса өнімділігін<br />
төмендетеді деген ортақ тұжырымға келді. Ал Maas-тың (1987) зерттеулеріне<br />
сүйенсек көптеген галофиттердің өсуі тұз мөлшері артқанда төмендейтінін<br />
байқап, әрбір галофиттердің өздеріне тән төзімділік шегі бар екенін<br />
мәлімдейді [183].<br />
3.3 Тұзды стресс жағдайында галофитті өсімдіктердегі<br />
биохимиялық бейімделу механизмдеріндегі өзгерістерді анықтау<br />
Жалпы ерігіш қант құрамы<br />
Өсімдіктерде қант жалпы алғанда негізгі көмірсулар және энергия көзі,<br />
осмолиттер, стрестен қорғаушы және сигналды молекулалар болып<br />
табылады. Жалпы ерігіш қанттар өсімдік жасушаларында су және осмос<br />
потенциалдарының регуляциясынан [184] басқа крахмал түйіршіктерінің Na +<br />
иондарымен байланысқан хелаттүзуші агентті детоксикациялауда да маңызы<br />
зор [185].<br />
Жалпы ерігіш қанттардың айта кетер тағы бір қасиеті мәдени<br />
дақылдардың дәмділік деңгейін анықтайтын маңызды индикатор болуында.<br />
Сондықтан аталған галофиттерді мәдени дақыл ретінде экспортқа шығару<br />
үшін, олардың дәмдік қасиеті де тұтынушылар сұранысын арттыратындай<br />
тұздылыққа ие болуы қажет. Осы мақсатта біз жалпы ерігіш қанттың<br />
құрамын (ЖЕҚҚ) анықтадық. ЖЕҚҚ аталған төрт өсімдікте де NаСl-дың<br />
200мM концентрациясында I. crithmoides, C. maritimum, A.hortensis және<br />
S.herbaceae өсімдіктерінде 24%, 43%, 40% және 21%-ға артқанын байқауға<br />
болады (2 кесте). Ұқсас нәтижелер Shonjani (2002) еңбектерінде тұзды стресс<br />
барысында жүгерінің құрамындағы жалпы қант мөлшерінің артқанын<br />
байқаса [186], AlSobhi (2006) тұз мөлшерінің артуы жалпы ерігіш және<br />
ерігіштігі төмен қанттар Calotropis procera өсімдігінің сабағы мен<br />
тамырында өсетіндігін байқаған [187]. Ал 100мMNаСl-да ерігіш қанттың<br />
құрамы бақылаумен салыстырғанда айтарлықтай өзгеріс байқалмады.<br />
Өсімдіктердегі жалпы ерігіш қанттың құрамы суғарылатын тұздың<br />
мөлшерімен тікелей байланысты. Дегенмен, 100мMNаСl-дағы өсімдіктің<br />
58
ұлпасындағы тұздың мөлшері 200мMNаСl-мен салыстырғанда<br />
тұтынушылардың жоғары сұранысына ие болды. Тұз мөлшері жоғарылаған<br />
сайын, өсімдіктегі ЖЕҚҚ артып, тауарлық дақыл ретіндегі қажеттілігін<br />
төмендетіндігі де анықталды (2 кесте).<br />
Хлорофилл мөлшері<br />
Тұзды стресс фотосинтетикалық аппаратты зақымдап, хлорофиллдің<br />
мөлшерін төмендетіп, жапырақтың ауданын кішірейтіп, фотосинтездің<br />
қарқындылығын төмендетеді [189]. Бұл тұзды стресс барысында әртүрлі<br />
тұздар иондарының өсімдік ұлпасында жиналуымен тікелей байланысты.<br />
Тәжірбие нәтижелеріне сүйенер болсақ, 200мMNаСl-да I.crithmoides,<br />
C.maritmum A.hortensis өсімдіктерде хлорофилл мөлшері бақылаумен<br />
салыстырғанда 54%, 57% және 10% төмендесе, S.herbaceaea өсімдігінде<br />
айтарлықтай өзгеріс болмады (2 кесте). Бұл осы өсімдіктің тұзды стреске<br />
төзімділігінің жоғары екенін тағы да дәлелдейді. Хлорофилдің жалпы<br />
мөлшері тұз концентрациясының жоғарылауына байланысты төмендеу<br />
беталысын көрсетіп, максималды мөлшері бақылауда және минималды<br />
мөлшері тұз концентрациясының жоғары деңгейінде үш түрлі өсімдікте:<br />
I.crithmoides, C.maritmum A.hortensis анықталды (2 кесте). Стресс жағдайында<br />
хлорофилл мөлшерінің төмендеуі оның мембранамен байланысуымен ал<br />
хлорофилл мөлшерінің тұрақтылығы мембрананың стабилділігімен<br />
байланысты. Тұзды стресс барысында бұл тұрақтылық жиі өзгеріп отырады.<br />
Біздің нәтижелеріміз Iqbal тағы басқалардың және Ashraf [190], Moussa Helal<br />
[191], Ashrafuzzaman [192] нәтижелерімен, яғни, тұзды стресс барысында<br />
хлорофилл мөлшерінің төмендеуімен сәйкестігін көрсетті. Хлорофилдің<br />
төмендеуі тұзға сезімтал өсімдіктерде тұзға төзімді өсімдіктермен<br />
салыстырғанда жиі кездеседі. Бұл нәтижелер тұзды стресс барысында<br />
фотосинтез қарқындылығының төмендеуі хлорофилл мөлшерін тежейді деген<br />
тұжырымды растай түседі [193].<br />
Ақуыз биосинтезі<br />
Тұзды стресс жағдайында өсімдік жасушасындағы ақуыз мөлшерінің<br />
төмендеуі және өзгеруі көптеген өсімдіктерде кездесетін ортақ феноменон<br />
[194]. Яғни, тұзды стрестің өсімдікке әсер ететін механизмдерінің бірі - ақуыз<br />
синтезі. Бізге белгілі болғандай ақуыз мөлшері өсімдіктің физиологиялық<br />
статусын анықтайтын бірден-бір маңызды көрсеткіш болып табылады.<br />
Зерттеулерімізде төрт апта тұзды стресте өскен галофиттердің құрамындағы<br />
ақуыз мөлшері өлшенді. Максималды ақуыз мөлшері тұзды стресс<br />
барысында I. crithmoides, C.maritimum және A.hortensis өсімдіктерінде<br />
бақылауда анықталды, бірақ тұз концентрациясының жоғарылауы өз<br />
кезегінде ақуыз мөлшерін айтарлықтай тежеді. Мысалы: I. crithmoides,<br />
C.maritimum және A.hortensis өсімдіктерінде 200мMNаСl-да ол 38-36%<br />
төмендесе, керісінше S. herbaceae өсімдігінде 20% - ға артты. Бұл нәтиже<br />
тағы да бұл өсімдіктің басқа өсімдіктерге қарағанда тұзды стреске<br />
төзімділігінің жоғары екенін көрсетеді. Ал егер жалпы ақуыз мөлшерін<br />
салыстырмалы түрде қарастырсақ, ақуыздың ең көп мөлшері C.maritimum<br />
59
өсімдігінен табылды (2 кесте). Ақуыз мөлшері бақылау мен 100мMNаСl-да<br />
төрт галофиттеде айтарлықтай ерекшеліктер болмады. Yurekli және тағы<br />
басқалардың (2004) мәліметтері бойынша ақуыз мөлшері тұзды стреске<br />
сезімтал Phaseolus vulgaris өсімдігінде айтарлықтай төмендегенін байқады,<br />
бірақ оның тұзға төзімді P.acutifolius экотипінде артқандығы байқалды [195].<br />
Ұқсас нәтижелер, Porgali және Yurekli (2005) зерттеулерінде ақуыз мөлшері<br />
тұзға сезімтал өсімдікте L. еsculentum бақылаумен салыстырғанда<br />
төмендегенін байқады. Тұзды стреске төзімді түрінде L. Pennellii, O. Sativa<br />
өсімдіктерінде ақуыз мөлшері бақылаумен салыстырғанда артқаны байқалды<br />
[196]. Аналогиялық нәтижелер тұзға төзімді күнбағыс, күріш, арпа және<br />
тарының сорттарында анықталды [197]. Дегенмен, Ashraf және Fatima (1995)<br />
жапырақ ақуызының тұзға сезімтал және төзімді Carthamus tinctorius<br />
өсімдіктерінің экотиптері арасында айтарлықтай өзгеріс болмағанын<br />
мәлімдейді. Ұқсас нәтиже Qasim және тағы басқалардың (2004) еңбектерінде<br />
тұзды стресс рапс өсімдігінің құрамындағы ақуыз мөлшеріне ешқандай әсер<br />
етпегенін баяндайды [198]. Осы алынған нәтижелер өсімдіктердің тұзды<br />
стреске жауабы өсімдіктің түріне, даму кезеңіне, тұзды стрестің жиілігімен<br />
тікелей байланысты екенін көрсетеді [197, 90- бет].<br />
2- кесте - Тұзды стрестің өсімдіктің сапалық параметрлеріне (электрлік<br />
өткізгіштігі, жалпы ерігіш қанттың мөлшері, хлорофилл мөлшері, ақуыз)<br />
әсері.<br />
Сапалық<br />
Параметрлері<br />
Электрлік<br />
өткізгіштігі<br />
EC (ds m -1 )<br />
Жалпы<br />
ерігіш қант<br />
мөлшері (%)<br />
Хлорофилл<br />
(мгр г -1 ББ)<br />
Тұз<br />
концент<br />
рациясы<br />
0мMNаСl<br />
100мMNа<br />
Сl<br />
200мMNа<br />
Сl<br />
0мMNаСl<br />
100мMNа<br />
Сl<br />
200мMNа<br />
Сl<br />
0мMNаСl<br />
100мMNа<br />
Сl<br />
I.crithmoides<br />
27.77<br />
45.79<br />
50.07<br />
4.4<br />
5.4<br />
5.46<br />
49.41<br />
36.71<br />
26.94<br />
60<br />
C.maritimu<br />
m<br />
29.59<br />
46.65<br />
66.48<br />
8.00<br />
9.07<br />
11.43<br />
70.81<br />
56.63<br />
40.40<br />
A.hortens<br />
is<br />
49.05<br />
76.09<br />
75.7<br />
8.8<br />
9.9<br />
10.8<br />
60.45<br />
65.97<br />
54.8<br />
S.herbacea<br />
ea<br />
71.2<br />
74.5<br />
103<br />
6.7<br />
6.5<br />
8.5<br />
41.2<br />
40.3<br />
43.7
200мMNа<br />
Сl<br />
Ақуыз<br />
(мгр г -1 ББ)<br />
0мMNаСl<br />
100мMNа<br />
Сl<br />
200мMNа<br />
Сl<br />
анм*=анықталмады<br />
18.19<br />
12.09<br />
11.26<br />
28.45.<br />
25.17.<br />
анм*<br />
18.02<br />
11.25<br />
11.26<br />
8.4<br />
8.16<br />
10.12<br />
Өсімдіктердегі иондық эффекті әсерін тұзды стресс жағдайында<br />
анықтау<br />
Тұзды стресс жағдайында өсімдіктің осмотикалық потенциалы<br />
төмендейді, иондардың токсинді әсері артады, қоректік заттардың<br />
жеткіліксіздігі пайда болады немесе аталған факторлардың комбинациясы<br />
бір уақытта жүзеге асады. Өсімдіктердегі қоректік заттардың жеткіліксіздігі<br />
нәтижесінде топырақта Nа + ионы артып, Са 2+ , К + , Mg 2+ иондарының мөлшері<br />
төмендейді немесе мембранаға байланысқан Са 2+ ионы Nа + ионымен<br />
алмастырылады [199]. Сонымен қатар ол әртүрлі реакциялардың кофакторы<br />
ретінде Са 2+ ионының қызметін тежеп, Nа + ионы токсинді әсері етеді. Тұз<br />
концентрациясының жоғарылауы түрлі иондардың мөлшерін арттырып,<br />
ферменттердің жұмысын тежеп, өсімдік метаболизмі мен физиологиялық<br />
қызметтерін өзгертеді [200]. Осылайша иондардың жасушадан бөлінуі және<br />
түрлі иондардың арасындағы балансты сақтау галофиттердің тұзға<br />
төзімділігінде маңызды механизм болып табылады [201]. Осы механизмді<br />
түсіну мақсатында біз төмендегі галофиттердің құрамындағы минералды<br />
иондар мөлшерін үш түрлі 0, 100 және 200мM тұз NаСl концентрациясында<br />
зерттедік.<br />
3 кесте – I.crithmoides өсімдігінің тұзды стресс (0, 100мMNаСl)<br />
жағдайындағы иондық құрамы, (мгр/гр -1 ҚБ)<br />
Тұз K + Na + Ca 2+ Mg 2+ Cl - -<br />
2-<br />
NO 3 PO 4 SO 4<br />
концентрациясы<br />
0мMNaCl 28.5 40.4 17.5 12.9 110 11 7.6 0.3<br />
100мMNaCl 10.6 89.3 7.7 6.3 172 13 9.1 0.2<br />
Өсімдіктердегі ион мөлшері тұз концентрациясында айтарлықтай<br />
өзгерістер тудырды. Бір бағытты ANOVA статистикалық бағдарламасы<br />
бойынша 100мMNаСl-да I.crithmoides өсімдігінде Nа + , К + , Мg 2+ , Са 2+<br />
катиондары және Сl - аниондарының мөлшерінде айтарлықтай<br />
ерекшеліктерді бақыладық және тұзды стресс мөлшері жоғарылаған сайын<br />
олардың да концентрациясы (P, 0.0001) өзгеретіндігі байқалды. Мысалы, I.<br />
crithmoides өсімдігінде тұз мөлшерінің артуы тұзды стрестегі негізгі иондар:<br />
61
Nа + 2,1 есе және Сl - мөлшерін 1,7 есеге арттырса, К + , Са 2+ , Mg 2+ катиондарын<br />
1.68, 2 және 2,1 есеге азайғаны анықталды (3 кесте).<br />
Галофиттердің басым көпшілігінде бейорганикалық иондардың<br />
вакуольде оқшауланып, жиналуы тұзды стресте ұлпа ішіндегі осмотикалық<br />
потенциалды реттеу үшін пайдаланады [202, 320- бет]. Галофит түрлері бірбірінен<br />
тұзға төзімділік деңгейі және иондарды жинау қабілетімен<br />
ерекшеленеді [202]. Atriplex өсімдігінде K + және Na + иондары<br />
құрғақшылықта және жоғары тұзды стресте жапырақ ұлпасындағы су<br />
потенциалын төмендететін осмотикалық реттелуге қатысады [203]. Жалпы<br />
К + ионы төменгі топырақ ылғалдылығына жауап ретінде жиналса, Nа + ионы<br />
тұзды стресте жиналады. Gorham (1995) және тағы басқалардың мәлімдеуі<br />
бойынша өсімдік жасушалары иондардың зиянды әсерін жасуша ішілік<br />
компартментализация жолы арқылы вакуольде жинап, цитоплазмадан<br />
олардың зиянды әсерлерінен сақтайды [204]. Біздің зерттеулеріміз бойынша<br />
да A. hortensis өсімдігінде тұзды стресс барысында натрий катионы<br />
бақылаумен салыстырғанда 1,7 есеге артқаны байқалды. Яғни, жапырақ<br />
ұлпасындағы Nа + және Сl - концентрациясының мөлшері тұзды стресс артқан<br />
сайын өсетіндігі көрсетілді (4 кесте). Керісінше, A. hortensis жапырағындағы<br />
К + және Mg мөлшері NаСl + артқан сайын айтарлықтай төмендейтіндігі<br />
анықталды.<br />
4 кесте - A. hortensis өсімдігінің үш түрлі тұз концентрациясы (0, 100,<br />
200мMNаСl) барысындағы иондық құрамы, (мгр/гр -1 ҚБ)<br />
Тұз<br />
концентрациясы<br />
K + Na + Ca 2+ Mg 2+ Cl - NO 3<br />
-<br />
PO 4 SO 4<br />
2-<br />
0мMNaCl 30.8 ±<br />
0.65<br />
51.9<br />
±<br />
4.72<br />
9.43 ±<br />
1.29<br />
7.53<br />
±<br />
0.57<br />
32.2<br />
±<br />
8.73<br />
29 ±<br />
3.93<br />
10.23<br />
± 0.96<br />
3.2 ±<br />
0.64<br />
100мMNaCl 26.3 ±<br />
1.74<br />
72.7<br />
±<br />
4.30<br />
11.6 ±<br />
0.15<br />
7.1±<br />
0.42<br />
64.6<br />
±<br />
5.87<br />
30.9 ±<br />
2.94<br />
16.97<br />
± 2.67<br />
2.5 ±<br />
0.30<br />
200мMNaCl 28.2 ±<br />
1.73<br />
86.5<br />
±<br />
7.14<br />
9.7 ±<br />
0.84<br />
5.4 ±<br />
0.29<br />
82.5<br />
±<br />
1.00<br />
22.60<br />
± 4.38<br />
14.8 ±<br />
1.22<br />
2.3 ±<br />
0.19<br />
Бұл феномен Nа + , К + иондарының арасындағы бәсекелес<br />
әрекеттесуімен және жоғары мөлшердегі Nа + - дың сіңірілуі, К + -дың<br />
сіңірілуін тежелуімен байланысты [205]. Тұзды стресс барысында<br />
-<br />
бақылаумен салыстырғанда NО 3 және SО 2- 4 аниондары 39% және 22%<br />
62
артқандығы да анықталды. Anderson (1977) тағы басқалардың мәліметтері<br />
бойынша A. hastata var. salina өсімдігінің ұлпасындағы ион концентрациясы<br />
тұз концентрациясының өсуімен артып, Сl - -ға қарағанда Nа + ионының көп<br />
мөлшерде жиналғаны мәлімдеді [206].<br />
Өсімдік жапырағы және сабағының суккулентілік қасиеті ұлпаға<br />
жиналған артық мөлшердегі тұз концентрациясын сұйылдырып, олардың<br />
зиянды мөлшерін азайтады және олардың жасушаларындағы тұз 1000мM-ға<br />
дейін жетіп, цитоплазмада жиналып, оның құрғап кетуінің алдын алады [179-<br />
176]. Бейорганикалық иондардың мөлшері өсімдік ұлпасында тұзды стрестің<br />
жоғарылауымен бірге артады, бұл өз кезегінде осмотикалық потенциалды<br />
қалыпты ұстап, өсімдікке судың сіңірілуін тұрақты сақтап қалу үшін<br />
маңызды. Ал S.herbaceae өсімдігінде тұзды стресс жағдайында бақылаумен<br />
салыстырғанда жапырақ ұлпасында Nа + және Сl - иондарында ешқандай<br />
өзгерістер болмады. Біздің тәжірибеміздегі S.herbaceae өсімдігіндегі<br />
200мMNаСl-да Nа + және Сl - концентрациясының өзгермеуі де олардың<br />
вакуольге жиналып, аталған Salicornia bigelovii өсімдігімен ұқсастықты<br />
көрсетеді. Marcum және Murdoch (1992) мәліметтері бойынша осындай<br />
облигатты галофиттер үшін өсу ортасының тұзды болуы олардағы<br />
осмотикалық реттелу қызметін дұрыс атқару үшін міндетті болып табылады<br />
[207].<br />
5 кесте - S.herbaceae өсімдігінің үш түрлі тұз концентрациясы (0, 100,<br />
200мMNаСl) барысындағы иондық құрамы, (мгр/гр -1 ҚБ)<br />
Тұз<br />
концентрациясы<br />
K + Na + Ca 2+ Mg 2+ Cl - NO 3 - , PO 4 SO 4<br />
2-<br />
0мMNaCl 13.8 134.5 17.6 4.75 253.5 17.3 4.65 7.35<br />
100мMNaCl 14.1 138.5 15.2 4.4 222.3 15.1 6 6.4<br />
200мMNaCl 11.1 134 13.3 3.4 253.5 20.6 5.8 5<br />
