Исследования последних лет сосредоточены на установлении влияния различных регуляторов роста растений или некоторых химических продуктов на рост и развитие сельскохозяйственных растений.
Бобы мунг в тропических странах являются распространенной и широко культивируемой питательной культурой бобовых с антиоксидантной активностью, саженцы которой были использованы в качестве модели для изучения адвентичного корнеобразования.
--------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------
Для вегетативного размножения растений и их роста важное значение имеет адвентичное корнеобразование. Для укоренения гипокотильного шлама бобов мунга были протестированы различные регуляторы роста растений.
Помимо регуляторов роста, наиболее важными факторами, влияющими на рост и развитие растений, являются олигосахариды, выделенные из стенок клеток растений. Ксилоолигосахариды стимулируют, например, укоренение березы и черных сосновых побегов и вызывают образование каллуса и соматический эмбриогенез в эксплантатах общей мальвы и хлопка.
Олигогалактурониды поддерживают рост растяжения корней салата и способствуют формированию вегетативных побегов, индуцированных цитокинином, из эксплантатов табачного листа. Трисахаридный фрагмент ксилоглюкана стимулировал рост мозоли и увеличивал количество эмбрионов в культуре суспензий хлопчатника.
Галактоглюкоманнановые олигосахариды (ГГМО), полученные из клеточных стенок растений, оказывают влияние на рост, процессы развития и реакции защиты в растительных клетках. ГГМО показали ингибирующий эффект на рост растяжения сегментов стебля гороха и ели, индуцированных вспомогательными веществами и гиббереллином в очень низких концентрациях и их ингибирующий эффект зависел от их химической структуры.
ГГМО также ингибировали адвентичное образование корней и удлинение гипокотильных черенков фасоли в присутствии вспомогательных веществ. Исследованы морфология и анатомия культивируемой in vitro корневой культуры карвинской гамбольдтии, результаты которой показали зависимость от концентрации и взаимодействия ГГМО с определенным видом ауксина. Однако влияние химически модифицированных форм ГГМО на адвентичное образование и удлинение корней в растительном шламе до сих пор не изучено.
Поэтому была поставлена цель сравнить влияние ГГМО и их модифицированных форм ГГМО-r (с уменьшенными восстановительными концами) и ГГМО-G (с уменьшенным количеством D-галактозных боковых цепей) отдельно или в сочетании с вспомогательными веществами на формирование адвентичных корней, удлинение и анатомию бобовых мунга.
Растительный материал и условия роста.
Семена бобов мунга были пропитаны водой в течение 3 часов и посеяны на целлюлозном валике. Семена хранились в термостате в течение 72 часов при температуре 27 ± 1?C, относительная влажность воздуха 80% в темноте. Равномерные саженцы с гипокотилиями длиной 6-7 см срезали на 5 см ниже котильонов и удаляли корни. Для точного дозирования основания гипокотиловых шламов погружали в тестовые растворы в течение 24 ч в соответствии с эффективным и простым методом, способствующим адвентичному образованию корней.
Использовались следующие методы работы: ИБА и НААА в концентрации 10-4 М либо по отдельности, либо в сочетании с ГГМО и/или с их модифицированной формой (10-8 М). Ранее применялись ИБА, НААА и ГГМО в наиболее эффективных концентрациях. В качестве контрольного варианта использовалась дистиллированная вода. После обработки тестовыми растворами в субстрате выращивался шлам (влажный песок + торф в соотношении 3 : 1).
Этот субстрат подходит для легкого извлечения корней, что необходимо для структурных исследований. Условия возделывания были следующими: 27 ± 1?C, 60-70% относительной влажности, 12-часовой фотопериод, интенсивность излучения 180 мкмоль м-2 с-1 и ежедневное полив для поддержания постоянного водонасыщения субстрата на уровне около 75%. Количество и длительность адвентистских корней и их анатомия определялись через шесть дней роста.
Формирование и удлинение корней.
