Цитологические и молекулярно-генетические механизмы проникновения микросимбионтов в клетки корней высших растений

Номер гранта:04-04-48282
Область научного знания:биология и медицинские науки
Тип конкурса: («а» (до 2016))(«а») инициативные научные проекты
Год выполнения:2004г.
Руководитель: Демченко К.Н.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Проект предполагает развитие одного из приоритетных направлений биологии растений – изучения симбиоза высших растений и микроорганизмов. Планируется проверка предположения об особой роли цитоскелета и белков мембран растительной клетки на начальных этапах проникновения микросимбионта в растение. Будет проведен анализ функции миозинов и аквапоринов при трех различных типах эндосимбиоза: бобово-ризобиальном симбиозе, актиноризном симбиозе и арбускулярной микоризе. При этом будет исследована природа способности растения локально изменять тургор клетки в месте внедрения микросимбионта и роль в этом как самой плазматической мембраны, так и всего субмембранного комплекса. При достаточно большом разнообразии симбиотических взаимодействий в природе, особое внимание будет уделено общим для высших растений стратегиям ответа клетки на внедрение другого организма и установление взаимовыгодного контакта. Планируется также всесторонний анализ ранних этапов проникновения гиф гриба при арбускулярной микоризе с использованием аллельных мутантов, имеющих нарушения в образовании полноценного микоризного контакта. Анализ роли известных генных продуктов (белков мембран и цитоскелета) в сочетании с анализом функционирования специфических симбиотических генов растения является пионерским и составит основное преимущество данного проекта. Предполагаемая работа базируется также на значительном научном заделе авторского коллектива и разносторонностью его научных интересов и подходов. Особое внимание уделено в проекте самым современным методическим подходам для решения подобных задач. Анализ полученных в ходе работы над проектом результатов выявит как структурные, так и молекулярные механизмы способности высших растений активно взаимодействовать с микроорганизмами почвы и формировать эффективные симбиотические связи.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

В 2004 году изучено формирование арбускулярно-везикулярной эндомикоризы у аллельных мутантов Lotus japonicus по симбиотическим генам SYM15 и SYMRK. На основании полученных данных определены ключевые точки развития микоризы, регулируемые этими генами: внедрение гифы гриба между клетками ризодермы и формирование апрессория, проникновение гифы через клетку экзодермы, формирование арбускулы во внутренней коре корня. Доказана генетическая независимость регуляции со стороны растения-хозяина процессов проникновения гриба в ткани корня и образования симбиотических структур (арбускул) в самой клетке коры корня. Установлено влияние SYMRK и SYM15 на способность внедрения микосимбионта в ткани корня. Показана ключевая роль гена SYM15 в способности растения к формированию арбускул. Впервые установлены различия в механизмах проникновения гриба в ткани корня с нефункционирующей меристемой (при длительной совместной инкубации гриба и растения). Методами иммуно-флуоресценции на уровне световой микроскопии исследовано участие белков цитоскелета: миозина типа VIII, актина и тубулина, а также аквапоринов, при проникновении микросимбионтов в клетки корней высших растений. Эти процессы изучены при колонизации ризобиальных клубеньков (Medicago truncatula и Pisum sativum), актиноризных клубеньков (Datisca glomerata и Casuarina glauca) с различным типом инфицирования, а также в ходе формирования арбускул при эндомикоризе (Medicago truncatula и Lotus japonicus при участии гриба Glomus intraradices). Установлена ведущая роль миозина VIII в поддержании структуры и направления роста инфекционной нити при актиноризном типе симбиоза. В ходе формирования симбиотических структур при ризобиальном симбиозе этот белок не принимает активного участия и не обнаружен методами иммуно-локализации в этих органах. При микоризном симбиозе миозин VIII не накапливается на поверхности инвагинации при проникновении гриба в клетки растения, однако может концентрироваться вокруг уже нефункционирующих арбускул. Показана второстепенная роль актина и тубулина в процессах, сопровождающих проникновение микросимбионта. Не выявлено четкого изменения распределения аквапоринов тонопласта в связи с проникновением инфекционной нити или гиф гриба. Вероятнее всего, данная группа белков не вовлекается в процесс локального изменения тургорного давления в инфицируемой клетке.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 02.12.2023.
Помог ли вам материал?
0    0