Жапырақ ұлпасындағы Мg 2+ , Са 2+ иондарының мөлшері тұзды стресс<br />
барысында төмендеді (Р. 0.05), (5 кесте). Тұзды стресс барысында<br />
өсімдіктердегі Mg + ионының рөлі туралы мәліметтер өте аз. Дегенмен, Khan<br />
және тағы басқалардың (2000a) еңбегінде Suaeda fruticosa L. галофитінде<br />
тұзды стресс артқанда Mg + ионының мөлшерінің азайғанын бақылады [208].<br />
Ұқсас нәтижелер Sporobolus virginicus [207, 286- бет], жоңышқа [209],<br />
бадамгүл [210] және Pinica granatum [211]өсімдіктерінен де табылды.<br />
63
Өсімдіктің тұзды стреске төзімділігі барысында кальций ионы ерекше<br />
рөл атқарады [212]. Төменгі Ca + ионы өсімдік тамырының Na + ионына таңдап<br />
өткізгіш қасиетін төмендетеді [213]. Тұтастай алсақ өсімдіктегі Са + ионының<br />
статусы тұзды стресс барысында аса маңызды [214] орын алады. Са + ионы<br />
жасуша мембранасының таңдап өткізгіштік қасиеті арқылы Na + ионының<br />
токсинді әсерін бейтараптандырады [215]. Біздің нәтижелерімізде жоғары<br />
тұзда 200мMNаСl-да өскен сораңшөп өсімдігі жапырағының ұлпасында<br />
бақылаумен салыстырғанда Са 2+ мөлшері 25% - ға азайса, алабота өсімдігінде<br />
айтарлықтай өзгеріс бақыланбады. Ұқсас нәтижелер Tattini оның<br />
әріптестерінің (1995) зерттеулерінде Olea europaea өсімдігінің<br />
жапырағындағы кальций концентрациясы тұзды стресс барысында<br />
анықталды [216].<br />
Келесі анықталған ион - К + ионы өсімдіктің өсуі және қалыпты дамып,<br />
өнуі үшін аса қажет. Біздің нәтижелерімізде сораңшөп өсімдігінде тұзды<br />
стресс жағдайында бақылаумен салыстырғанда К + ионы 20%- ға төмендеді.<br />
Ал алабота өсімдігінде тұзды стресс жағдайында айтарлықтай өзгеріс<br />
бақыланбады. Бұл Bernstein, Silk, and La¨uchli (1995) мәліметтері бойынша К +<br />
ионының жиналуы жапырақтың өсу қарқындылығымен тығыз байланысты,<br />
демек, өсімдік өсуінің тежелуі созылушы ұлпаларда К + ионының<br />
прогрессивті төмендеуіменде тікелей байланысты. Және К + ионын сіңіру<br />
сыйымдылығы NаСl-ға төзімді өсімдік жасушаларынан табылды [217].<br />
Сондықтанда К + ионының Nа + ионымен салыстырғандағы таңдап өткізгіштік<br />
қасиеті тұзды стресс жағдайында өсімдіктің өсуі үшін маңызды фактор екені<br />
белгілі болды.<br />
3.4 Тұзды стрестің антиоксиданттардың синтезіне әсерін анықтау<br />
3.4.1 Өсімдіктердің тұзды стресс жағдайында полифенолды<br />
синтездеу қабілеті<br />
Өсімдік жасушаларында қоршаған ортаның қолайсыз факторларының<br />
әсерінен пайда болған тотығу стресіне қарсы антиоксиданттар синтезделеді<br />
[180, 315-бет]. Жануарлар секілді өсімдіктер қоршаған ортаның қолайсыз<br />
жағдайларынан қашып құтыла алмайды, сондықтан олардағы тотығу<br />
стресінің деңгейі өте жоғары, яғни оған сәйкес антиоксиданттық жүйенің<br />
белсенділігі де жоғары. Сондай антиоксиданттық қасиетке ие органикалық<br />
қосылыстардың тобы - полифенолдар. Полифенолды қосылыстар сутегінің<br />
асқын тотығын және синглетті оттегіні ыдыратуда, және бос радикалдарды<br />
бейтараптандырып, зиянды әсерін жоюда маңызды қызмет атқарады [182, 59-<br />
бет]. Тұзды стресс барысында полифенолдың синтезделу қарқындылығын<br />
анықтау үшін біз аталған төрт түрлі өсімдікке: I.crithmoides, C. maritimum,<br />
A.hortensis, S.herbaceae талдау жүргіздік. Полифенолдардың жоғары мөлшері<br />
критмум өсімдігінде 185мг/100гр -1 ББ бақылау жағдайында анықталды. Бірақ,<br />
100 және 200мMNаСl-да полифенол мөлшері 22% және 8%-ға төмендеді<br />
(сурет 24).<br />
64
Сурет 24 - Тұзды стресс барысында 0, 50 және 100мMNаСl-да өскен<br />
критмум өсімдігінің құрамындағы полифенол мөлшері. Қателіктер бағанасы<br />
тәжірбие барысындағы кеткен қателіктер мүмкіндігін көрсетеді (n=5).<br />
Нәтижелерді қорытындылайтын болсақ, C.maritimum өсімдігінде тұзды<br />
стресс жағдайында полифенолдар мөлшерінде бақылаумен салыстырғанда<br />
айтарлықтай өзгерістер анықталмады. Бірақ, Cakile maritime өсімдігінде тұзды<br />
стресс барысында полифенолдар мөлшерінің артуы көрініс тапқан [115, 247-<br />
бет]. Сонымен қатар, бөрікгүл өсімдігінің жапырағында да полифенол<br />
мөлшері 25-50мMNаСl-да айтарлықтай айтқаны туралы мәліметтер кездеседі<br />
[119, 287-бет].<br />
Ал I.crithmoides өсімдігінде полифенол мөлшері басқа көріністі<br />
көрсетті. 100мMNaCl-да полифенол мөлшері бақылаумен салыстырғанда<br />
18%-ға артса, 200мMNаСl-да 23% азайды. Жалпы полифенол мөлшері C.<br />
maritimum өсімдігіне қарағанда 17-30%- ға төмендегенін байқадық (24, 25<br />
суреттер).<br />
Сурет 25 - Тұзды стрестің инула өсімдігіндегі полифенол мөлшеріне<br />
әсері. 35 күндік жапырақ ұлпасындағы полифенол мөлшері галлик қышқылы<br />
көрінісі ретінде ұсынылды.<br />
Келесі тәжірибелерімізде A.hortensis және S.herbaceae өсімдіктеріндегі<br />
полифенол синтезінің үлгісі жоғарыда аталған галофиттерге қарағанда<br />
65
басқаша сипатта болды (сурет 26, 27). A.hortensis өсімдігіндегі полифенол<br />
мөлшері 0мMNаСl-мен салыстырғанда 200мMNаСl-да 24% -ға азайды (сурет<br />
26).<br />
Сурет 26 - Тұзды стрестің A. hortensis өсімдігіндегі полифенол<br />
мөлшеріне әсері. 35 күндік жапырақ ұлпасындағы полифенол мөлшері галлик<br />
қышқылы көрінісі ретінде ұсынылды.<br />
Ал S.herbaceae өсімдігіндегі полифенол синтезінің оптималды мөлшері<br />
орташа тұзда 100мMNаСl-да табылса, тұз концентрациясы 200мMNаСl-ға<br />
жеткенде бақылаумен салыстырғанда 22%-ға төмендегені байқалды (сурет<br />
27).<br />
Сурет 27 - Тұзды стрестің S.herbaceae өсімдігіндегі полифенол<br />
мөлшеріне әсері. 35 күндік жапырақ ұлпасындағы полифенол мөлшері галлик<br />
қышқылы көрінісі ретінде ұсынылды. Қателік мүмкіндігі стандартты қатемен<br />
бағаланды.<br />
Бірақ жалпы полифенолдар мөлшері S.herbaceae өсімдігінде A. hortensis<br />
өсімдігімен салыстырғанда шамамен 3 есеге төмен синтезделгені байқалды.<br />
Полифенолдың жалпы мөлшері сонымен бірге шалғам өсімдігінде де орташа<br />
тұз мөлшерінде бақылаумен салыстырғанда төмендегені анықталды [218].<br />
Өсімдіктерде полифенол синтезі жалпы биотикалық және абиотикалық<br />
66
стрестерде, мысалы, тұзды стресте жиналады [118, 70-бет ]. Соңғы зерттеулер<br />
бойынша полифенолды мықты антиоксиданттардың қатарына жатқызуға<br />
болады. Себебі, полифенолды байланыстар экологиялық стрестер тудыратын<br />
оттегінің активті формаларынан қорғауға қатысады [219]. Айта кетерлік тағы<br />
бір жайт, өсімдіктерде фенолды заттардың құрамы, құрылысы бойынша<br />
әртүрлі болады [220]. Meot - Duros [221] зерттеулерінің тәжірбиесіне<br />
сүйенсек, C.maritimum өсімдігінде полифенолдың мөлшері басқа<br />
өсімдіктермен салыстырғанда едәуір жоғары (230-330 мг ГАҚ гр -1 ББ)<br />
болғандығы анықталды, ал біздің C.maritimum экотипінде (180 ГАҚ гр -1 ББ)<br />
азайғанын байқадық. Бұл ерекшелік олардың өсу жағдайларының әр алуан<br />
болуымен түсіндіруге болады. Meot-Duros өз тәжірбиелерін табиғи жағдайда,<br />
теңіз жағалауларында жүргізген, ал біздің тәжірбиелеріміз арнайы<br />
жылыжайларда жүргізілді. Бірақ жалпы полифенол мөлшерінің жоғары<br />
синтезі үш галофиттермен салыстырғанда, C.maritimum өсімдігінде байқалды<br />
(сурет 24). Incerti және әріптестерінің (2009) мәліметтеріне сүйенсек,<br />
полифенол мөлшері ауа-райының жағдайларына, температура, ылғалдылық<br />
сияқты факторларға байланысты өзгеріп отырады. Сонымен қатар, қоршаған<br />
ортаның қолайсыз жағдайларында өсімдіктер полифенолды оттегінің активті<br />
формалары тудырған тотығу стресімен күресу үшін қарқынды түрде<br />
синтездейді [222].<br />
3.4.2 Тұздану жағдайында өсімдіктердегі аскорбин қышқылының<br />
синтезі<br />
Тұзды стрестің өсімдіктерге қолайсыз әсері тұздың осмотикалық және<br />
токсиндік әсеріне, тұздану деңгейіне, және стрестің ұзақтығына тәуелді.<br />
Жоғарыда атап өткендей өсімдіктің жасушаларында оттегінің активті<br />
формалары жиналады. Оттегінің активті формалары өсімдік үшін өмірлік<br />
маңызды - мембрана липидтерін, ақуыздарды, нуклеин қышқылдарын<br />
зақымдайды [223]. Өсімдіктердегі оттегінің активті формалары қалыпты<br />
жағдайда антиоксиданттық активті жүйелер арқылы реттеп отырады. Осыған<br />
қарамастан, қоршаған ортаның қолайсыз жағдайларында ОАФ синтезі артып,<br />
кейін қорғаныш активтілігімен барабар болмауы мүмкін. Жасуша<br />
деңгейіндегі ферменттер субстраттарын арттырушы әдістердің бірі бұл -<br />
аскорбин қышқылының синтезі. Аскорбин қышқылы - сутегінің асқын<br />
тотығын детоксификациялаушы циклді жүйенің бірінші реттік субстраты,<br />
мөлшері төмен, суда ерігіш антиоксидантты молекула болып табылады.<br />
Сонымен қатар, аскорбин қышқылы тікелей супероксид радикалын,<br />
синглетті оттегіні, супероксидті бейтараптандырады [106, 890-бет].<br />
Сондықтан біз өз зерттеулерімізде тұзды стресс барысында жоғарыда<br />
аталған төрт түрлі өсімдіктерде аскорбин қышқылының синтезін<br />
қарастырдық. Тұзды стрестің жалпы аскорбин қышқылына әсері критмум<br />
өсімдігінің жапырақ ұлпасында 45 күннен кейін анықталды. Жалпы аскорбин<br />
қышқылының оптималды мөлшері бақылаумен салыстырғанда 100мMNаСl-<br />
67
да 1.5 есеге артқаны анықталды (сурет 28). Сонымен қатар тұзды стрестің<br />
өсуі, аскорбин қышқылының синтезің арттырды.<br />
Сурет 28 - Тұзды стрестің (0, 50 және 100мMNаСl) C.maritimum<br />
өсімдігіндегі жалпы аскорбин қышқылына әсері. 45 күнгі өскен өсімдіктің<br />
жапырақ үлгісі тәжірбиеде пайдаланылды. Қателіктер мүмкіндігі стандартты<br />
қателік негізінде анықталды (n=5).<br />
C.maritimum өсімдігінің жапырағы аскорбин қышқылына,<br />
каротеноидтарға және флавоноидтарға бай [225]. Оны біз өз<br />
тәжірбиелерімізден де байқай алдық. Бір қызығы, C.maritimum өсімдігінде<br />
аскорбин қышқылының мөлшері қалған үш түрлі өсімдіктермен<br />
салыстырғанда 5-10 есеге артқанындығы байқалды (сурет 28).<br />
Сурет 29 - Тұзды стрестің (0, 50, 100 және 200мMNаСl) I.crithmoides<br />
өсімдігіндегі жалпы аскорбин қышқылына әсері. 45 күнгі өскен өсімдіктің<br />
жапырақ үлгісі тәжірбиеде пайдаланылды. Қателіктер мүмкіндігі стандартты<br />
қателік негізінде анықталды (n=5).<br />
Аскорбин қышқылы I.crithmoides өсімдігінде де жоғары тұз<br />
концентрациясында артып, бақылаумен салыстырғанда 1,4 есеге өсті (сурет<br />
29). Атап өтер тағы бір жайт, аскорбин қышқылының синтезі аталған үш<br />
68
өсімдікте де бірдей бейімділікті көрсетті, яғни, тұз қышқылының артуы өз<br />
кезегінде аскорбин қышқылының мөлшерін айтарлықтай арттырды (сурет 28,<br />
29 30). Мысалы, A.hortensis өсімдігінде аскорбин қышқылының<br />
концентрациясы жоғары тұзда бақылаумен салыстырғанда шамамен 2-есеге<br />
артты (сурет 30).<br />
Сурет 30 - Тұзды стрестің (0, 50, 100 және 200мMNаСl) A.hortensis<br />
өсімдігіндегі жалпы аскорбин қышқылына әсері. 45 күнгі өскен өсімдіктің<br />
жапырақ үлгісі тәжірбиеде пайдаланылды. Қателіктер мүмкіндігі стандартты<br />
қателік негізінде анықталды (n=5).<br />
Келесі тәжірибеде S.herbaceae өсімдігі тұздың төрт концентрациясында 45-<br />
күнде өсірілді.<br />
Сурет 31 - Тұзды стрестің (0, 50, 100 және 200мMNаСl) S.herbaceae<br />
өсімдігіндегі жалпы аскорбин қышқылына әсері. 45 күнгі өскен өсімдіктің<br />
жапырақ үлгісі тәжірбиеде пайдаланылды. Қателіктер мүмкіндігі стандартты<br />
қателік негізінде анықталды (n=5).<br />
45-күннен кейін өсімдіктің балғын биомассасын алып, аскорбин<br />
қышқылының синтезін өлшедік. 31 суреттен көргендей жалпы аскорбин<br />
қышқылының мөлшері S.herbaceae өсімдігінде жоғары тұз<br />
69
концентрациясында айтарлықтай өсті. 200мMNаСl-да аскорбин қышқылының<br />
синтезі бақылаумен салыстырғанда -2,1 есеге артты (31 сурет). Бұл нәтижелер<br />
біздің тұжырымдауымыз бойынша олардағы оттегінің активті формаларын<br />
бейтараптандыру белсенділігімен тығыз байланысты. Сонымен қатар,<br />
аскорбин қышқылы көптеген физиологиялық үрдістерге қатысып, өсуді<br />
реттейді, су және қоректік заттардың түсуін реттейді [226]. Жоғарыда<br />
айтылғандай аскорбин қышқылы сутегінің асқын тотығына қарсы<br />
метаболикалық үрдістерден қорғап, ферменттердің активтілігін реттеп, басқа<br />
антиоксиданттармен бірге синергетикалық комплекс құрып, тотығу стресінің<br />
зақымдануын азайтып, мембрана тұрақтылығын сақтайды [227].<br />
Антиоксиданттық қасиетіне, өсімдіктің өсіп-дамуы және өсімдік<br />
жасушаларында қоршаған орта стрестеріне қарсы төзімділік механизмдерін<br />
реттеу барысындағы қызметіне байланысты аскорбин қышқылы қазіргі таңда<br />
өсімдіктер физиологиясында маңызды антиоксиданттардың бірі болып<br />
табылады [228].<br />
3.4.3 Тұзды стресс жағдайында пролиннің синтезделу қабілетін<br />
зерттеу<br />
Түрлі абиотикалық стрестерге қарсы өсімдік жасушаларында<br />
пролиннің жиналуы өсімдіктердің бейімделу механизмдерінің бірі болып<br />
табылады. Көптеген зерттеулердің нәтижелері бойынша пролин метаболизмі<br />
даму және стреске жауап ретінде комплексті әсер етіп, қоршаған ортаның<br />
қолайсыз жағдайларында, тұзды стресте өсімдіктерде пролин, бетаин,<br />
полиаминдердің жиналуы байқалады [229]. Тұзды стреске өсімдіктердің<br />
бейімделуі барысында пролиннің жиналуын біз өз зерттеулерімізде<br />
I.crithmoides және C.maritimum өсімдіктерінде бақыладық. C.maritimum<br />
өсімдігінде 50мMNаСl-да пролин мөлшері төмендеп, 100мMNаСl -да пролин<br />
синтезі 0.25 есеге артты (сурет 32).<br />
Сурет 32 - Тұзды стрестің (0, 50 және 100мMNаСl) C.maritimum<br />
өсімдігіндегі пролин синтезіне әсері. 45 күнгі өскен өсімдіктің жапырақ үлгісі<br />
тәжірбиеде пайдаланылды. Қателіктер мүмкіндігі стандартты қателік<br />
негізінде анықталды (n=5).<br />
70
Ал, I.crithmoides өсімдігі төрт түрлі тұз концентрациясында өсіріліп, алынған<br />
өсімдік үлгілерін пролин синтезін анықтауға пайдаландық. Тұз<br />
концентрациясының орташа мөлшерінде 50,100мMNаСl-да ешқандай өзгеріс<br />
болмағанымен, 200мMNаСl-да пролин синтезі бақылауға қарағанда 2.9 есеге<br />
артты. Тағы бір ескерер жәйт, жалпы пролин мөлшері C.maritimum<br />
өсімдігінде I.crithmoides өсімдігіне қарағанда 2-2.3 есеге артқаны көрсетіледі<br />
(32,33 суреттер).<br />
Сурет 33 - Тұзды стрестің (0, 50, 100 және 200мMNаСl) I. сrithmoides<br />
өсімдігіндегі пролин синтезіне әсері. 45 күнгі өскен өсімдіктің жапырақ үлгісі<br />
тәжірбиеде пайдаланылды. Қателіктер мүмкіндігі стандартты қателік<br />
негізінде анықталды (n=5).<br />
