Введение к работе
Актуальность темы. В прогамной фазе оплодотворения
гаплоидный мужской гаметофит (пыльцевое зерно или пыльцевая трубка),
основная функция которого состоит в доставке мужских гамет к
зародышевому мешку, взаимодействует с диплоидными спорофитными
тканями пестика. Взаимодействие начинается с попадания пыльцы на
рыльце и продолжается во время роста пыльцевых трубок по
межклеточному пространству в проводниковых тканях столбика и
завершается слиянием гамет в завязи. Изучение регуляторных механизмов
системы пыльца-пестик, которые в значительной степени определяют
возможность последующего слияния гамет при совместимом опылении
или ее невозможность при наличии генетически детерминированных
барьеров оплодотворения, представляется актуальной задачей.
В последние десять лет достигнут значительный прогресс,
касающийся нашего понимания многих процессов, вовлеченных в
регуляцию роста пыльцевой трубки (Clarke et al, 1981; Dumas and Gaude,
1983; Ferrary et al, 1985; Zuberi and Dickinson, 1985; Mascarenhas, 1993;
Piersonetal, 1994; Feijoeta!, 1995; Derksen etal, 1995; Cheung, 1996;Malho
and Trewavas, 1996; Wolters-Arts et a!, 1996; Hepler, 1997; Frank] in-Tong,
1999; Li et al, 1999; Nasratlah and Nasrallah, 2000; Gdtmann et al, 2000;
Blasiaketa! 2001;Graafet al,200I; Lord, 2001), Однако изучение природы и
трансакции сигналов в прогамной фазе оплодотворения находится в
самой начальной точке.
Несмотря на успехи в исследовании гормональной регуляции
репродуктивного развития в целом (Чайлахян, 1982), роль гормонов в
регуляции отдельных этапов оплодотворения исследована слабо.
Имеющиеся в литературе данные (Barcndse et al, 1970; O'Neill et al, 1993;
Гусаковская и др., 2000) не позволяют пока '"і^ічтіг -^""'"""нн^ "б утрсту
ЦСНТГ^ЬКДЯ одного или нескольких гормонов в межклето
mHXyMf^MOjjgW^gft'A Мскх, сельскими, т'їЛІ'С" №.. К. А, Химиунзвша „д
:ИнВ.№ /ЙіЗ&аІЗ
обеспечивающих рост мужского гаметофита в спорофитных тканях пестика.
Цель к задачи исследования
Цель работы состояла в изучении гормональной регуляции в системе пыльца-пестик в про га мной фазе оплодотворения. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
-
Определить гормональный статус зрелого мужского гаметофита и не опылен ного пестика.
-
Определить эндогенное содержание фитогормонов в растущих in vitro пыльцевых трубках и эффекты экзогенных фитогормонов.
-
Исследовать динамику содержания гормонов в системе пыльца-пестик в прогамной фазе оплодотворения:
при совместимом опылении;
при само несовместимом опылении.
4. Установить роль гормональной регуляции отдельных частей
пестика — рыльца, столбика и завязи - в межклеточных
взаимодействиях мужского гаметофита и пестика.
Научная новизна. Впервые определен гормональный статус (этилен, ИУК, цитокинины, АБК, гиббереллины) прорастающего in vitro мужского гаметофита и системы пыльца-пестик в прогамной фазе оплодотворения при совместимом и самонесовместимом опылении. Получены данные в пользу выдвинутой нами гипотезы о том, что этилен-ауксиновый баланс системы пыльца-пестик регулирует процесс прорастания пыльцевых зерен in vivo на рыльце пестика, в то время как ауксин-цитокининовый баланс контролирует рост пыльцевых трубок в тканях столбика. Впервые показано, что в системе пыльца-пестик рыльце является основным местом синтеза этилена и содержит 90% АБК, а
столбик - 80% цитокининов опыленного пестика. Впервые установлено, что рост in vitro мужского гаметофита петунии само несовместимо го клона сопровождается синтезом цитокининов, а иигибирование роста пыльцевых трубок при самонесовмсстимом опылении проходит при повышении содержания цитокининов (в 5 раз) и повышении уровня АБК (в 2 раза) в тканях столбика.
Практическая значимость. Совокупность экспериментальных данных и теоретические обобщения представляют интерес для развития фундаментальных исследований процессов оплодотворения и эмбриогенеза растений. Полученные результаты проведенных исследований могут быть использованы в селекционной практике для полученимя гибридных семян и при выведении новых сортов.
Апробация работы. Результаты, представленные в диссертационной работе, были доложены на: Всероссийской конференции, посвященной 275-летию С.-Петербургского государственного университета (С.-Петербург, 1999); Всероссийской научно-практической конференции (Брянск, 1999, 2000); XVI и XVII Международной конференции по регуляторам роста растений (Прага, 1999; Брно, 2001); IV съезде ВОФР (Москва, 1999); V и VI международной конференции "Регуляторы роста и развития растений" (Москва, 1999, 2001); XV Международном симпозиуме немецкого ботанического общества (Бохум, 2001); Международном симпозиуме "Сигнальные системы клеток растений" (Москва, 2001); международной конференции "Актуальные вопросы экологической физиологии растений в XXI веке" (Сыктывкар, 2001), Международном симпозиуме FESSP ( Крит, 2002).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ в отечественных к зарубежных изданиях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц, 26 рисунков; библиография содержит 295 источников, в т.ч. 270 на иностранных языках. Объект и методы исследований
