Функциональное состояние плазмалеммы и апопласта в мезофилле ячменя в условиях гипертермии и инфицирования Bipolaris sorokiniana

Abstract

Пашкевич Л.В., Кабашникова Л.Ф., Савченко Г.Е. Функциональное состояние плазмалеммы и апопласта в мезофилле ячменя в условиях гипертермии и инфицирования Bipolaris sorokiniana. Изучено функциональное состояние наружных мембран клеток мезофилла ячменя Hordeum vulgare L. в условиях гипертермии и заражения грибом Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem. Получены данные, указывающие на то, что в условиях фитопатогенного заражения происходит повышение проницаемости плазмалеммы клеток мезофилла ячменя для свободных нуклеотидов и активация выхода ионов К+ гипертермия (воздействие температуры 40°С в течение 3 ч) стабилизирует ионный транспорт в листьях ячменя при инфицировании грибом Bipolaris sorokiniana, о чем свидетельствует снижение проницаемости клеточных мембран для свободных нуклеотидов и выхода ионов калия из клеток по сравнению с инфицированными листьями. При этом анализ величины рН апопласта показал, что в результате теплового шока (ТШ) уже через сутки происходит смещение рН в щелочную сторону, тогда как грибное заражение вызывает защелачивание апопласта только к 3-м суткам, а заражение на фоне кратковременного действия ТШ уже на 2-е сутки приводит к слабому защелачиванию апопласта. Полученные результаты характеризуют действие кратковременной гипертермии на устойчивость растений ячменя к грибному патогену Bipolaris sorokiniana как связанное с термоиндуцируемыми изменениями функциональных характеристик плазмалеммы и апопласта и указывают на важность этих компартментов в формировании ответных реакций и адаптации растений к стрессовым воздействиям.

L.V. Pashkevich, L.F. Kabashnikova, G.E. Savchenko. Functional state of plasmalemma and apoplast in barley mesophyll under conditions of hyperthermia and Bipolaris sorokiniana infection. The functional state of plasmalemma and apoplast of barley mesophyll was studied under conditions of hyperthermia and infection with fungus Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem. As a result of the studies, data were obtained that indicate that under conditions of phytopathogenic infection, in barley mesophyll cells there was an increase of the plasma membrane permeability for free nucleotides, and activation of the K+ ions release from the cells. Short-term heat treatment (40°C, 3 hours) stabilizes ion transport in barley leaves upon infection with the fungus Bipolaris sorokiniana, as evidenced by a decrease in the permeability of cell membranes for a free nucleotides and the release of potassium ions from cells compared with infected leaves. An analysis of pH of the apoplast showed that as a result of the heat shock, the apoplast pH shifts to the alkaline side within a 1 day, while fungal infection causes the pH of apoplast to alkalize only by the 3rd day. And infection on the background of the short-term heat shock already on 2 day led to weak alkalization of the apoplast. Obtained results characterize the effect of short-term hyperthermia on the resistance of barley plants to the fungal pathogen Bipolaris sorokiniana associated with thermally induced changes in the functional characteristics of plasmalemma and apoplast, and indicate the importance of these compartments in formation of responses and adaptation of plants to stress.

Пашкевич Л.В., Кабашникова Л.Ф., Савченко Г.Є. Функціональний стан плазмалеми і апопласту в мезофілі ячменю в умовах гіпертермії та інфікування Bipolaris sorokiniana. Досліджено функціональний стан зовнішніх мембран клітин мезофілу ячменю Hordeum vulgare L. в умовах гіпертермії і зараження грибом Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem. Отримані дані вказують на те, що в умовах зараження фітопатогенами відбувається підвищення проникності плазмалеми клітин мезофілу ячменю для вільних нуклеотидів і активація виходу іонів К+ з клітин. Короткочасна гіпертермія (вплив температури 40°С протягом 3 год) стабілізує іонний транспорт в листках ячменю при інфікуванні грибом Bipolaris sorokiniana, про що свідчить зниження проникності клітинних мембран для вільних нуклеотидів і виходу іонів калію з клітин порівняно з інфікованими листками. При цьому аналіз величини рН апопласту показав, що в результаті теплового шоку (ТШ) вже через добу відбувається зміщення рН в лужний бік, тоді як грибне зараження спричиняє підлужування апопласту тільки на 3-ю добу, а зараження на тлі короткочасної дії ТШ вже на 2-у добу призводить до слабкого підлужування апопласту. Отримані результати характеризують дію короткочасної гіпертермії на стійкість рослин ячменю до грибного патогена Bipolaris sorokiniana як пов'язану з термоіндукованими змінами функціональних характеристик плазмалеми і апопласту і вказують на важливість цих компартментів у формуванні реакцій-відповідей і адаптації рослин до дії стресорів.