Өсімдіктерде абиотикалық стрестерге қарсы пролиннің жиналуы,<br />
өсімдіктің түріне қарай алуан түрлі бейімділікті көрсетті, және олардың<br />
осмопротектанттық маңызының жоғары екендігін білдіреді [79, 215- бет].<br />
Пролин негізінен цитозолда, хлоропласта, вакуольде жиналып,<br />
цитоплазмадағы фермент активтілігімен үйлесімділік құрып, осмотикалық<br />
реттелуді қамтамасыз етеді. Осмопротектанттық қызметінен басқа, пролин<br />
тағы да оттегінің активті формаларын детоксификациялап, антиоксиданттық<br />
қызмет атқарады және ақуыз, ақуызды комплекстердің тұрақтылығын<br />
қамтамасыз етіп, сигналды - реттеуші молекулалар ретінде де маңызы зор<br />
[230]. Абиотикалық стрестерге жауап ретінде галофитті өсімдіктерде пролин<br />
цитозолда жиналып, осмотикалық реттелуге қатысады. Мысалы,<br />
200мMNаСl-мен өңделген Distichlis spicata өсімдігінің жасушасындағы<br />
цитозолды пролин мөлшері 230мMNаСl-мен салыстырғанда жоғары [231].<br />
Пролиннің жоғары мөлшерде жиналуы абиотикалық стрестерге; тұзды,<br />
құрғақшылық, ауыр металдармен зақымданған S. portulacastrum өсімдігінде<br />
де анықталды [232]. Пролиннің жиналуы арқылы осмотикалық реттелу тағы<br />
басқа да өсімдік түрлерінде: Plantago crassifl ora, Salicornia europaea ,<br />
Atriplex halimus , A. halimussubsp. schweinfurthii , Avicennia marina , Hordeum<br />
maritimum , Ipomoea pes-caprae , Paspalum vaginatum , Phragmites australis ,<br />
және Suaeda [233;234] табылды. Галофитті өсімдіктер ішінде S.<br />
portulacastrum өсімдігі пролинді өте көп мөлшерде, жапырақтың құрғақ<br />
71
массасына 300 ммоль/гр -1 жинайтындығы баяндалады. Пролиннің қарқынды<br />
түрде жасуша цитоплазмасында жиналуы және оның осмотикалық реттелуі<br />
өсімдіктерді қоршаған ортаның қолайсыз жағдайларында қалыпты өсуін<br />
қамтамасыз ететіндігімен байланысты [235].<br />
3.4.4 Өсімдіктерде тұзды стресс жағдайындағы уреид метаболизмі<br />
Уреидтер - бос радикалдарды қарқынды түрде бейтараптандырып,<br />
белгілі физиологиялық жағдайларда антиоксиданттық қорғаныш қызметін<br />
атқара алады [236]. Бұдан басқа, олар өсімдіктердегі азоттың үнемді<br />
тасымалдануын қамтамасыз етуге қатысады [122, 1420- бет]. Азоттың екі<br />
бейорганикалық формасы; NО - +<br />
3 , NН 4 өсімдіктің азотты оңай сіңіруін<br />
қамтамасыз етеді және арнайы азот ассимиляциясы арқылы жасушаның<br />
фундаментті компоненттері; амин қышқылдары, нуклеин қышқылдары, ақуыз<br />
және фотосинтетикалық пигменттерді синтездеуге қатысады [237]. Сондай-ақ<br />
NО - 3 тасымалдануы және ассимиляциясы өсімдіктің барлық бөлігінде жүзеге<br />
асады, ал NН + 4 тамыр арқылы сіңіріліп, ассимиляция өнімі өсімдіктің өсуші<br />
ұлпаларына тасымалданады [238]. Жалпы өсімдіктер азотты амидтер<br />
(глютамин, аспарагин) немесе уреидтер (аллантоин, аллантоин қышқылы)<br />
арқылы тасымалдайды. Уреидтер амид және амин қышқылдарымен<br />
салыстырғанда азотқа N бай (4N:4С) келеді, сондықтан ассимиляцияланған<br />
аммонийді тамырдан сабаққа тасымалдауға қатысуы, фотосинтез нәтижесінде<br />
түзілген көміртекті үнемдеуге мүмкіндік береді [239].<br />
Cурет 34 - Тұзды стрестің C.maritimum өсімдігінің уреид (аллантоин,<br />
аллантоин қышқылының) синтезіне әсері. Қателіктер мүмкіндігі стандартты<br />
қателік негізінде анықталды (n=5).<br />
Тұзды стресте фотосинтез қарқындылығы төмендегенде, уреидтер арқылы<br />
азоттың үнемді тасымалдануы, өсімдіктің стресс жағдайына бейімделуінің аса<br />
маңызды алғышарты болып табылады [126, 132-бет]. Сондықтан біз өз<br />
тәжірбиелерімізді тұзды стреспен өңделген төрт түрлі өсімдіктерде<br />
уреидтердің синтезделу қарқындылығы, олардың стресті жеңілдетуге қосатын<br />
үлесін анықтау үшін жүргіздік. Бірінші тәжірбиемізде үш тұз<br />
72
концентрациясында: 0, 50 және 100мMNаСl-да C.maritimum өсімдігіндегі<br />
уреидтер мөлшерін анықтадық. 34- суреттен көргендей аллантоин және<br />
аллантоик қышқылының қатынасы 1/1 болды және тұзды стрестің артуы<br />
бақылаумен салыстырғанда уреид мөлшері 10%-ға артты.<br />
Келесі тәжірбиеде біз I.crithmoides өсімдігіндегі аллантоин және<br />
аллантоин қышқылы тұзды стресте жапырақ ұлпасында анықталды. Жоғары<br />
тұз концентрациясында бақылаумен салыстырғанда жалпы уреид мөлшерінің<br />
синтезі 50-61%- ға азайды (сурет 35).<br />
Cурет 35- Тұзды стрестің I.crithmoides өсімдігіндегі уреид (аллантоин,<br />
аллантоин қышқылының) синтезіне әсері. Қателіктер мүмкіндігі стандартты<br />
қателік негізінде анықталды (n=5).<br />
Жалпы уреид мөлшері C.maritimum өсімдігінде I. crithmoides өсімдігіне<br />
қарағанда 3-3,5 есеге артқаны байқалды. Ал A.hortensis өсімдігінде<br />
уреидтердің оптималды мөлшері тұз концентрациясынан табылды (36 сурет).<br />
Cурет 36 - Тұзды стрестің A.hortensis өсімдігіндегі уреид (аллантоин,<br />
аллантоин қышқылының) синтезіне әсері. Қателіктер мүмкіндігі стандартты<br />
қателік негізінде анықталды (n=5).<br />
73
Жалпы уреид мөлшері тұзды стресте 1,5 есеге артты. Бірақ, аллантоин мен<br />
аллантоин қышқылының қатынасы шамамен 10:2 құрады. Яғни,<br />
аллантоинның аллантоин қышқылына ыдырауы баяу қарқында жүзеге асады.<br />
Бұл өз кезегінде аммонийдің ары қарай ыдырап, ақуыз синтезін<br />
салыстырмалы мөлшерде азайтады. Яғни, тұз мөлшерінің артуы өз кезегінде<br />
уреид синтезін арттырды. Дәл осындай көрініс S. herbaceae өсімдігінде де<br />
анықталды (Сурет 37).<br />
Сурет 37 - Тұзды стрестің S. herbaceae өсімдігіндегі уреид (аллантоин,<br />
аллантоин қышқылының) синтезіне әсері. Қателіктер мүмкіндігі стандартты<br />
қателік негізінде анықталды (n=5).<br />
S.herbaceae өсімдігінде тұз концентрациясы 100мMNаСl-ға жеткенде уреид<br />
мөлшері 2 есеге артса, 200мMNаСl-да 2.5-есеге артқаны анықталды (сурет<br />
37). I. crithmoides өсімдігінен басқа үш өсімдіктерде: C.maritimum, A.hortensis<br />
және S.herbaecae өсімдіктерінде тұзды стресс жағдайында уреид синтезі<br />
артады (сурет 34, 36, 37). Бұл нәтижелер тұзды стресс барысында аталған<br />
өсімдіктердің ұлпасында синтезделген уреидтердің антиоксиданттық<br />
қабілеттерімен тікелей байланысты және өсімдіктер тұзды стресте, қараңғы<br />
стресте және NH 4 улануында энергияны үнемді пайдалана отырып, негізгі<br />
азот тасымалдаушы байланыстар болып табылады [Галина].<br />
3.5 Ксантиндегидрогеназа және альдегидоксидаза ферменттерінің тұзды<br />
стресс барысындағы биологиялық маңызы<br />
Өсімдіктегі ксантиндегидрогеназа (КДГ) ферментінің пурин<br />
метаболизмінде маңызы зор [240]. Ол пурин метаболизмінің бірінші сатысын<br />
катализдеп, нуклеин қышқылдарының деградациясын тудырады. КДГ<br />
ферменті глутаминнен пуринді de novo жолы арқылы синтездеп, уреид<br />
биосинтезіне қатысады [123, 496-бет]. Сонымен қатар, өсімдіктердегі КДГферменті<br />
қожайын - патоген қатынасында да орын алып, жануарлар<br />
моделінде О - 2 және Н 2 О 2 синтездеуге қабілетті болады [241]. Өсімдік<br />
жапырағында және тамырындағы молибдоферменттер; ксантиндегидрогеназа<br />
74
(КДГ) және альдегидоксидаза (АО) тұзды стресс барысында "Зерттеу<br />
материалдары және әдістері" бөлімінде сипатталғандай төрт түрлі<br />
өсімдіктерде: C. maritimum, I. crithmoides, A. hortensis және S. herbaceae –<br />
анықталды. Молибдоферменттер анализі денатурацияланбаған<br />
полиакриламидті гелде жүргізілді. Ксантиндегидрогеназа ферментінің<br />
субстраты ретінде гипоксантин және ксантин пайдаланылса,<br />
альдегидоксидаза ферменті үшін индол-3-aльдегид, ацетальдегид<br />
қолданылды. КДГ - ферменті тұзды стресс жағдайында C. maritimum<br />
өсімдігінің жапырағында және тамырында айтарлықтай жоғарылады.<br />
Сурет 38 - Тұзды стреспен өңделген C. maritimum өсімдігінің жас (ЖЖ)<br />
және ескі (ЕЖ) жапырағындағы ксантиндегидрогеназа ферментінің<br />
активтілігі. Салыстырмалы тығыздығы (NIH Image 1.6) компьютерлік<br />
бағдарлама бойынша алынған жолақтардың тығыздығы пайыздық мөлшерде<br />
анықталды.<br />
Зерттелген өсімдіктің біз ескі, жас жапырағындағы және тамырындағы<br />
КДГ ферментінің активтілігін анықтадық. 38 суретте берілгендей КДГ<br />
активтілігі қарқынды түрде жас жапырақта ескі жапырақпен салыстырғанда<br />
бақылауда 14 - 28% - ға, ал 50мMNаСl-да 64-78% - ға артқаны байқалды.<br />
Сонымен қатар, жапырақтағы КДГ ферментінің белсенділігі тұзды стресте<br />
бақылаумен салыстырғанда айтарлықтай жоғарылағанын көреміз (сурет 38).<br />
Ал тамыр экстрактісінде КДГ-нің салыстырмалы мөлшері анықталып,<br />
бақылауда тұзды стреспен салыстырғанда айтарлықтай төмен екендігі<br />
көрсетіледі (сурет 39).<br />
75
Сурет 39 - Тұзды стреспен өңделген C. maritimum өсімдігінің<br />
тамырындағы ксантин дегидрогеназа ферментінің активтілігі. КДГ<br />
ферментінің активтілігі нативті-полиакриламидті гелде анықталды, субстрат<br />
ретінде ксантин және гипоксантин қолданылды. Салыстырмалы тығыздығы<br />
(NIH Image 1.6) компьютерлік бағдарлама бойынша алынған жолақтардың<br />
тығыздығы пайыздық мөлшерде анықталды.<br />
Ал I. crithmoides өсімдігі 28 күн тұзды стресс жағдайында өсіріліп,<br />
жапырақ және тамыр үлгілеріне ферменттік талдау жүргізілді. КДГ<br />
ферментінің екі жолағын I. crithmoides өсімдігінің ескі және жас<br />
жапырағынан гипоксантин және ксантин субстратымен боялған түсінің<br />
қарқындылығы бойынша анықтадық. Өсімдік тамырында бақылауда және<br />
тұзды стресте тек қана бір ғана жолақты байқаймыз (сурет 40). I. crithmoides<br />
жапырағындағы КДГ ферментінің активтілігі ескі және жас жапырақтарда<br />
анықталды. КДГ- ферментінің жоғары активтілігі бақылауда да, тұзды стресс<br />
жағдайында да жас жапырақта табылды. Бақылау жағдайында ескі<br />
жапырақтағы КДГ- ферментінің активтілігі жас жапырақтармен<br />
салыстырғанда 26-21%-ға, ал тұзды стресте 35-33% - ға төмендеді (сурет 40).<br />
Ұқсас нәтижелер майтамыр өсімдігінде табылып, КДГ –ферментінің<br />
активтілігі тамырмен салыстырғанда жапырақтарда жоғары болды [Mazzafera<br />
et al.,].<br />
Сурет 40 - Тұзды стреспен өңделген I. crithmoides өсімдігіндегі жас<br />
(ЖЖ) және ескі (ЕЖ) жапырағындағы, тамырындағы ксантиндегидрогеназа<br />
ферментінің активтілігі.<br />
КДГ- ферментінің жапырақ ұлпасында артуы сәйкес өсімдік ұлпасына<br />
қажетті молибденмен байланысқан Моко-ның артуымен байланысты.<br />
76
Сәйкесінше жапырақ ұлпасында Моко-ға деген қажеттіліктің жоғары болуы<br />
жаңа өркеннің қалыпты өсіп-дамуы үшін маңызды азоттың, уреид<br />
формасында тасымалдану қажеттілігімен байланысты [Веги Ивонн].<br />
Үшінші тәжірбиеде 28-күндік A. hortensis өсімдігін үш түрлі тұз<br />
концентрациясында: 0, 100 және 200мMNаСl-да өсіріп, жапырақ және<br />
тамырын КДГ және АО ферментінің активтілігіне талдау жасадық.<br />
Жапырақтағы КДГ- ферментінің активтілігі тұзды стресте 1,9 - 2,5 есеге<br />
артса, тамырында бақылаумен салыстырғанда 2 - 3,8 есеге артқанын<br />
байқаймыз (сурет 41).<br />
Сурет 41 - Тұзды стреспен (0,100 және 200мMNаСl) өңделген<br />
A.hortensis өсімдігіндегі жапырақ және тамырындағы ксантиндегидрогеназа<br />
ферментінің активтілігі.<br />
КДГ ферментінің өсімдіктерде стресс жағдайында артуы немесе жауап<br />
ретіндегі синтезі туралы мәліметтер аз. Тұзды стресс жағдайында КДГ және<br />
АО ферментінің жоғарылауы өсімдік ұлпасын зақымдаушы оттегінің активті<br />
формалары мөлшерінің көп болуымен байланысты [242]. КДГ ферменттері<br />
сәйкесінше стресс жағдайында активтілігін арттырып, көп мөлшерде<br />
уреидтерді синтездеуі қажет. Себебі, уреидтер стресс жағдайында бос<br />
радикалдардың синтезін эффективті бейтараптандырушы антиоксидант<br />
болып табылады [243]. Тұзды стресс жағдайында райграс өсімдігінде КДГферменті<br />
активтілігінің артуы біздің нәтижелерімізге ұқсастықты көрсетті.<br />
Бұл нәтиже бойынша стресс жағдайында КДГ- ферменті органикалық азотты<br />
төменгі С:N қатынасында ксилемадан жер үсті мүшелеріне тасымалдауға<br />
қатысады. Тұзды стресс өсімдіктерде фотосинтез қарқындылығын<br />
төмендетеді, яғни жапырақта синтезделген көмірсулардың тамырға<br />
жеткізілуі төмендейді [244]. Осы жетіспеушілік КДГ ферментінің<br />
активтілігін арттырып, уреид синтезін жоғарылатады. Уреид арқылы азоттың<br />
тасымалдануы аспарагин, глутаминмен салыстырғанда төмен 1:1 С:N<br />
қатынасында тамырдан сабаққа жеткізіледі. Азотты тамырдан сабаққа<br />
77
тасымалдау үшін амидтердің орнына уреидтерді пайдалану, тасымалданған<br />
әрбір азот үшін алты және тоғызға дейінгі АТФ -ті үнемдейді [244,1205-бет ].<br />
Біздің тәжірибелерімізде қолданылған келесі молибдофермент -<br />
альдегидоксидаза. Альдегидоксидаза цитоплазмада кездесетін, молекулалық<br />
салмағы 300кДа болатын гомодимерлі фермент. Өсімдік АО - ферменті<br />
субстратты ауқымы кең, өсімдік фитогормоны, абсциз қышқылының соңғы<br />
сатысын катализдеуші фермент [240, 13548-бет]. АО - ферментінің екі<br />
жолағы A.hortensis өсімдігінің жапырағында анықталды. АО - ферментінің<br />
оптималды активтілігі тұзды стресте жапырақ және тамыр мүшесінде<br />
анықталды. Жапырақта тұзды стресс барысында АО активтілігі бақылаумен<br />
салыстырғанда 1,8-2 есеге дейін өсті және тамырдағы АО ферментінің<br />
активтілігін айтарлықтай жоғарылап, оптималды деңгейі тұзды ортада өскен<br />
өсімдікте шамамен 2-есе жоғарылады (сурет 42).<br />
Сурет 42 - Тұзды стреспен (0,100 және 200мMNаСl) өңделген<br />
A.hortensis өсімдігіндегі жапырақ және тамырындағы альдегидоксидаза<br />
ферментінің активтілігі. АО ферментінің активтілігі нативтіполиакриламидті<br />
гелде анықталды, субстрат ретінде ванилин және индол-3-<br />
сірке қышқылы қолданылды. Салыстырмалы тығыздығы (NIH Image 1.6)<br />
компьютерлік бағдарлама бойынша алынған жолақтардың тығыздығы<br />
пайыздық мөлшерде анықталды.<br />
Соңғы тәжірибеде біз КДГ және АО ферменттерінің активтілігін<br />
салыстырмалы түрде S. herbaceae өсімдігінде анықтадық. Өсімдік<br />
жапырағындағы КДГ және АО ферментінің активтілігінің оптималды<br />
мөлшері бақылауда анықталды. Бірақ тұз концентрациясының артуы КДГ<br />
және АО ферментінің активтілігін төмендетті (сурет 43). Ал тамырдағы КДГ<br />
және АО активтілігі тұзды стресс жоғарылағанда бақылаумен салыстырғанда<br />
1,3 - 2 есеге дейін артқанын көреміз (сурет 43).<br />
78
Сурет 43 - Тұзды стреспен (0,100 және 200мMNаСl) өңделген S.<br />
