Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Механизмы, участвующие в передаче гравитационного сигнала в боковых корнях (БК), значительно отличаются от механизмов, участвующих в гравитропизме главного корня (ГК) [1]. У Arabidopsis thaliana боковые корни отходят перпендикулярно от главного корня, а затем постепенно проявляют гравитропизм. Выдвинута гипотеза, что эта фаза является результатом некого ауксин-зависимого антигравитропного механизма смещения, который противостоит гравитропизму и регулирует реакцию между противоположными флангами корня [2]. Также известно, что в процессе развития боковых корней меняется состав и распределение транспортеров ауксина [3]. Показано также, что цитокинины препятствуют росту верхнего фланга корня, т. е. проявляют себя как антигравитропный компонент и предотвращает изгибание БК вниз. Ауксин же способствует изгибание БК вниз на нижнем фланге корня, регулируя величину антигравитропного смещения. Было проведено исследование [3], где в экспериментах с 8-часовым клиностатированием боковых корней, предполагалось, что именно механизм антигравитропного смещения приводит к тому, что боковые корни загибаются наверх, однако этот процесс был изучен недостаточно. Было обнаружено, что при боковом освещении ГК синим светом в условиях 48 часового клиностатирования ГК проявляет отрицательный фототропизм [4]. В данной работе оценивали влияние направленного освещения синими светодиодами на рост боковых корней у проростков Arabidopsis thaliana при вращении на на 2D-клиностате.
Выращивали 8-дневные проростки Arabidopsis thaliana в вертикально установленных чашках Петри, чтобы они росли вдоль вертикальной поверхности агаризованной среды при воздействии гравитации. Ось вращения клиностата, используемого в экспериментах, была параллельна горизонтали, что проверялось с помощью точного уровня (ошибка не более 0,5 угл. град). Скорость вращения проростков была выбрана равной 1 об/мин согласно рекомендациям работы [5]. До и после клиностатирования чашки Петри сканировались на фоне миллиметровой бумаги. Растения клиностатировали вертикально (продольная ось роста растения перпендикулярна оси вращения) и горизонтально (продольная ось роста растения параллельна оси вращения) в течении 48 часов при двух типах освещения: либо белым светом (4000 К; ППФ ~30...35 мкмоль/(м2 · с)), падающим на плоскую поверхность чашки Петри с расстояния 5 см, либо синим светом (450 нм; ППФ ~5...10 мкмоль/м2· с) от светодиода, размещенного в трех положениях: боковым по отношению к оси растения; нижним и верхнем от светодиода, расположенного с торца чашки Петри. Исследовалась динамика угла изгиба образовавшихся за время клиностатирования БК по мере их роста. В качестве контроля служили растения, выращенные без вращения. Статистический анализ осуществлялся в пакете программ Statistica, путем дискриминантного и дисперсионного анализа при 5%-ном уровне значимости. Значения измеряемых величин были представлены в форме S ± 1,96·ME где S — среднее значение, а ME — стандартное отклонение [6].
Показано, что клиностатирование 8-суточных проростков Arabidopsis thaliana с освещением белым светом приводит к изменению угла выхода БК из ГК, при этом тип клиностатирования оказывает существенное влияние на характер роста. Размах выборки значений угла отклонения БК от продольной оси растения как при горизонтальном, так и при вертикальном клиностатировании оказался большим, чем в контроле. Отображение в полярных координатах углов отклонения БК от продольной оси растений в процессе роста при клиностатировании растений указывает на более равномерное распределение направлений роста БК, чем под воздействием однонаправленного вектора силы тяжести в контроле. При этом более равномерное распределение направлений роста БК в плоскости было отмечено в случае вертикального клиностатирования проростков.
Сравнение совокупной выборки углов отклонения БК одинаковой длины от продольной оси растения за время клиностатирования, показало, что горизонтальное и вертикальное клиностатирование корней Arabidopsis thalianaприводит к различным показателям в динамике направлений роста БК. При горизонтальном клиностатировании проростков БК отклонялся примерно на 33° больше, чем при вертикальном клиностатировании. Однако по мере роста БК в процессе клиностатирования это различие ослабевало. Таким образом, эффект от различий в расположении растений относительно оси вращения наблюдается только на ранних стадиях развития бокового корня. При освещении синим светом снизу корней проростков мы наблюдали проявление положительного фототропизма. Во всех остальных вариантах освещения синим светом корни проявляли отрицательный фототропизм.
Направленное освещение корней растений синими светодиодами в условиях невесомости и 2D-клиностатирования может служить средством ориентации корневой системы за счет отрицательного фототропизма.