ГГМО стимулировали образование адвентичных корней при отсутствии вспомогательных веществ, хотя их действие было слабее, чем у IBA и NAA. Напротив, в присутствии экзогенных вспомогательных ГГМО подавляют образование адвентичных корней. Все формы олигосахаридов влияли на формирование адвентичных корней в одном и том же диапазоне, существенных различий не выявлено.
Влияние ГГМО на адвентичное корнеобразование не зависело от их химической структуры. С другой стороны, ГГМО и ГГМОs-R ингибировали удлинение корней при отсутствии, а также в присутствии ИБА или НАА, тогда как ГГМО-g ингибирование было значительно слабее, чем ГМО.
Кроме того, ГГМО-g + ИБА и ИБА стимулировали адвентичное удлинение корня по сравнению с контролем. Влияние ГГМО и их модифицированных форм на адвентичное удлинение корня в присутствии IBA или NAA может быть связано с выраженным действием этих вспомогательных веществ в корневом процессе, а также с их взаимодействием с используемыми олигосахаридами.
Кроме того, обе реакции (образование и удлинение корней), вероятно, связаны с наличием или содержанием эндогенного ауксина в таких растительных шламах. Восстанавливающие концы ГМО не влияли на их действие при росте растяжения корней так же, как восстанавливающие концы олигосахаридов глюкана и хитина не влияли на их биологическую активность, а Spiro и т.д. отметили, что модификация по окончании редукции олигогалактуронидов различным образом влияла на их биологическую активность в морфогенных биоанализах.
Представляется, что ингибирующее действие ГГМО на удлинение корня может быть связано с наличием боковых галактозильных цепей, а также с их тормозным действием в сегментах стебля гороха.
Аналогичным образом, стимулирующее или ингибирующее действие олигогалактуронидов на корнеобразование в тонкослойных эксплантатах гречихи зависело от содержания моносахаридов. Биологическая активность ксилоглюкановых олигосахаридов в росте и развитии растений зависела также от их химической структуры. Очевидно, что химическая структура ГГМО влияет на их действие при росте растяжения надземных частей растений и корней, но не оказывает влияния на корнеобразование.
Корневая анатомия.
Различия в структурных аспектах адвентичных корней сравнивались с образцами, культивированными в присутствии вспомогательных веществ, ГГМО, ГГМО и при взаимодействии вспомогательных веществ с ГМО или ГГМО. Влияние ГГМО-r на адвентивную структуру корня не показано, так как ГГМО-r не влияет на удлинение корня по сравнению с ГГМО.
После обработки ГГМО было установлено, что диаметр корней, площадь коры и центрального цилиндра, а также количество клеток коры уменьшились по сравнению с контролем, хотя в ГГМО-G обработанных корней эти параметры были выше, чем при обработке ГГМО.
Из полученных результатов можно предположить, что ГГМО ингибируют не только адвентичное удлинение корня, но и увеличение диаметра корня, связанное с ингибированием деления клеток коры. Влияние ГГМО в присутствии обоих видов вспомогательного вещества на адвентивную анатомию корня было существенно иным по сравнению другими экспериментами. ГГМО + ИБА увеличили диаметр корней, площадь коры и центрального цилиндра, а также количество клеток коры по сравнению с корнями, обработанными ИБА.
Полученные результаты позволяют предположить, что ГГМО оказывают влияние на деление клеток коры аналогичным образом в случае действия ГГМО в культурах ксилогена цинии. Влияние ГГМО на деление клеток коры головного мозга в присутствии различных типов вспомогательного вещества зависит не только от химического состава олигосахаридов, но и от различных механизмов действия определенного типа вспомогательного вещества.
Из полученных результатов можно сделать вывод, что боковые цепи галактозы могут заметно изменить биологическую активность ГМО в удлинении адвентичных корней, но не в их образовании. Анатомия адвентичных корней, пораженных GGM производных олигосахаридов различной химической структуры и в сочетании с некоторыми вспомогательными веществами, затем отражается в диаметре корня в результате изменений в основном в количестве клеток и размере области коры.