herbaceae өсімдігінің жапырақ және тамырындағы ксантин дегидрогеназа<br />
және альдегид оксидаза ферментінің активтілігі.<br />
КДГ ферментінің активтілігі тамырда жапырақпен салыстырғанда жоғары<br />
болды (сурет 43). Ұқсас нәтижелер яғни, тұзды және молибденді ортада<br />
өскен майтамыр өсімдігінде де КДГ- ферментінің активтілігі жапырағына<br />
қарағанда тамырында жоғары болған [122, 1421-бет]. Ал жапырағында АО<br />
және КДГ ферменті активтілігінің төмен болуы осы өсімдіктің облигатты<br />
галофит болуымен тікелей байланысты. Себебі, облигатты галофиттер<br />
өздерінің оптималды өсу деңгейін қоршаған ортада тұз концентрациясының<br />
белгілі мөлшерде болғанда ғана көрсетеді. Chenopodiaceae тұқымдастары<br />
осы санатқа кіреді [245]. Яғни, S.herbaceae өсімдігі үшін кермек су, тұзы жоқ<br />
орта олардың қалыпты дамып - өсуі үшін қолайсыздықтар тудырады. Демек,<br />
бақылау жағдайында олар стресс күйін кешіп, тұзды ортада қалыпты дамуын<br />
жалғастырады. Ал өсімдік тамырында КДГ және АО – фермент активтілігінің<br />
артуы тамыр аймақтарының кез-келген абиотикалық стрестерге жоғары<br />
сезімталдығымен байланысты деген тұжырымға келдік. Себебі, тамыр<br />
мүшесі топырақ астында тұзды стреске ұшырайтын бірінші жер асты мүшесі<br />
болып табылады [246].<br />
Альдегид оксидаза ферменті жоғары сатылы өсімдіктерде абсциз<br />
альдегидті абсциз қышқылына айналдыратын молибдофермент [126, 126-<br />
бет]. Берілген өсімдіктердің тұзды және басқа да абиотикалық стрестерге<br />
төзімділігі олардың физиологиялық және генетикалық ерекшеліктеріне<br />
байланысты. Тұзды стрестің әсері тамырдағы АО – ферментінің активтілігіне<br />
қарқынды әсер етті (сурет 42). Себебі, тамыр АБҚ-биосинтезіне қатысады, ал<br />
жапырақ өте аз мөлшердегі АБҚ синтездейді [247]. Сонымен қатар,<br />
A.hortensis өсімдігінің тамырындағы АО- ферментінің активтілігі тұзды<br />
стресте артқан нәтижелер арпа, райграс [126, 132-бет], және қызанақ<br />
өсімдіктерінен де табылды [248]. Стрестер тудырған гормондық<br />
тұрақтылықтың өзгеруі өсімдіктің стреске төзімділік деңгейіне тікелей<br />
байланысты [249]. АО - ферментінің тұзды стресте өсімдік ұлпасында артуы<br />
өсімдік ұлпасындағы абсциз қышқылының артуымен байланысты [250].<br />
79
Абсциз қышқылының синтезі қоршаған ортаның қолайсыз факторларында:<br />
төменгі температура, тұзды стресс, құрғақшылықта артады [251]. Бұл<br />
нәтижелер тұзды стресс барысында АБҚ – ның артуымен және АБҚ-ның<br />
өсімдіктің жер үсті мүшелеріне транспортының қарқынды жүруімен<br />
байланысты [130, 576- бет]. Себебі, абсциз қышқылы өсімдіктің стресс<br />
барысында бейімделу механизміне қатысады [251, 472- бет] және АО -<br />
ферментінің апобелогын кодтайтын ген экспрессиясының жоғарылауына<br />
және ақуыз молекуласының пост-трансляциялық активациясына байланысты<br />
[249, 264 - бет].<br />
80
3.6. Биотикалық стресс - өсімдіктердегі вирустық инфекцияның<br />
таралуы<br />
3.6.1. TBSV вирусының Nicotiana benthamiana өсімдігінде ауру<br />
көрінісінің сипаты<br />
Зерттеу тәжірибелері барысында кызанақтың ергежейлі бұталы<br />
(Tomato Bushy Stunt Virus) вирусы қолданылды. Tombusviridae тұқымдасының<br />
өкілі – TBSV вирусы – оң полярлы, бір тізбекті РНК- молекуласынан тұрады<br />
[252]. Ұзындығы – 4800 нуклеотидтен тұрады, салмағы 41 кДа болатын 180<br />
бірдей ақуызды суббірліктерден тұратын қабықшамен қапталған. TBSV –<br />
вирусы бес түрлі ақуызды кодтайды: Р33 және Р92 вирус репликациясын<br />
жүзеге асырады және геномдық РНҚ- молекуласынан трансляцияланады<br />
[253], Р41- капсидті ақуыз, сгРНҚ1- ден трансляцияланады, Р19- ақуызы<br />
нуклеазды активтілік супрессоры және иесінің ағзада қозғалуына жауап<br />
беретін – Р22 ақуызы – сгРНҚ2- ден трансляцияланады [254].<br />
Алынған in vitro транскрипттер 30-35 күн жылыжайда өскен N.<br />
benthamiana өсімдіктеріне механикалық жолмен инокуляцияланды.<br />
Сурет 44 - Сол жақта – бақылау өсімдік, ортасында- вирустың жабайы<br />
типімен инфекцияланған өсімдік коллапсқа ұшыраған көрінісі, ал оң жақта –<br />
Р19 белогы дефектіге ұшыраған өсімдік.<br />
N.benthamiana өсімдіктерінде вирустық жұқтырылу 5, 7, 10, 14-ші<br />
күндері байқалды. Вируспен жұқтырылғаннан кейін 5-7 күндері өсімдіктерде<br />
ауыру сипаттары байқалды.<br />
Вируспен зақымданған аймақтар сарғайып, некроз симптомдарын<br />
тудырды. Жабайы типті TBSV – вирусымен зақымдалған өсімдіктердің<br />
жоғары жапырақтары қабыршақтана бастады (сурет 44). Қабыршақтанудың<br />
пайда болуы антивирустық РНҚ- интерференция механизмінің басталғанын<br />
көрсетеді. Бірақ, р19 ақуызы дефектті болған мутантты өсімдіктер 2 аптадай<br />
аурумен күресуден соң өсуін қалыпты жалғастыра берді (сурет 44). Ал<br />
81
вирустың жабайы типімен инфекцияланған өсімдіктер 17-20 күнге қарай<br />
толығымен «коллапсқа», яғни өсімдіктің түгелдей құлдырауына әкелді.<br />
Бұның себебі, вирустың жабайы типінде толықтай барлық ақуыздар бар,<br />
әсіресе, капсидтік ақуыз вирустың жүйелі инфекциясына жол ашатындығына<br />
дәлел болады (сурет 44).<br />
Р19 ақуызы бойынша дефектті мутанттармен инфекцияланған<br />
өсімдіктердегі ауру көріністері жақсы көрініс беруіне қарамастан, 14-20<br />
күндері өсімдіктерде қайтадан қалпына келу үрдісі іске қосылды. Сонымен<br />
қатар, жүйелік инфекция орын алмайды. Бұның себебі, бұл мутанттардың<br />
геномында өзгерістер енгізілген, яғни р19 ақуызы қысқартылған, капсидтік<br />
ақуызы GFP- ақуызымен алмастырылған мутант. Яғни р19 ақуызың<br />
патогенездегі ауру көрінісі үшін маңыздылығын көрсетеді. Сонымен қатар,<br />
р19 ақуызы жоқ мутант ешқандай ауру көрінісін көрсетпегендіктен, біз осы<br />
ақуыздың супрессорлық маңызын анықтадық.<br />
р19 ақуызы бойынша дефектті мутанттармен инфекцияланған<br />
өсімдіктер бастапқы 10-14 күндері инокуляциядан соң ауру симптомдары<br />
әлсіз ғана байқала бастады, алайда р19 супрессорының әлсіздігінен РНКинтерференция<br />
механизмі басым болып, вирустың элиминациясына әкеп<br />
соқтырды. Яғни бұл жерде р19 ақуызының толықтай экспрессияланбауынан<br />
ақуыз 21 нт РНҚ-лармен комплекс түзе алмай олардың RISC комплексіне<br />
еніп, оны активациялауға кедергі жасай алмайды [256].<br />
3.6.2 Вирустық ақуыздарды бөліп алу және тазарту<br />
Tombusviridae тұқымдасы вирустарының геномымен кодталатын P19<br />
ақуызы туралы алғашқы генетикалық зерттеулер бұл ақуыздың вирустың<br />
репродукция, қозғалу, инкапсидация және векторлы трансмиссия үрдістеріне<br />
қатысатынын анықтады. Дегенмен, кейін Р19- ақуызы инфекция белгілерінің<br />
дамуына қажетті маңызды патогенді фактор екендігі анықталды. Мысалы,<br />
кызанақтардың бұталы ергежейлі вирусының (TBSV) P19 ақуызы<br />
N.benthamiana өсімдіктердегі инфекцияның бастапқы сатыларына маңызды<br />
әсер етпейді, бірақ бұрыш (Capsicum annum) және саумалдық (Spinacia<br />
oleracea) сияқты басқа ағзаларда жүйелік енуде маңызды болып табылады<br />
[257]. РНҚ- интерференция супрессиясына P19- ақуызының қатысуы алғаш<br />
рет картоптың Х вирусымен (Potato virus X ) инфекцияланған (бұл вирус Р19-<br />
дың экспрессиясына вектор ретінде қолданылды), жасыл флоуресцентті<br />
ақуызды (green fluorescent protein (GFP)) экспрессиялайтын трансгенді<br />
өсімдіктерде көрсетілген [258]. Әрі қарай жүргізілген зерттеулер N.<br />
benthamiana өсімдіктеріндегі жүйелік инфекция барысында TBSV –<br />
вирусының P19-ақуызының вирустық РНҚ-ны қорғаудағы шешуші рөлін<br />
көрсетті. Сонымен қатар ақуыздың биологиялық рөлі оның мөлшеріне<br />
тәуелді болды, яғни сәтті инфекция, белгілердің күші, сонымен қатар<br />
вирустық РНҚ-ның тұрақтылығы Р19 - ақуыздың экспрессиялаудың жоғары<br />
деңгейін талап етеді [258, 269 - бет].<br />
82
Омаров және басқалары (2006) көрсеткендей TBSV-дің дефективті<br />
мутанттарының патогенездегі рөлі супрессордың 21- нт қысқа РНҚ-ларды<br />
байланыстыру салдарынан болатынын [256, 3000- бет] ескерсек, біздің<br />
тәжірибеміздегі вируспен зақымдалған N.benthamiana өсімдіктерінде р19<br />
ақуызының толықтылығына байланысты аурудың дамуы мен патогенез<br />
күшінің әлсіздене бастап, өсімдіктердің қайта қалпына келуі де вирустық<br />
супрессордың биологиялық маңызын көрсетеді. Сондықтан келесі<br />
тәжірбиеде біз N.benthamiana өсімдіктерінде ауру көріністерін сырттай<br />
бақылағаннан соң, біз р19 ақуызын иммунопреципитациялау арқылы жабайы<br />
типті және RMJ мутанты күшті ауру көрінісін көрсеткендіктен,<br />
иммунопреципитация нәтижесінде осы ақуыздардың экспрессиясын<br />
бақыладық (сурет 45). Яғни бақылауда, сау өсімдіктерде ешқандай ауру<br />
көріністері байқалмады, олар өзінің өсу мен даму үрдістерін қалыпты<br />
жалғастыра берді, олардан алынған сынамаларда вирустық р19 ақуызының<br />
экспрессиясы болмады, ал вируспен зақымдалған өсімдіктерде керісінше<br />
ауру симптомдары күшті, некроз және хлороз байқалып,<br />
иммунопреципитация нәтижесі бойынша р19 ақуызының экспрессиясы<br />
жоғары болғандығын байқадық. Иммунопреципитация нәтижесінде р19<br />
ақуызың димерінің жолақтары 19кД және 40кД шамасында анықталды (45<br />
сурет). Негізінде P19 димері α1β1β2α2α3β3β4α4 полипептилден құралады<br />
және қиРНҚ-лар мен комплекс түзеді [259]. Сонымен қатар, NS1 тәрізді P19<br />
қос тізбекті РНҚ-мен гомодимер түрінде де байланысады. Ақуыз- ақуызды<br />
байланысы антипаралель β4β4′ тізбектері және α4α4′ спиралі арасындағы<br />
байланыс арқылы жүзеге асады. Сегіз β тізбек (әр мономердің төртеуі)<br />
«ертоқым» сияқты майысқан β аймағы siRNA-дың ауқымды ойығының бетін<br />
жабады. Α- спиральдің N-терминальдік қалдығы қиРНҚ-ның шеттерін<br />
бекітіп алады. Қалған бөлігі β – тізбектің басқа жағында орналасады. Қос<br />
тізбекті РНҚ-мен байланысу қасиеті ең алғаш Р19 супрессорында анықталды,<br />
яғни Р19 ақуызының димері РНҚ-ны байланыстыру үшін қатаң 21 нт<br />
ұзындықты қалайды және 3’ – ұшы жағындағы 2 нт-пен аффиндік<br />
байланысқа түседі. Алайда нуклеотидтер ұзындығы артқанда, мысалы 22 нт<br />
не одан көп болса, бұл аффиндік байланыс әлсірейді [260]. Яғни екі айқын<br />
р19 жолақтарының пайда болуы осы α және β пептидтерінің белгісі деп<br />
тұжырымдалды (сурет 45).<br />
83
Сурет 45 - Иммунопреципитация нәтижесінде р19 ақуызың димерінің<br />
жолақтары 19кД және 40кД шамасында айқындалу көрінісі.<br />
3.6.3. GFР – ақуыздары арқылы вирустың өсімдіктерге ену және<br />
таралуы қарқындылығын анықтау<br />
Вирустың бірнеше мутантымен N.benthamiana өсімдігін<br />
инфекциялағанда, әр түрлі ауру көріністері байқалды. Мысалы, 44 суретке<br />
назар аударатын болсақ, бақылау жағдайындағы өсімдік гүлдену сатысына<br />
дейін жетсе, р19 ақуызы бар, алайда капсидтік ақуызы жасыл флуоресценттік<br />
ақуызбен алмастырылған мутантпен инфекциялағанда вирустық зақымдану<br />
тек қана локальдік таралумен шектелді. Себебі 2-3 – ші жапырақтар<br />
инокуляцияланған болатын, яғни, вирус өсімдіктің васкулярлық жүйесі<br />
арқылы жоғары қарай тарала алмағанын байқауға болады. Сонымен қатар<br />
осы мутантпен инфекцияланған өсімдіктердегі вирустың таралу<br />
қарқындылығы ультрафиолет шамының астында жасыл флуоресценттік<br />
ақуыздың жарық беруі арқылы анықталды (сурет 46).<br />
84
Сурет 46 - RMJ мутантымен инфекцияланған өсімдіктердегі вирустың<br />
локализациясы жасыл флуоресценттік ақуыз арқылы ультракүлгін сәуле<br />
арқылы детекцияланды. RMJ мутантымен инфекцияланған өсімдіктер<br />
жүйелік инфекцияға ұшырамайды, алайда күшті ауру көрінісін береді. Ашық<br />
жасыл нүктелер GFP ақуызы.<br />
Ал бірақ, вирустың жабайы типімен инфекциялаған өсімдіктің өсуі<br />
мен дамуы толықтай тоқталды, жапырақтардың абнормальды дамуы<br />
анықталды. Бұл вирустың нәтижелі инвазиясы үшін барлық ақуыздары<br />
қатысуы қажет екенін көрсетеді. Қызықтыратын жайт, р19 ақуызының<br />
экспрессиясы кезінде өсімдіктің ұлпалары мен жасушалары апоптозға<br />
ұшырап, жойыла бастайды. Бұл р19 ақуызының өсімдіктегі маңызды<br />
механизмдерін іске қосу арқылы осындай жағдай тудыратындығымен<br />
түсіндіріледі. О. Вьюнет байқағандай [261] бұл өсімдік иммунитетінің<br />
эволюциялық жолмен даму барысында, вирустар да өзінің дамуын алға қарай<br />
бастырғанын көрсетеді.<br />
85
ҚОРЫТЫНДЫ<br />
Өсімдіктердің тұзды стреске төзімділігі әлі күнге дейін ауыл<br />
шаруашылығындағы өзекті мәселелердің бірі болып қалып отыр. Бұл мәселе<br />
әлемнің көптеген елдерінде топырақ тұздануының кең етек алуымен және<br />
осы топырақтарда өсетін өсімдіктердің өнімін арттыру және олардың игерілу<br />
қажеттілігімен түсіндіріледі. Ауыл шаруашылығында осы топырақтарды<br />
игеруде мелиорациялық және агро-техникалық іс-шаралар жүргізумен қатар<br />
өсімдіктің тұзға төзімділік қасиеттерін артыру қажет. Ал ол үшін<br />
өсімдіктердің тұзды стресс жағдайына бейімделу механизмін түсіну қажет.<br />
Ұсынылып отырған жұмыс тұзды (абиотикалық) стресс кезінде<br />
галофиттердің әртүрлі ұлпаларында орын алатын тұзға бейімделуде шешуші<br />
рөл атқаратын физиологиялық, биохимиялық және антиоксиданттық<br />
жүйелердегі және вирустық инфекция (биотикалық) стресс кезіндегі<br />
антивирустық үрдістердегі өзгерістерді зерттеу мақсатында жүзеге<br />
асырылып отыр.<br />
Салыстырмалы түрде галофит тұқымдарының өнгіштігіне талдау<br />
жасалды. Бұл мәліметтер өсімдіктің тұзға төзімділік деңгейін анықтаудың<br />
алғашқы көрсеткіштері болады. Алынған нәтижелер C. maritimum<br />
өсімдігінің тұқым өну қарқындылығы орташа тұзда айтарлықтай<br />
төмендегенін көрсетті. Ал I. crithmoides, A. hortensis, S. herbaceae<br />
өсімдіктерінің тұқым өну қарқындылығы жоғары тұздануда да жалғасуы<br />
олардың тұзға төзімділік қасиетінің жоғары болуымен сипатталады. Тұқым<br />
өну деңгейімен қатар өсімдіктің тұзға төзімділігін анықтаудың маңызды бір<br />
индикаторы – тұздану жағдайында өсімдік биомассасының жиналуын<br />
анықтау. Зерттеу нәтижелеріне сүйенер болсақ тұзды стресс жағдайында I.<br />
crithmoides, A. hortensis, S. herbaceae өсімдіктерінде оптималды биомасса<br />
100мМNaCl-да табылса, C. maritimum өсімдігінде тұзсыз ортада анықталды.<br />
Бұл нәтижеде аталған үш өсімдіктің тұзды стреске төзімділігінің<br />
айтарлықтай жоғарылығын тағы да дәлелдейді.<br />
Өсімдіктердің тұзды стресс жағдайында өміршеңдігін бағалайтын<br />
көрсеткіштер ретінде бірнеше физиолого-биохимиялық параметрлері: өсімдік<br />
ұлпасында жалпы ерігіш қант құрамы, хлорофилл, ақуыз, пролин және<br />
иондар синтезі өлшенді. Жалпы ерігіш қант синтезі тұзды стресс жағдайында<br />
өсімдік жасушасындағы осмотикалық және су потенциалын реттеуде аса<br />
маңызды қызмет атқарады. Сол себепті, өсімдіктің төрт түрінде де олардың<br />
синтезі тұздың мөлшері артқан сайын өсетінін бақыладық. Ал хлорофилл<br />
және ақуыз синтезі S. herbaceae өсімдігінде тұзды стресс жағдайында артса,<br />
қалған үш өсімдікте төмендегені байқалады. Сонымен қатар пролин синтезі<br />
де тұзды стрестің артуымен жоғарылайды. Ал иондар синтезі I. crithmoides<br />
және A. hortensis өсімдіктерінде Na + және Cl - иондарының жиналуы тұздану<br />
артқан сайын жоғарыласа, К+, Са 2+ , Mg 2+ иондары төмендейді. Ал S.<br />
herbaceae өсімдігінде тұз мөлшері 200мМ NaCl- ға жетсе де Na + және Cl -<br />
иондарының артуы байқалмады. Сонымен қатар К + , Са 2+ және Mg 2+<br />
86
иондарында да айтарлықтай өзгеріс байқалмады. Бұл нәтиже S. herbaceae<br />
өсімдігінің суккуленттілік қасиетімен тығыз байланысты. Себебі,<br />
суккуленттілік сипаттың нәтижесінде өсімдік жасушасына жиналған<br />
иондардың артық мөлшері сұйылтылып, тұздардың өсімдіктерге тигізетін<br />
улы әсері бейтараптанады. Бұл қасиеттер әсіресе тұзға төзімділігі жоғары,<br />
фотосинтезі – С4 өсімдіктерде кездесетіндігі белгілі.<br />
Біздің зерттеулерімізде сонымен қатар тұзды стресс жағдайында<br />
антиоксиданттардың синтезіне де назар аударылды. Аскорбин қышқылының<br />
синтезі аталған төрт өсімдікте де тұзды стресте артып, полифенол синтезінде<br />
төмендегендігі байқалды. Аталған антиоксиданттар стресс жағдайында<br />
түзілген бос радикалдарды бейтарапандыруда маңызы зор. Дегенмен,<br />
полифенол синтезінің төмендеуі аталған өсімдіктердің тұздану жағдайынан<br />
полифенолдан басқа антиоксиданттық жүйелердің көмегімен жүзеге<br />
асырылады деуге болады. Ондай мүмкіндіктер әсіресе уреидтерде жоғары<br />
болады. Себебі, уреидтер стресс жағдайында антиоксиданттық қасиеттерінің<br />
жоғары болумен және азотты үнемді тасымалдауда пайдалануымен<br />
ерекшеленеді. Уреид мөлшері C. maritimum A. hortensis, S. herbacea<br />
өсімдіктерінде тұздану жағдайында артса, I. crithmoides өсімдігінде<br />
төмендегенін көрсетеді. Сонымен қатар уреидтер пурин метаболизмінің ең<br />
соңғы өнімі болғандықтан, ксантин дегидрогеназа ферментінің<br />
активтілігімен тікелей байланысты. Сәйкесінше уреид мөлшерінің артуы<br />
ксантин дегидрогеназа ферментінің активтілігін жоғарылатады. Бұл ксантин<br />
дегидрогеназа сонымен қатар, альдегид оксидаза ферменттері –<br />
молибдоферменттер тобына жатады. Аталған ферменттер өсімдіктің стресс<br />
жағдайында олардың төзімділігін арттырып, өсімдіктің бейімделу қасиетін<br />
арттырады. Бұл ферменттердің активтілігі тұзды стресте C. maritimum A.<br />
hortensis, S. herbacea өсімдіктерінде жоғарыласа, I. crithmoides өсімдігінде<br />
төмендеді. Бұл нәтижелер тұздану жағдайында өсімдіктердің антиоксидант<br />
ретінде уреидтер синтезінің артуы ксантин дегидрогеназа ферментінің<br />
активтілігін жоғарылатса, альдегид оксидаза ферментінің артуы тұзды стресс<br />
жағдайында абсциз қышқылы синтезінің артуымен тікелей байланысты.<br />
Себебі, альдегид оксидаза ферменті абсциз қышқылының соңғы сатысын<br />
катализдеуші фермент болып табылады. Алынған нәтижелер аталған төрт<br />
түрлі өсімдіктердің тұзды стреске салыстырмалы төзімділігін көрсетіп,<br />
келешекте ауыл шаруашылығында маңызды тауарлық дақыл ретінде<br />
культивирлеуге қажетті төлқұжатты база ретінде ақпарат береді.<br />
Зерттеулерімізде біз абиотикалық стреспен қатар биотикалық стрестің<br />
де өсімдікке әсерін анықтадық. Атап айтар болсақ, N.benthamina өсімдігін<br />
TBSV вирусымен зақымдап, өсімдіктердің қорғаныш механизмі ретінде РНКинтерференция<br />
үрдісін тежеуші осы вирустың Р19 ақуызының супрессорлық<br />
қасиетін анықтадық. Жүргізілген зерттеулер N. benthamiana өсімдіктеріндегі<br />
жүйелік инфекция барысында TBSV – вирусының P19-ақуызының вирустық<br />
РНҚ-ны қорғаудағы шешуші рөлін көрсетті. Сонымен қатар біздің<br />
тәжірибеміздегі вируспен зақымдалған N.benthamiana өсімдіктерінде р19<br />
87
ақуызының толықтылығына байланысты аурудың дамуы мен патогенез<br />
күшінің әлсіздене бастап, өсімдіктердің қайта қалпына келуі де вирустық<br />
супрессордың биологиялық маңызын көрсетеді.<br />
Ғылыми зерттеу жұмысының мақсаты мен міндеттеріне сәйкес<br />
мынадай қорытындылар жасаймыз:<br />
1. Тұзды стресс жағдайында тұқымның өнуі C. maritimum өсімдігінде<br />
орташа тұз деңгейінде толығымен тежелсе, қалған үш өсімдіктерде I.<br />
crithmoides, A. hortensis, S. herbaceae айтарлықтай жоғары төзімділікті<br />
көрсетті. Ал биомасса өнімділігі тұзды стресс барысында тұқым өну<br />
деңгейімен корреляциялық сәйкестігі анықталды.<br />
2. Сонымен қатар өсу ортасында тұздың болуы өсімдіктерде жалпы<br />
ерігіш қанттың артуына әкелді. Бұл нәтиже олардың тұздану<br />
жағдайында осмотикалық және су потенциалына әсерімен<br />
түсіндіріледі. Ал ақуыз, хлорофилл мөлшері тұздану жағдайында үш<br />
өсімдікте C. maritimum, I. crithmoides, A. hortensis өсімдіктерінде<br />
төмендесе, S. herbaceae артқандығы анықталды. Бұл аталған<br />
өсімдіктердің тұзды стреске салыстырмалы төзімділігін дәлелдейді.<br />
3. Тұздану барысында өсімдіктердің суда ерігіш антиоксиданттық<br />
қабілеттері талданып, нәтижелер барысында аскорбин және уреидтер<br />
синтезінің артуына және полифенол синтезінің төмендеуіне әкелді. Бұл<br />
нәтижелер аталған антиоксиданттардың тотығу стресі тудырған бос<br />
радикалдарды бейтараптандыру қабілетімен байланысты.<br />
4. Өсу ортасында NаCl-дың болуы өсімдік ұлпаларындағы молибденді<br />
ферменттердің (ксантин дегидрогеназа, альдегид оксидаза) активтілігін<br />
арттырды. Бұл ферменттер өсімдіктің стресс жағдайына бейімделуін<br />
жеңілдетіп, өсімдіктің төзімділігін арттыруда маңызды рөл атқарады.<br />
5. Биотикалық стресс жағдайында- TBSV вирусының N. benthamiana<br />
өсімдігінде таралу қарқындылығын анықталып, аурудың дамуы мен<br />
патогенез күшінің әлсіздене бастап, өсімдіктердің қайта қалпына келуі<br />
вирустық Р19 ақуызының супрессорлық биологиялық маңызын<br />
көрсетеді.<br />
Алынған нәтижелер өсімдіктердің тұзды стреске төзімді өсімдіктер түрін<br />
анықтап, оларды ауыл шарушылығында тауарлы дақылдар ретінде<br />
пайдалануға жол ашып, төлқұжатты база ретінде ақпарат береді. Ал<br />
вирустарға төзімділігінің молекулалық механизмдерін анықтау болашақта<br />
әртүрлі аурулармен, соның ішінде вирустық инфекциялармен күресудің<br />
эффективті стратегияларын жасауға мүмкіндік береді.<br />
88
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ<br />
1 W. Mc.Laughlin. Plant response to stress // Plant Biochemistry. – 2003. – P.<br />
1 - 2.<br />
2 Wang W., Vinocur B., Altman A. Plant responses to drought, salinity and<br />
extreme temperatures: towards genetic engineering for stress tolerance<br />
// Planta. – 2003. - № 218. – P. 1–14.<br />
3 Munns R., Tester M. Mechanisms of salinity tolerance. // Plant Biology. –<br />
2008. - № 59. – P. 651-681.<br />
4 Rizhsky L., Liang H., Shuman J., Shulaev V., Davletova S., Mittler R. When<br />
defense pathways collide: the response of Arabidopsis to a combination of<br />
drought and heat stress // Plant Physiol. – 2004. - № 134. – P. 1683–1696.<br />
5 Tilman D., Cassman K.G., Matson P.A., Naylor R., Polasky S. Agricultural<br />
sustainability and intensive production practices. // Nature. – 2002. - №418.<br />
– P. 671–677.<br />
6 Lieth H., A. Al Masoom. Towards the rational use of high salinity tolerant //<br />
Plants. 1993. - № 1. – P. 521.<br />
7 Khan M., Duke N. Halophytes – A resource for the future. //Wetlands<br />
Ecology and Management. 2001. - № 6. –P. 455–456.<br />
8 Daoud S., Harrouni M.C., Bengueddour R. Biomass production and ion<br />
composition of some halophytes irrigated with different seawater dilutions. //<br />
First International Conference on Saltwater Intrusion and Coastal Aquifers -<br />
Monitoring, Modeling, and Management. Essaouira, Morocco. – 2001. - P.<br />
1-15.<br />
9 John B. Carter., Venetia A. Saunders. Virology, principles and applications. -<br />
P. 1-383 (2007).<br />
10 Pogue G.P., Lindbo J.A., Garger S.J., Fitzmaurice W.P. Making an ally from<br />
an enemy: plant virology and the new agriculture. // Phytopathology. 2002. -<br />
№ 40. – P. 45-74.<br />
11 Ghassemi F., Jakeman A.J., Nix H.A. Salinisation of Land and Water<br />
Resources. 1995. University of New South Wales Press Ltd, Canberra,<br />
Australia. – P. 540 (1995).<br />
12 Rhoades J.D. Diagnosis of salinity problems and selection of control<br />
practices. // Agric. Salinity Assessment and Mgt. Amer. Soc. Civil<br />
Engineers, New York. 1990. – P. 18-41.<br />
13 Dudal R., Purnell M.F. Land resources: salt-affected soils. // Proceedings of<br />
the Research for Development Seminar on "Forage and fuel production from<br />
salt-affected wasteland", W. Australia. 1985.<br />
14 Pitman M.G., Andre Lauchli. Global impact of salinity and agricultural<br />
systems // Environment - Plants – Molecules. 2002. – P. 1- 49.<br />
15 Rozanov, B. G. Aridization and human caused desertification.<br />
// Pochvovedeniye. 1984. №12.<br />
16 http://enrin.grida.no/htmls/kazahst/soe2/soe/nav/soil/soil.htm<br />
89
17 Francois L.E., Maas E.V., Donovan T.J., Youngs V.I. Effect of salinity on<br />
grain yield and quality, vegetative growth, and germination of semi-dwarf<br />
and durum wheat. // Agron. J. 1986. - № 78. – P. 1053-1058.<br />
18 Ponnamperuma F.N. Role of cultivar tolerance in increasing rice production<br />
in saline lands. //In: Salinity tolerance in plants: Strategies for crop<br />
improvement John Wiley and Sons, New York. 1984. – P. 255-271.<br />
19 Hasegawa P. M., Bressan R. A., Zhu J. K., Bohnert H. J. Plant cellular and<br />
molecular responses to high salinity. // Plant Physiology and Plant Molecular<br />
Biology. 2000. - №51. – P. 463-499.<br />
20 Aronson J.A. Haloph: A database of salt tolerant plants of the world. //<br />
Office of Arid Land Studies, University of Arizona. 1989.<br />
21 Акжигитова Н.И. Галофитная растительность Средней Азии и её<br />
индикационные свойства. Ташкент, 1982.<br />
22 Flowers T. J., Gaur P. M., Gowda C. L., Krishnamurthy L., Srinivasan S.,<br />
Siddique H. M., Turner N. C., Vadez V., Varshney R. K., Colmer T. D. Salt<br />
sensitivity in chickpea. // Plant Cell Environ. 2010. - № 33. – P. 490–509.<br />
23 Мамедов Э.Ю., Эсенов П.Э., Дуриков М.Х., Зверев Н.Е., С.К. Цуканова.<br />
Опыт выращивания галофитов на засоленных землях. Ашхабад, 2009.<br />
C. 1 - 47.<br />
24 Шамсутдинов З.Ш. Создание долголетних пастбищ в аридной зоне<br />
Средней Азии. Ташкент, 1975.<br />
25 Шамсутдинов З.Ш., Ибрагимов И.Ю. Долголетние пастбищные<br />
агрофитоценозы в аридной зоне Узбекистана. Ташкент. 1983.<br />
26 Шамсутдинов З.Ш., Савченко И.В. Адаптивный потенциал флоры<br />
природных кормовых угодий к засолению // Вестн. сельскохоз.<br />
наук.1996. №3.<br />
27 Шамсутдинов З.Ш., Савченко И.В.,Шамсутдинов Н.З. Галофиты<br />
России, их экологическая оценка и использование. Москва. 2000.<br />
28 Строгонов Б.П., Клышев Л.К., Азимов Р.А. Проблемы<br />
солеустойчивости растений. //Ташкент: Фан. 1989. - 184 с.<br />
29 Flowers T., Yeo A. Ion relations of plants under drought and salinity. //Aust.<br />
J. Plant Physiol. 1986. - № 13. – P. 75–91.<br />
30 Flowers T., Galaal H.K., Bromham L. Evolution of halophytes: multiple<br />
origins of salt tolerance in land plants. // Functional plant biology. 2010. -<br />
№37. – P.604-612.<br />
31 Lauchli A. Calcium, salinity and the plasma membrane. In Calcium in plant<br />
growth and development. // Plant Physiolgy. 1990. -№4. – P. 26-35.<br />
32 Felger R.S. Ancient crops for the twenty-first century. //New Agricultural<br />
Crops. 1979. – P. 5-20.<br />
33 Glenn E. P., O’ Leary J. W., Watson M. C., Thompson T. L., Kuehl R. O.<br />
Salicornia bigelovii Torr.:an oilseed halophyte for seawater irrigation.<br />
//Science. 1991. - № 251. – P.1065–1067.<br />
34 Gallagher J. L. Halophytic crops for cultivation at seawater salinity. //<br />
PLSOA. 1985. - № 89. – P. 323–336.<br />
90
35 Poljakoff - Mayber A., Somers, G., Werker E., Gallagher J. Seeds of<br />
Kosteletzkya virginica (Malvaceae): their structure, germination and salt<br />
tolerance. // Am. J. Bot. 1994. - №81. – P. 54–59.<br />
36 Glenn E., Brown J. Effects of soil salt levels on the growth and water use<br />
efficiency of Atriplex canescens (Chenopodiaceae) varieties in drying soil.//<br />
Am. J. Bot.1998. - № 85. – P. 10–16.<br />
37 Aronson J. Economic halophytes. //A global review. In: Royal Botanic<br />
Gardens Kew, Plants for arid lands. 1985. – P. 177-188.<br />
38 Frank W. Vitamin C in sea fennel (Critmum martitimum), an edible wild<br />
plant // Economic Botany. 1982. - №36 (2). – P. 163-165.<br />
39 Zahran M.A. Juncus and Kochia: fiber and fodder producing halophytes<br />
under salinity and aridity stresses. // In: Pessarakli, M. (Ed.), Handbook of<br />
Plant and Crop Stress. Marcel Dakker, Inc., NY.1993. – Р. 505–530.<br />
40 El Shaer H.M. Potentiality of animal production in the Egyptian desert<br />
region. // In: Proceedings of the Conference on Animal Production in the<br />
21st Century Challenges and Prospects. Sakha, Kafr El Sheikh, Egypt. 2000.<br />
– Р. 93–105.<br />
41 Qadir M., Oster J.D. Crop and irrigation management strategies for salinesodic<br />
soils and waters aimed at environmentally sustainable agriculture. //<br />
Science of the Total Environment. 2004. - № 323. – Р. 1-19.<br />
42 Hamdy A., Sardo V. Halophyte: a precious recource. //Options<br />
Mediterraneennees: Serie B. Etudes et Rechercher. 2005. - №53. – P. 119-<br />
128.<br />
43 https://en.wikipedia.org/wiki/Atriplex_hortensis<br />
44 https://en.wikipedia.org/wiki/Glasswort<br />
45 Zurayk R., Baalbaki R. Inula crithmoides: A candidate plant for saline<br />
agriculture. // Arid Land Research and Management. 1996. - №10. – P. 213.<br />
46 Boulos L. Medicinal Plants of North Africa, Reference Publications, USA.<br />
1983.<br />
47 Ben Hamed K., Debez A., Chibani F., Abdelly C. Salt response of Crithmum<br />
maritimum, an oleaginous halophyte. // Trop Ecol. 2004. - №45. – Р. 151–<br />
159.<br />
48 Ben Hamed K., Antonella C., Salem E., Ranieri A., Abdelly C. Sea fennel<br />
(Crithmum maritimum L.) under salinity conditions: a comparison of leaf and<br />
root antioxidant responses. // Plant growth regul. 2007. - №53. – Р.185-194.<br />
49 Строгонов Б. П. Физиологические основы солеустойчивости растений.<br />
Москва. Изд-во АНСССР, 1962. – С.366.<br />
50 Feigin A., Pressman E., Imas P., Miltau O. Combined effects of KNO 3<br />
and<br />
salinity on yield and chemical composition of lettuce and Chinese cabbage.<br />
//Irrigation Science. 1991. - №12. – Р.223-230.<br />
51 Hu Y., Schmidhalter U. Drought and salinity: A comparison of their effects<br />
on mineral nutrition of plants. // J. Plant Nutr. Soil Sci. 2005. - № 168. –P.<br />
541–549.<br />
52 Kinraide T. Interactions among Ca +2 , Na + and K + in salinity toxicity:<br />
91
quantitative resolution of multiple toxic and ameliorative effects. // Journal of<br />
Experimental Botany. 1999. - №50. – P. 1495-1505.<br />
53 Zhu J.K. Salt and drought stress signal transduction in plants. //Plant<br />
Biol. 2002. - №53. – P. 247–273.<br />
54 Munns R., James R. A., Lauchli, A. Approaches to increasing the salt<br />
tolerance of wheat and other cereals. // Exp. J. Bot. 2006. - №57. – Р. 1025–<br />
1043.<br />
55 Tuteja N. Mechanisms of high salinity tolerance in plants. // Methods in<br />
Enzymology. 2007. - №428. – P. 419 - 438.<br />
56 Xiong L., Schumaker K. S., Zhu J.K. Cell signaling during cold, drought and<br />
salt stress. // Plant Cell. 2002. - № 14. – P. 165 – 183.<br />
57 Edward P. Glenn J. Jed Brown. Salt tolerance and crop potential of<br />
halophytes.// Plant Sciences. 1999. - №18. – P. 227 - 255.<br />
58 Tester N, Davenport R. Na + tolerance and Na + transport in higher plants. //<br />
Annals of Botany. 2003. - №91. – P. 1–25.<br />
59 Blumwald E., Aharon G., Apse M.P., Sodium transport in plant cells. //<br />
Biochim Biophys Acta. 2000. - №1465. – P. 140–151.<br />
60 Horie T., Schroeder J.I. Sodium transporters in plants. Diverse genes and<br />
physiological functions. // Plant Physiol. 2004. - №136. – P. 2457-2462.<br />
61 Gaxiola R.A., Palmgren M.G., Schumacher K. Plant proton pumps. // Febs<br />
Letters. 2007. - №581. – P. 2204-2214.<br />
62 Flowers T.J., Colmer T.D., Salinity tolerance in halophytes. // New<br />
Phytologist. 2008. - №179. – P. 945–963..<br />
63 Rhodes D., Hanson A.D. Quaternary ammonium and tertiary sulfonium<br />
compounds in higher plants. // Plant Physiol Plant Mol Biol. 1993. - №44. –Р.<br />
357–384.<br />
64 Ashraf M., Foolad M.R. Roles of glycine betaine and proline in improving<br />
plant abiotic stress resistance. // Environ. Exp. Bot. 2007. - №59. – Р. 206-<br />
216.<br />
65 Cushman J.C. Osmoregulation in plants: implications for agriculture. //Am<br />
Zool. 2001. - № 41. – Р. 758–769.<br />
66 Attipali R.R., Kolluru V.C., Munusamy V. Drought induced responses of<br />
photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants. // J Plant Physiol.<br />
2004. - №161. – Р. 1189–1202.<br />
67 Raven J.A. Regulation of pH and generation of osmolarity in vascular plants:<br />
a cost-benefit analysis in relation to efficiency of use of energy, nitrogen and<br />
water. // New Phytologist. 1985. - №101. – Р. 25–77.<br />
68 Kemble A.R., MacPherson H.T. Liberation of amino acids in perennial ray<br />
grass during wilting. // Biochem. J. 1954. - №58. – Р. 46–59.<br />
69 Choudhary, N.L. Expression of delta1-pyrroline-5-carboxylate synthetase<br />
gene during drought in rice (Oryza sativa L.). // Ind. J. Biochem. Biophys.<br />
2005. - №42. – Р. 366–370.<br />
70 Yoshiba, Y. Correlation between the induction of a gene for delta 1-pyrroline-<br />
5-carboxylate synthetase and the accumulation of proline in Arabidopsis<br />
92
thaliana under osmotic stress. // Plant J. 1995. - №7. – Р. 751–760.<br />
71 Saradhi, P.P. Proline accumulates in plants exposed to UV radiation and<br />
protects them against UV induced peroxidation. // Biochem. Biophys. Res.<br />
Commun. 1995. - №209. – Р. 1–5.<br />
72 Schat, H. Heavy metal-induced accumulation of free proline in a metaltolerant<br />
and a nontolerant ecotype of Silene vulgaris. // Physiol. Plant. 1997. -<br />
№101. – Р. 477–482.<br />
73 Yang, S.L. Hydrogen peroxide-induced proline and metabolic pathway of its<br />
accumulation in maize seedlings. // J. Plant Physiol. 2009. - №166. – Р.<br />
1694–1699.<br />
74 Fabro, G. Proline accumulation and AtP5CS2 gene activation are induced by<br />
plant-pathogen incompatible interactions in Arabidopsis. // Mol. Plant–<br />
Microbe Interact. 2004. - №17. – Р. 343–350.<br />
75 Csonka, L.N. Nucleotide sequence of a mutation in the proB gene of<br />
Escherichia coli that confers proline overproduction and enhanced tolerance<br />
to osmotic stress. // Gene. 1988. - №64. – Р. 199–205.<br />
76 Hare P., Cress W. Metabolic implications of stress induced proline<br />
accumulation in plants. // Plant Growth Regul. 1997. - №21. – Р. 79–102.<br />
77 Hong Z., Lakkineni K., Zhang Z., Verma D.P.S. Removal of feedback<br />
inhibition of 1-pyrroline-5- carboxylate synthetase results in increased proline<br />
accumulation and protection of plants from osmotic stress. // Plant Physiol.<br />
2000. - №122. – Р.1129–1136.<br />
78 Szabados L., Savouré A. Proline: a multifunctional amino acid. // Trends in<br />
Plant Science. 2010. - №15. – Р. 89–97.<br />
79 Delauney A.J., Verma D.P. Proline biosynthesis and osmoregulation in<br />
plants. // Plant J. 1993. - №4. – Р. 215-223.<br />
80 Miller G., Suzuki N., Ciftci-Yilmaz S., Mittler R. Reactive oxygen species<br />
homeostasis and signalling during drought and salinity stresses. // Plant Cell<br />
Environ.2010. - №33. – Р. 453–467.<br />
81 Hare P.D., Cress W.A, J.van Staden. Proline synthesis and degradation: a<br />
model system for elucidating stress-rekated signal transduction. // Journal of<br />
Experimental Botany. 1999. - №50. – Р. 413-434.<br />
82 Lokhande V.H., Nikam T.D., Suprasanna P. Biochemical, physiological and<br />
growth changes in response to salinity in callus of Sesuvium portulacastrum<br />
L. // Plant Cell Tissue Organ Cult. 2010. - №102. – Р. 17-25.<br />
83 Vicente O., Boscaiu M., Naranjo M.A., Estrelles E., Belles J.M., Soriano P.<br />
Responses to salt stress in the halophyte Plantago crassifolia<br />
(Plantaginaceae) // Journal of Arid Environments. 2004. - №58. – Р. 463-<br />
481.<br />
84 Reda M., Migocka M., Klobus G. Effect of short-term salinity on the nitrate<br />
reductase activity in cucumber roots. // Plant Sci. 2011. - №180. – Р. 783-<br />
788.<br />
85 Nedjimi B., Daoud Y. Effects of Calcium Chloride on Growth, Membrane<br />
Permeability and Root Hydraulic Conductivity in Two Atriplex Species<br />
93
Grown at High (Sodium Chloride) Salinity. // J. Plant Nutr. 2009. - №32. –<br />
Р. 1818-1830.<br />
86 Pagter M., Bragato C., Malagoli M., Brix H. Osmotic and ionic effects of<br />
NaCl and Na 2 SO 4 salinity on Phragmites australis. // Aquatic Botany. 2009.<br />
- №90. – Р. 43-51.<br />
87 Lefevre I., Marchal G., Meerts P., Corrial E., Lutts S. Chloride Salinity<br />
Reduces Cadmium Accumulation by the Mediterranean Halophyte Species<br />
Atriplex halimus L. // Environmental and Experimental. 2009. - № 65. – Р.<br />
142-152.<br />
88 Sucre B., Suárez N. Effect of salinity and PEG-induced water stress on water<br />
status, gas exchange, solute accumulation, and leaf growth in Ipomoea pescaprae.<br />
// Environ. Exp. Bot. 2011. - №70. – Р. 192-203.<br />
89 Gonzalez-Piana M., Ferrari G. Skeletonema tropicum (Bacillariophyceae)<br />
present in Uruguayan southern coastal waters. // Iheringia Serie<br />
Botanica. 2009. - №64. – Р. 145-149.<br />
90 Briens M., Larher F. Osmoregulation in halophytic higher plants: a<br />
comparative study of soluble carbohydrates, polyols, betaines and free<br />
proline. // Plant, Cell & Environ. 1982. - №5. – Р. 287-292.<br />
91 Martínez-Jerónimo F., Espinosa-Chávez F..Notes on the reproduction and<br />
survival of Moina hutchinsoni Brehm, 1937 – (Moinidae:Anomopoda) grown<br />
in media of varying salinity. // Aquat. Ecol. 2005. - №39. – Р. 113–118.<br />
92 Megdichi W., Ben Amor N., Debez A., Hessini K., Ksouri R., Abdelly S. Salt<br />
tolerance of the annual halophyte Cackile maritime as affected by the<br />
provenance and the developmental stage. // Acta Physiol Plant. 2007. - №29.<br />
– Р. 375-384.<br />
93 Lokhande V., Mulye K., Patkar R. Biochemical and physiological adaptations<br />
of the halophyte Sesuvium portulacastrum (L.) L., (Aizoaceae) to salinity. //<br />
Agronomy and soil sciences. 2012.<br />
94 Zhang G.P., Fukami M., Sekimoto H. Influence of cadmium on mineral<br />
concentrations and yield components in wheat genotypes differing in Cd<br />
tolerance at seedling stage. // Field Crops Res. 2002. - №77. – P. 93–98.<br />
95 Munns R. Physiological processes limiting plant growth in saline soils: some<br />
dogmas and hypothesis. // Plant, Cell and Environment. 1993. - №16. – P. 15-<br />
24.<br />
96 Halliwell B., Gutterige J. Free radicals in biology and medicines. 1985.<br />
Clarendon Press.<br />
97 Elstner E.F. Metabolism of activated oxygen species. // Biochemistry of<br />
plant. 1987. - №11. – P. 253–315.<br />
98 Wise R.R., Naylor A.W. Chilling-enhanced photooxidation. Evidence for the<br />
role of singlet oxygen and endogenous antioxidants. // Plant Physiol. 1987. -<br />
№ 83. – P. 278-282.<br />
99 Fridovich I., Freeman B. Antioxidant defenses in the lung. // Physiol. 1986. -<br />
№48. – P.693–702.<br />
100 Imlay J.A., Linn S. DNA damage and oxygen radical toxicity. // Science.<br />
94
1989. - №240. – P. 1302-1309.<br />
101 Gossett D.R., Millhollon E.P., Lucas M.C. Antioxidant response to NaCl<br />
stress in salt-tolerant and salt-sensitive cultivars of cotton. // Crop Sci. 1994. -<br />
№34. – P. 706–714.<br />
102 Hernández J.A., Olmos E., Corpas F.J., Sevilla F del Río L.A. Salt-induced<br />
oxidative stress in chloroplast of pea plants. // Plant Sci. 1995. - №105. –<br />
P.151–167.<br />
103 Hernández J.A., Jiménez A., Mullineaux P.M., Sevilla F. Tolerance of pea<br />
(Pisum sativum L.) to long-term salt stress is associated with induction of<br />
antioxidant defenses. // Plant Cell Environ.2000. - №23. – P.853–862.<br />
104 Mittova V., Volokita M., Guy M., Tal M. Activities of SOD and the<br />
ascorbate-glutathione cycle enzymes in subcellular compartments in leaves<br />
and roots of the cultivated tomato and its wild salt tolerant relative<br />
Lycopersicon pennellii. // Physiol. Plant. 2000. - №110. – P. 42–51.<br />
105 Mittova V., Tal M., Volokita M., Guy M. Up-regulation of the leaf<br />
mitochondrial and peroxisomal antioxidative systems in response to saltinduced<br />
oxidative stress in the wild salt-tolerant tomato species Lycopersicon<br />
pennellii. // Plant, Cell Envir. 2003. - №26. – P. 845-856.<br />
106 Ben Amor N., Ben Hamed K., Debez A., Grignon C., Abdelly C.<br />
Physiological and antioxidant responses of the perennial halophyte Crithmum<br />
maritimum to salinity. //Plant Sci. 2005. - №168. - Р. 889 - 899.<br />
107 Cramer G., Alberico G., Shmidt C. Salt tolerance is not associated with the<br />
sodium accumulation of two maize hybrids. // Austr J.Plant physiol. 1994. -<br />
№ 21. – Р. 675-692.<br />
108 Noctor G., Foyer C.H. Ascorbate and glutathione: Keeping active oxygen<br />
under control. // Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1998. - №49. – Р.<br />
249-279.<br />
109 Smirnoff N. The function and metabolism of ascorbic acid in plants. // Ann.<br />
Bot. 1996. - №78. – Р. 661-669.<br />
110 Ines Urquiaga., Federico Leighton. Plant polyphenol antioxidant and<br />
oxidative stress. // Biol. Res. 2000. - №33. – P. 55-64.<br />
111 Abdi S., Ali A. Role of ROS modified human DNA in the pathogenesis and<br />
etiology of cancer. // Cancer Lett. 1999. - №142. – P. 1-9.<br />
112 Chanwitheesuk A., Teerawutgulrag A., Rakariyatham N. Screening of<br />
antioxidant activity and antioxidant compounds of some edible plants of<br />
Thailand. // Food Chem. 2005. - №92(3). – P. 491–497.<br />
113 Maisuthisakul, P., Pongsawatmanit, R., Gordon, M.H. Antioxidant properties<br />
of Teaw (Cratoxylum formosum Dyer) extract in soybean oil and emulsions.<br />
// Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2006. - №54. – P. 2719–2725.<br />
114 Dixon R.A., Paiva N.L. Stress induced phenylpropanoid metabolism. // Plant<br />
Cell. 1995. - №7. – P. 1085-1097.<br />
115 Ksouri R., Megdiche W., Debez A., Falleh H., Grignon C., Abdelly C.<br />
Salinity effects on polyphenol content and antioxidant activities in leaves of<br />
the halophyte Cakile maritime. // Plant Physiology and Biochemistry. 2007. -<br />
95
№45. – P. 244-249.<br />
116 Hanen F., Ksouri R., Megdiche W., Trabelsi N., Boulaaba M, Abdelly C.<br />
Effect of Salinity on Growth, Leaf Phenolic Content and Antioxidant<br />
Scavenging Activity in Cynara cardunculus L. // In: Biosaline Agriculture<br />
and High Salinity Tolerance. Birkhauser Verlag, Switzerland. 2008. – P.<br />
335-343.<br />
117 Parida A.K., Das A.B., Sanada Y., Mohanty P. Effects of salinity on<br />
biochemical components of the mangrove, Aegiceras corniculatum. // Aqua.<br />
Bot. 2004. - №80. – P. 77-87.<br />
118 Navarro J.M., Flores P., Garrido C., Martinez V. Changes in the contents of<br />
antioxidant compounds in pepper fruits at different ripening stages, as<br />
affected by salinity. // Food Chem. 2006. - №96. – P. 66-73.<br />
119 Agastian P., Kingsley S., Vivekanandan M. Effect of salinity on<br />
photosynthesis and biochemical characteristics in mulberry genotypes. //<br />
Photosynthetica. 2000. - №38. – P. 287-290.<br />
120 De Abreu I.N., Mazzafera P. Effect of water and temperature stress on the<br />
content of active constituents of Hypericum brasilienne Choisy. // Plant<br />
Physiol. Biochem. 2005. - №43. – P. 241-248.<br />
121 Dhindsa R.S., Matowe W. Drought tolerance in two mosses: Correlated with<br />
enzymatic defense against lipid peroxidation. // J. Exp. Bot. 1981. - №32. –<br />
P. 79-91.<br />
122 Mazaferra P., Viviane K., Shimizu M. Control of Allantoin accumulation in<br />
Comfrey. // Natural product Communications. 2008. - №3. – Р. 1411-1422.<br />
123 Brychkova G., Alikulov Z., Fluhr R., Sagi M. A critical role for ureides in<br />
dark and senescence-induced purine remobilization is unmasked in the<br />
Atxdh1 Arabidopsis mutant. // The Plant Journal. 2008. - №54. – Р. 496–509.<br />
124 Triplett E., Blevins D., Randall D. Allantoic acid synthesis in soybean root<br />
nodule cytosol via xanthine dehydrogenase. //Plant Physiol. 1980. - №65. –<br />
Р. 1203-1206.<br />
125 Zdunek-Zastocka E., Lips H. Is xanthine dehydrogenase involved in<br />
response of pea plants (Pisum sativum L.) to salinity or ammonium<br />
treatment? // Acta Physiologiae Plantarum. 2003. - №25. – Р. 395-401.<br />
126 Sagi M., Omarov R., Lips H. The Mo-hydroxylases xanthine dehydrogenase<br />
and aldehyde oxidase in ryegrass as affected by nitrogen and salinity. // Plant<br />
Science. 1998. - №135. – Р. 125-135.<br />
127 Kaiser B., Gridley K., Brady J., Philipps T., Tyerman S. The role of<br />
molybdenum in Agricultural Plant production. //Annals of Botany. 2005. -<br />
№96. – Р. 745-754.<br />
128 Mendel R.R., Hänsch R. Molybdoenzymes and molybdenum cofactor in<br />
plants. // J. Exp. Bot. 2002. - №53. – Р.1689- 98.<br />
129 Sagi M., Savidov N.A., L’vov N.P., Lips S.H. Nitrate reductase and<br />
molybdenum cofactor in annual ryegrass as affected by salinity and nitrogen<br />
source. // Physiologya Plantarum. 1997. - №99. – P. 546-553.<br />
130 Sagi M., Fluhr R., Herman Lips S. Aldehyde Oxidase and Xanthine<br />
96
Dehydrogenase in a flacca Tomato Mutant with Deficient Abscisic Acid and<br />
Wilty Phenotype. // Plant Physiology. 1999. - №120. – P. 571–577.<br />
131 Mendel R. Biology of the molybdenum cofactor. // Journal of Experimental<br />
Botany. 2007. - №58. – P.2289 - 2296.<br />
132 Weir R. Molybdenum Deficiency in Plants. // Agfact AC 4, second edition<br />
1984.<br />
133 Stout P., Meagher W., Pearson G., Johnson C. Molybdenum nutrition of crop<br />
plants. I. The influence of phosphate and sulfate on the absorption of<br />
molybdenum from soils and solution cultures. // Plant and Soil. 1951. - №1. –<br />
P. 51–87.<br />
134 Nguyen J. Plant xanthine dehydrogenase: its distribution, properties and<br />
function. // Physiol. Veg. 1986. №24. – P. 163-281.<br />
135 Zdunek-Zastocka E., Lips H. Plant molybdoenzymes and their response to<br />
stress. //Acta Physiologiae Plantarum, 2003. - №25. – P. 437-452.<br />
136 Yesbergenova Z., Yang G., Oron E., Soffer D., Fluhr R., Sagi M. The plant<br />
Mo-hydroxylases aldehyde oxidase and xanthine dehydrogenase have distinct<br />
reactive oxygen species signatures and are induced by drought and abscisic<br />
acid. // The Plant Journal. 2005. - №42. – P. 862–876.<br />
137 Barabas N., Omarov R., Erdei L., Lips H. Distribution of the Mo-enzymes<br />
aldehyde oxidase, xanthine dehydrogenase and nitrate reductase in maize<br />
(Zea mays L.) nodal roots as affected by nitrogen and salinity. // Plant Sci.<br />
2000. - №155. – Р. 49- 58.<br />
138 Koshiba T., Saito E., Ono N., Yamamoto N., Sato M. Purification and<br />
properties of flavin- and molybdenum-containing aldehyde oxidase from<br />
coleoptiles of maize. // Plant Physiology. 1996. - №110. – Р. 781–789.<br />
139 Sekimoto H., Seo M., Dohmae N., Takio K., Kamiya Y., Koshiba T. Cloning<br />
and molecular characterization of plant aldehyde oxidase. // The Journal of<br />
Biological Chemistry. 1997. - №272. – Р. 15280 - 15285.<br />
140 Ori N., Eshed Y., Pinto P., Paran I., Zamir D., Fluhr R. TAO1, a<br />
representative of the molybdenum cofactor containing hydroxylases from<br />
tomato. // Journal of Biological Chemistry. 1997. - №272. – Р. 1019- 1025.<br />
141 Seo M., Akaba Sh., Oritani T., Delarue M., Bellini C., Caboche M., Koshiba<br />
T. Higher activity of an aldehyde oxidase inthe auxin-overproducing<br />
superroot1 mutant of Arabidopsis thaliana. // Plant Physiology. 1998. -<br />
№116. – Р. 687- 693.<br />
142 Milborrow B.V., Burden R.S., Taylor H.F. The conversion of 2-cis-[14C]<br />
xanthoxic acid into [14C].ABA. // Phytochemistry. 1997. - №45. – Р. 257-<br />
260.<br />
143 Ralf R., Mendel., Robert Hansch. Molybdoenzymes and molybdenum<br />
cofactor in plants. // Journal of Experimental Botany. 2002. - №53. – Р. 1689-<br />
1698.<br />
144 Carter J., Saunders V. Virology. School of Biomolecular sciences, Liverpool<br />
John Moores University.UK. 2007.<br />
145 Yamamura Y., Scholthof H.B. Pathogen profile: Tomato bushy stunt virus: A<br />
97
esilient model system for studying virus-plant interactions. //Molec. Plant<br />
Pathol. 2005. - №6. – Р. 491-502.<br />
146 Келдыш М. Если вирус забрался в теплицу. //Приусадебная газета. 2009.<br />
- № 20.<br />
147 Diener T.O. Physiology of virus infected plants. // Annu. Rev.<br />
Phytopathol.1963. - №1. – Р. 197–218.<br />
148 Deleris A., Gallego-Bartolome J., Bao J., Kasschau K. D., Carrington J. C.,<br />
Voinnet O. Hierarchical action and inhibition of plant Dicer-like proteins in<br />
antiviral defense. // Science. 2006. - №313. – Р. 68 - 71.<br />
149 Wagner Edward K., Hewlett Martinez J., Bloom David C., David Camerini<br />
Basic Virology. 2012. – Р. 268.<br />
150 Oparka K.J., Alison G.R., Plasmodesmata. A Not So Open-and-Shut Case. //<br />
Plant Physiology. 2001. - №125. – Р. 123-126.<br />
151 Russo M. Burgyan., Martelli G.P. Molecular biology of Tombusviridae. //<br />
Adv. Virus Res. 1994. - №44. – Р. 381- 428.<br />
152 Hearne P. Q., Knorr D. A., Hillman B. I., Morris T. J. The complete structure<br />
and synthesis of infectious RNA from clones of tomato bushy stunt virus. //<br />
Virology. 1990. - №177. – Р. 141 - 151.<br />
153 Oster S. K., Wu B., White K. A. Uncoupled expression of p33 and p92<br />
permits amplification of tomato bushy stunt virus RNAs. // J Virol. 1998. -<br />
№72. – Р. 5845–5851.<br />
154 Hillman Morris., Schlegel, Phytopathology. 1985. - № 75. – Р. 361.<br />
155 Scholthof H. B., Scholthof K. B., Jackson A. O. Plant virus gene vectors for<br />
transient expression of foreign proteins in plants. // Annu. Rev. Phytopathol.<br />
1996. - № 34. – Р. 299 - 323.<br />
156 RNA interference, editing, and modification: methods and protocols / edited<br />
by Jonatha M. Gott. p. (Methods in molecular biology ; 265). Human Press<br />
Inc. 2004.<br />
157 Fire A., Xu S., Montgomery M. K., Kostas S. A., Driver S. E., Mello, C. C.<br />
Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in<br />
Caenorhabditis elegans. // Nature. 1998. - №391. – P. 806-811.<br />
158 Diaz - Pendon J. A., Ding S. W. Direct and indirect roles of viral suppressors<br />
of RNA silencing in pa thogenesis. // Annu. Rev. Phytopathol.2008. - №46. –<br />
Р. 303-326.<br />
159 Li J., Yang Z., Yu B., Liu J., Chen X. Methylation protects miRNAs and<br />
siRNAs from a 3'-end uridylation activity in Arabidopsis. // Curr. Biol. 2005.<br />
- №15. – Р. 1501-1507.<br />
160 Ren B. Transcription: Enhancers make non-coding RNA. // Nature. 2010. -<br />
№465. – Р. 173-174.<br />
161 Rand T. A., Ginalski K., Grishin N. V., Wang X. Biochemical identification<br />
of Argonaute 2 as the sole protein required for RNA-induced silencing<br />
complex activity. // Proc. Natl. Acad. Sci. 2004. - №101. – Р. 14385-14389.<br />
162 Cerutti L., Mian N., Bateman A. Domains in gene silencing and cell<br />
differentiation proteins: the novel PAZ domain and redefinition of the Piwi<br />
98
domain. // Trends Biochem. Sci. 2000. - № 25. – Р. 481- 482.<br />
163 Song J. J., Liu J., Tolia N. H., Schneiderman J., Smith S. K., Martienssen R.<br />
A., The crystal structure of the Argonaute2 PAZ domain reveals an RNA<br />
binding motif in RNAi effector complexes. // Nat. Struct. Biol. 2003. - № 10.<br />
– Р. 1026 - 1032.<br />
164 Song J. J., Smith S. K., Hannon G. J., Joshua-Tor L. Crystal structure of<br />
Argonaute and its implications for RISC slicer activity. // Science. 2004. -<br />
№ 305. – Р. 1434-1437.<br />
165 Burgyan J. Role of silencing suppressor proteins. // Methods Mol.Biol. 2008.<br />
- № 451. – P. 69 - 79.<br />
166 Xie Z., Johansen L.K., Gustafson A.M., Kasschau K.D., Lellis A.D. Genetic<br />
and functional diversification of small RNA pathways in plants // PLoS Biol.<br />
2004. - №2.- Р.104.<br />
167 Омаров Р., Берсимбай Р. Биохимические механизмы супрессии РНКинтерференции<br />
вирусами растений // Биохимия. 2010. - № 75 (8). -<br />
С.1062 – 1069.<br />
168 Arnon D. Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase in<br />
Beta vulgaris. // Plant Physiol. 1949. - № 24. – Р.1-15.<br />
169 Bradford M. A Rapid and Sensitive Method for the Quantitation of<br />
Microgram Quantities of Protein Utilizing the Principle of Protein-Dye<br />
Binding. // Anal. Biochem. 1976. - № 72. – Р. 248-254.<br />
170 Law M., Stephen A., Halliwell B. Glutathione and ascorbic acid in spinach<br />
(Spinacia oleracea) chloroplasts, the effect of hydrogen peroxide and of<br />
Paraquat. // Biochem. J. 1983. - № 210. – Р. 899-903.<br />
171 Singleton V., Rossi J., Am J., Colorimetry of Total Phenolics with<br />
Phosphomolybdic-Phosphotungstic Acid Reagents. // Enol. Vitic.1965. - №<br />
16. – Р. 144-158.<br />
172 Vogel G., Van Der Drift C. Differential analysis of glyoxalate derivatives. //<br />
Anal. Biochem. 1970. - № 33. – Р. 143-157.<br />
173 Koyro H., Geissler N., Hussini S., Huchzermeyer B. Mechanism of cash crop<br />
halophytes to maintain yields and reclaim saline soils in arid areas. //<br />
Ecophysiology of High Salinity Tolerant Plants. 2008. - № 40. – Р. 345 - 366.<br />
177. Ungar L. Halophyte seed germination. //Botanical review. 1978. - №44.<br />
– Р. 233-264.<br />
174 Miller G., Suzuki N., Ciftci-Yilmaz S., Mittler R. Reactive oxygen species<br />
homeostasis and signalling during drought and salinity stresses. // Plant Cell<br />
Environ. 2010. - № 33. – Р. 453 - 467.<br />
175 Debez A., Hamed K.B., Grignon C., Abdelly C. Salinity effects on<br />
germination, growth, and seed production of the halophyte Cakile maritima.<br />
//Plant Soil. 2004. - № 262. – Р.179-189.<br />
176 Atia A., Debezi A., Rabhi M., Abdelly C. Alleviation of salt induced seed<br />
dormancy in the perennial halophyte C. maritimum. L (Apiacea). // Pak J.<br />
Bot.<br />
2006. - № 38, (5). – Р. 1367-1372.<br />
99
177 Chapman V.J., Salt marshes and salt deserts of the world. // Ecology of<br />
halophytes. Academic press, New York. 1960. – Р. 3 - 19.<br />
178 Uhvits R. Effect of osmotic pressure on water absorption and germination of<br />
alfalfa seeds. // American Journal of Botany. 1946. - № 33. – Р. 278-284.<br />
179 Smith P., Comb B. Physiological and enzymatic activity of pepper seeds<br />
(Capsicum annuum) during priming. // Physiol. Plantarum. 1991. - № 82. – Р.<br />
433-439.<br />
180 Qureshi R., Rashid A., Ahmad N. A procedure for quick screening of wheat<br />
cultivars for salt tolerance. // Genetic Aspects of Plant Mineral Nutrition.<br />
1990. – Р. 315 – 24.<br />
181 Kelly M. T. Effects of temperature and salinity on Vibrio (Beneckea)<br />
vulnificus Vibrio (Beneckea) vulnificus occurrence in a Gulf Coast<br />
environment. // Appl. Environ. Microbiol. 1982. - № 44. - Р. 820 - 824.<br />
182 Harrouni M.C., Daoud S., Koyro H.W., Effects of Seawater Irrigation on<br />
Biomass Production and Ion Composition of Seven Halophytic Species in<br />
Morocco, in: Lieth M, Mochtchenko M (eds.) Tasks for Vegetation Cash<br />
Crop Halophytes, Kluwer, Dordrecht. 2003. – Р. 329 59-70.<br />
183 Maas E.V. Salt tolerance of plants. // Handbook of plant science in<br />
agriculture. CRS Press, Boca Ration, Fla. 1987. – Р. 57-75.<br />
184 Pattanagul W., Thitisaksakul M. Effect of salinity stress on growth and<br />
carbohydrate metabolism in three rice (Oryza sativa L.) cultivars differing in<br />
salinity tolerance. // Indian J Exp Biol. 2008. - № 46. – Р. 736 – 742.<br />
185 Kanai M., Higuchi K., Hagihara T., Konishi T., Ishii T., Fujita N., Nakamura<br />
Y., Maeda Y., Yoshiba M., Tadano T. Common reed produces starch<br />
granules at the shoot base in response to salt stress. // New Phytol. 2007. - №<br />
176. – Р. 572-580.<br />
186 Shonjani S. Salt Sensitivity of Rice, Maize, Sugar Beet and Cotton. //<br />
Dissertation. Faculty of Agricultural and Nutritional Sciences, Home<br />
Economics and Environmental Management Submitted by Saeed Shonjani.<br />
Institute of Plant Nutrition Justus Liebig University, Giessen. 2002.<br />
187 AlSobhi O., AlZahrani H. S., AlAhmadi S. B. “Scientific Journal of King<br />
Faisal University”. 2006. -№ 7. – Р. 1427.<br />
188 Dudley L.M. Salinity in the soil environment. In M. Pessarakli (ed.).<br />
Handbook of plant and crop stress. Mercel Dekker. 1994. – Р. 13 – 27.<br />
189 Doganlar Z.B., Demir K., Basak H., Gul I. Effects of salt stress on pigment<br />
and total soluble protein contents of the three different Tomato cultivars. //<br />
Afr.J. Agri.2010. - № 5(15). – Р. 2056-2065.<br />
190 Iqbal N., Ashraf M. Y., Farrukh Javed., Vicente Martinez., Kafeel Ahmad.<br />
Nitrate reduction and nutrient accumulation in wheat (Triticum aestivum L.)<br />
grown in soil salinization with four different salts. // Journal Plant Nutrition.<br />
2006. - № 29. – Р. 409 - 421.<br />
191 Moussa R.H. Influence of Exogenous Application of Silicon on physiological<br />
Response of Salt-stressed Maize (Zea mays L.). // J. Agri. Biol. 2006. - № 8.<br />
– Р. 2.<br />
100
192 Ashrafuzzaman M., Khan M.A.H., Shohidullah S.M., Rahman M.S. Effect of<br />
salinity on the chlorophyll content, yield and yield components of QPM cv.<br />
Nutricta. // Pakistan J. Biol. Sci. 2000. - № 3 (1). – Р. 43-46.<br />
193 Strongonov B. P. Structure and Function of Plant Cell in Saline Habitats.<br />
New York: Halsted Press. 1973. – P. 25 - 95.<br />
194 Merril C.R. In Methods in Enzymology,” Academic Press. 1990. - № 182. –<br />
P. 477-488.<br />
195 Yurekli F., Porgali Z.B., Turkan I. Variations in abscisic acid, indole-3-acetic<br />
acid, gibberellic acid and zeatin concentrations in two bean species subjected<br />
to salt stress. // Acta Biol. Cracov. Bot. 2004. - № 46. – P. 201-212.<br />
196 Yurekli F., Porgali Z.B. Salt – stress induced alterations in proline<br />
accumulation, relative water content and superoxide dismutase (SOD)<br />
activity in salt sensitive Lycopersicon esculentum and salt - tolerant L.<br />
pennellii. // Acta Botanica Hungarica. 2005. - № 47. – P. 173-182.<br />
197 Parvaiz A., Satyavati S. Salt stress and phyto - biochemical responses of<br />
plants. // Plant Soil Environ. 2008. - №54. – P. 89-99.<br />
198 Qasim M., Ashraf M.Y., Rehman S.U., Rha E.S. Salt induced changes in two<br />
canola cultivars differing in salt tolerance. // Biol. Plant. 2004. -№ 46. – P.<br />
629-632.<br />
199 Cramer G. R., Läuchli A., Polito V. S. Displacement of Ca 2+ by Na + from the<br />
plasmalemma of root cells. A primary response to salt stress? // Plant Physiol.<br />
1985. - № 79. – Р. 207 - 211.<br />
200 Flowers T. J., Hajibagheri M. A. Yeo A. R. Ion accumulation in the cell walls<br />
of rice plants growing under saline conditions: evidence for the Oertli<br />
hypothesis. // Plant Cell Environ.1991. - № 14. – Р. 319- 325.<br />
201 Watad A. E., Reuveni A. M., Bressan R. A. Enhanced net K1 uptake of NaCladapted<br />
cells. //Plant Physiology. 1991. - № 95. – Р. 1265-1269.<br />
202 Belkheiri O., Mulas M. The effects of salt stress on growth, water relations<br />
and ion accumulation in two halophyte Atriplex species. // Environmental and<br />
experimental botany. 2013. - № 86. – P. 17-28.<br />
203 Osmond C. B., Bjorkman O., Anderson D. J. Physiological Processes in Plant<br />
Ecology:Toward a Synthesis with Atriplex. Springer-Verlag, New York.<br />
1980.<br />
204 Gorham J. Mechanism of salt tolerance of halophytes. In: Choukr Allah,<br />
C.R., Malcolm, C.V., Handy, A. (Eds.), Halophytes and Biosaline<br />
Agriculture. Marcel Dekker, New York. 1995. – P. 207–223.<br />
205 Jeschke W.D. K + - Na + exchange at cellular membranes, intracellular<br />
compartmentation of cations, and salt tolerance. // In Tolerance in Plants:<br />
Strategies for Crop Improvement. Wiley-Interscience, New York. 1984. – P.<br />
37 -66.<br />
206 Anderson W.P., Willcocks D.S., Wright B.J. Electrophysiological<br />
measurements on the root of Atriplex hastata. // Journal of Experimental<br />
Botany. 1977. - № 28. – P. 894 - 901.<br />
207 Marcum K. B., Murdoch C. L. Salt tolerance of the coastal salt marsh<br />
101
grass, Sporobolus virginicus (L.) Kunth. // New Phytologist. 1992. - №120. –<br />
Р. 281-288.<br />
208 Khan M.A., Ungar I.A., Showalter A.M. The effect of salinity on growth,<br />
water status, and ion content of a leaf succulent perennial halophyte, Suaeda<br />
fruticosa (L) Forssk. // Journal of arid environments. 2000. - № 45. – P. 73-<br />
84.<br />
209 Eschie H. A., Rodriguez V. Journal of Agronomy and Crop Science. 1999. -<br />
№ 182. – Р. 273 - 278.<br />
210 Shibli R. A., Shatnuwi M. A., Waldat S. I. Q. Communications in Soil<br />
Sciences and Plant Analysis. 2003. - № 34. – Р. 1969 - 1979.<br />
211 Naeini M. R., Khoshgoftarmanesh A. H., Lessani H., Fallashi E. Journal of<br />
Plant Nutrition. 2004. - №27. – Р. 1319 - 1326.<br />
212 Sagi B. Adaptive responses to high salinity of two subspecies of Aster<br />
tripolium on different nitrogen resources. // Acta Biologica. 2005. - № 49. –<br />
P. 59.<br />
213 Loupassaki M. H., Chartzoulakis K. S., Digalaki N. B., Androulakis I. I.<br />
Effect of salt stress on concentration of nitrogen, phosphorous, potassium,<br />
calcium, magnesium, and sodium in leaves, shoots, and roots, of six olive<br />
cultivars. Journal of Plant Nutrition. 2002. - № 25. – P. 2457- 2482.<br />
214 Suhayda C. G., Redmann, R. E., Harvey B. L., Cipywnyk A. L. Comparative<br />
response of cultivated and wild barley species to salinity stress and calcium<br />
supply. // Crop Science. 1992. - №32. – P. 1541-1563.<br />
215 Volkmar K.M., Hu Y., Steppuhn H. Physiological responses of plants to<br />
salinity: a review. // Can. J. Plant Sci. 1998. - № 78. – P. 19-27.<br />
216 Tattini M., Gucci R., Coradeschi M.A., Ponzio C., Edvard J.D. Growth, gas<br />
exchange and ion content in Olea europaea plants during salinity stress and<br />
subsequent relief. // Physiol. Plantarum. 1995. - № 95. – P. 203–210.<br />
217 Bernstein N., Silk W. K., Lauchli A. Growth and development of sorghum<br />
leaves under conditions of NaCl stress: possible role of some mineral<br />
elements in growth inhibition. // Planta. 1995. - №196. – P. 699–705.<br />
218 Yuan G., Wang X., Guo R., Q. Wang. Effect of salt stress on phenolic<br />
compounds, glucosinolates, myrosinase and antioxidant activity in radish<br />
sprouts. // Food Chem. 2010. - № 121. – Р. 1014–1019.<br />
219 Sreenivasulu N., Grimm B., Wobus U., Weschke W. Differential response<br />
of antioxidant compounds to salinity stress in salt-tolerant and salt-sensitive<br />
seedlings of foxtail millet (Setaria italica). // Physiol. Plant. 2000. - №109. –<br />
Р. 435 - 442.<br />
220 Awika J.M., Rooney L.W. Sorghum phytochemicals and their potential<br />
impact on human health. // Phytochemistry. 2004. - № 65. – Р. 1199 - 1221.<br />
221 Meot-Duros L., Magne C. Antioxidant activity and phenol content of<br />
Crithmum maritimum L. leaves. // Plant Physiology and Biochemistry. 2009.<br />
- № 47. – Р. 37 - 41.<br />
222 Incerti A., Navari - Izzo F., Pardossib A., Izzoa R. Seasonal variations in<br />
polyphenols and lipoic acid in fruits of tomato irrigated with sea water. // J.<br />
102
Sci Fo-od Agric. 2009. - № 89. - Р. 1326 - 1331.<br />
223 Jitesh M.N., Prashanth S.R., Sivaprakash K.R., Parida A.K. Antioxidative<br />
response mechanism in halophytes: their role in stress defence. // J<br />
Genet. 2006. - № 85. – Р. 237 - 253.<br />
224 Smirnoff N., The role of active oxygen in the response of plants to water<br />
deficit and desiccation. New Phytol. 1993. - №125. – Р. 27 - 58.<br />
225 Guil - Guerrero J.L., Rodriguez - Garcia I. Lipid classes, fatty acids and<br />
carotenes of the leaves of six edible wild plants. // Eur. Food Res. Technol.<br />
1999. - № 209. – Р. 313 - 316.<br />
226 Barakat H. Interactive effects of salinity and certain vitamin on gene<br />
expression and cell division. // Int J Agric Biol. 2003. - № 3. – Р. 219 - 225.<br />
227 Shao H.B., Chu L.Y., Zhao H.L., Kang C. Primary antioxidant free radical<br />
scavenging and redox signalling pathways in higher plant cells. // Int J Biol<br />
Sci. 2008. - №4. - Р. 8 - 14.<br />
228 Taqi Khan., Mohd Mazid., Firoz Mohammad. A review of ascorbic acid<br />
potentialities against oxidative stress induced in plants. // Journal of<br />
Agrobiology. 2012. - № 28. – Р. 97-111.<br />
229 Клышев Л.К. Биохимические и молекулярные аспекты исследования<br />
солеустойчивости растений. //Проблемы солеустойчивости растений.<br />
1989. - С. 195.<br />
230 Miller G., Honig A.. Stein H., Suzuki N., Mittler R., Ziberstein A. Unraveling<br />
delta1-pyrroline-5-carboxylateproline cycle in plants by uncoupled<br />
expression of proline oxidation enzymes. // J. Biol. Chem. 2009. - № 284. –<br />
P. 26482 – 26492.<br />
231 Ketchum R.B., Warren R.C., Klima L.J., Lopez-Gutierrez F., Nabors M.W.<br />
The mechanism and regulation of proline accumulation in suspension cultures<br />
of the halophytic grass Distichlis spicata L. J. // Plant Physiol. 1991. - № 137.<br />
– P. 368 - 374.<br />
232 Slama I., Ghnaya T., Savoure A., Abdelly C. Combined effects of long-term<br />
salinity and soil drying on growth, water relations, nutrient status and proline<br />
accumulation of Sesuvium portulacastrum. // Comptes Rendus Biologies.<br />
2008. - № 331. – P. 442 - 451.<br />
233 Vicente O., Boscaiu M., Naranjo M.A., Estrelles E., Belles J.M., Soriano P.<br />
Responses to salt stress in the halophyte Plantago crassifolia<br />
(Plantaginaceae). // Journal of Arid Environments. 2004. - № 58. – P. 463 -<br />
481.<br />
234 Nedjimi B., Daoud Y. Effects of Calcium Chloride on Growth, Membrane<br />
Permeability and Root Hydraulic Conductivity in Two Atriplex Species<br />
Grown at High (Sodium Chloride). // Salinity. J. Plant Nutr. 2009. - № 32. –<br />
P. 1818-1830.<br />
235 Slama I., Ghnaya K., Hessini D., Messedi A. Savoure., Abdelly C.<br />
Comparative study of mannitol and PEG osmotic stress effects on growth,<br />
proline and soluble sugars accumulation in Sesuvium portulacastrum. //<br />
Environ. Exp. Bot. 2007. - № 61. – Р. 10 - 17.<br />
103
236 Beeker B., Reinholz N., Ozcelik T., Leipert B., Gerlaeh E. Uric acid as<br />
radical scavenger and antioxidant in the heart. // Pflug. Arch. Eur. J. Physiol.<br />
1989. - № 415. – Р. 127-135.<br />
237 Pilbeam D.J., Kirkby E.A. Some aspects of the utilization of nitrate and<br />
ammonium by plants. // In: Mengel K, Pilbeam DJ, eds. Nitrogen metabolism<br />
of plants. Oxford: Clarendon Press. 1992. – Р. 55 - 70.<br />
238 Lips S.H., Leidi E.O., Silberbush M. Nitrogen assimilation of plants under<br />
stress and high CO 2 concentrations. // In: Inorganic nitrogen metabolism.<br />
Berlin: Springer-Verlag. 1990. – Р. 341 - 348.<br />
239 Zrenner R., Stitt M., Sonnewald U., Boldt R. Pyrimidine and purine<br />
biosynthesis and degradation in plants. // Annu. Rev. Plant Biol. 2006. - №57.<br />
– Р. 805–836.<br />
240 Hesberg C., Hunsch R., Mendel R.R., Bittner F. Tandem orientation of<br />
duplicated xanthine dehydrogenase genes from Arabidopsis thaliana. // J.<br />
Biol. Chem. 2004. - № 279. – P. 13547–13554.<br />
241 Montalbini P. Inhibition of hypersensitive response by allopurinol applied to<br />
the host in the incompatible relationship between Phaseolus<br />
vulgaris and Uromyces phaseoli. // Journal of Phytopathology. 1992. - №<br />
134. – P. 218–228.<br />
242 Pastori G.M., Rio L.A. Natural senescence of pea leaves: an activated<br />
oxygen‐mediated function for peroxisomes. // Plant Physiology. 1997. - №<br />
113. – Р. 411- 418.<br />
243 Radi R., H. Rubbo, L. Thomson, E. Prodanov, Luminol chemiluminescence<br />
using xanthine and hypoxanthine as xanthine oxidase substrates. //Free Radic.<br />
Biol. Med. 1990. - №8. – Р. 121 - 126.<br />
244 Triplett E.W., Blevins D.G., Randall D.D., Allantoic acid synthesis in<br />
soybean root nodule cytosol via xanthine dehydrogenase. // Plant Physiol.<br />
1980. - № 65. – Р. 1203 - 1206.<br />
245 Cushman J.C. Crassulacean acid metabolism. A plastic photosynthetic<br />
adaptation to arid environments. // Plant Physiol. 2001. - № 127. – Р. 1439 -<br />
1448.<br />
246 Surjus A., Durand M. Lipid changes in soybean root membranes in response<br />
to salt treatment. // Journal of Experimental Botany. 1995. - № 4. - Р.17- 23.<br />
247 Fedina I.S., Tsonev T.D., Guleva E.I. ABA as a modulator of the reponse of<br />
Pisum sativum to salt stress. // J. Plant. Physiol. 1994. - №143. – Р. 245 -<br />
249.<br />
248 Omarov R.T., Sagi M., Lips H. Regulation of aldehyde oxidaseand nitrate<br />
reductase in roots of barley (Hordeum vulgare L) by nitrogen source and<br />
salinity. // Journal of experimental botany. 1998. - № 49. – P. 897 - 902.<br />
249 Schwartz S.S., Leon - Kloosterzeil K.M., Koornneef M., Zeevaart A.D.<br />
Biochemical characterization of the ab2 and aba3 mutants in Arabidopsis<br />
thaliana. // Plant Physiol. 1997. - №114. – Р. 161 - 166.<br />
250 Zimmer W., Mendel R. Molybdenum metabolism in Plants. // Plant<br />
biol.1999. - № 1. – Р. 160 - 168.<br />
104
251 Zeevaart J.A.D., Creelman R.A. Metabolism and physiology of abscisic acid.<br />
// Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1988. - № 39. – Р. 439 - 473.<br />
252 Hearne P. Q., Knorr D. A., Hillman B. I., Morris T. J. The complete genome<br />
structure and synthesis of infectious RNA from clones of tomato bushy stunt<br />
virus. Virology. 1990. - № 177. – Р. 141 - 151.<br />
253 Scholthof H. B., Scholthof K.-B. G., Jackson A. O.. The tomato bushy stunt<br />
virus replicase proteins are coordinately expressed and membrane-associated.<br />
// Virology. 1995. - № 208. – Р. 365 - 369.<br />
254 Hillman B. I., Hearne P., Rochon D. A., Morris T. J. Organization of tomato<br />
bushy stunt virus genome: Characterization of the coat protein gene and the 3′<br />
terminus. // Virology. 1989. - №169. – Р. 42 - 50.<br />
255 Scholthof, H.B. Heterologous expression of viral RNAi suppressors: RISC<br />
management. // Plant Physiol. 2007. - № 145. – Р. 1110-1117.<br />
256 Omarov R., Sparks K., Smith L., Zindovich H., Scholthof H. Biological<br />
Relevance of a Stable Biochemical Interaction between the Tombusvirus-<br />
Encoded P19 and Short Interfering RNAs // Journal of Virology. 2006. -№<br />
80(6).- Р. 3000-3008.<br />
257 Scholthof H. B., Scholthof K.-B. G., Kikkert M., Jackson A. O. Tomato<br />
bushy stunt virus spread is regulated by two nested genes that function in<br />
cell-to-cell movement and host-dependent systemic invasion. Virology.<br />
1995. - № 213. – Р. 425-438.<br />
258 Qui W., Park J.W., Scholthof H.B. Tombusvirus P19-mediated suppression<br />
of virus-induced gene silencing is controlled by genetic and dosage features<br />
that influence pathogenicity. // Mol. Plant. Microb. Interact. 2002. - № 15<br />
(3). – P. 269-280.<br />
259 Jо´zsef Burgya´n and Zolta´n Havelda Viral suppressors of RNA silencing //<br />
Trends in Plant Science. 2011.- № 16.(5). - Р. 265-272.<br />
260 Feng Li., Shou-Wei Ding. Virus Counterdefense: Divers Strategies for<br />
Evading the RNA Silencing Immunity // Annu Rev Microbiol. 2006. - №<br />
60. - Р. 503–531.<br />
261 Virginia Ruiz-Ferrer., Olivier Voinnet. Roles of Plant Small RNAs in Biotic<br />
Stress Responses // Annu. Rev. Plant Biol. 2009. - № 607.- Р. 485–510.<br />
105