Биоэнергетика растительных клеток в условиях микрогравитации
Рубрика:
| Бриков, ВА |
| Косм. наука технол. 2015, 21 ;(4):84–93 |
| https://doi.org/10.15407/knit2015.04.084 |
| Язык публикации: Украинский |
Аннотация: Суммируются данные об ультраструктуре и функционировании энергетических органелл в клетках автотрофных та гетеротрофных тканей высших растений, которые произрастали под влиянием клиностатирования. Показано, что благодаря адаптивным реакциям митохондриома в гетеротрофных клетках корня сохраняется энергетический гомеостаз, поддержка которого в космическом полете будет зависеть от поступления субстратов к окислительному фосфорилированию. Установлено, что при субоптимальном освещении растений уровень перестройки ультраструктуры хлоропластов был выражен сильнее, чем при оптимальных условиях освещения. Выдвинуто предположение, что микрогравитация усиливает отрицательное действие субоптимальных условий освещения на основной метаболизм растительных организмов. Обсуждаются перспективы дальнейших исследований в этой области и некоторые прикладные аспекты создания ростовых камер для культивирования растений на борту космических летательных аппаратов |
| Ключевые слова: альтернативная оксидаза, дыхание, митохондрии, ультраструктура, хлоропласты |
References:
1. Климчук Д.О. Структурно-функціональні особливості мітохондрій в статоцитах коренів сої за умов мікрогравітації // Цитология и генетика.— 2007.— 41, N 1.— C.30 —35.
2. Baldwin K.M., Herrick R.E., McCue S.A. Substrate oxidation capacity in rodent skeletal muscle: effects of exposure to zero gravity // J. Appl. Physiol.— 1993.—75 .— P.2466 —2470.
3. Bingham G.E., Levinskikh M.A., Sytchev V.N. Effects of gravity on plant growth // J. Gravit. Physiol.— 2000.— 7.— Р.5 —8.
4. Brykov V. Clinorotation аffects the ultrastructure of pea root mitochondria // Micrograv. Sci. Technol.— 2011.— 23.– P.215 —219.
5. Brykov V.O., Shugaev A.G., Generozova I.P. Ultrastructure and metabolic activity of pea mitochondria under clinorotation // Cytology and Genetics.— 2012.— 46.— P.144—149.
6. Carde J.-P. Electron microscopy of plant cell membranes // Methods Enzymol./ Eds L.Packer, R.Douce.— New York: Academic Press Inc.,1987.— 148.— P.599—622.
7. Chance B.,Williams G.R. The respiratory chain and oxidative phosphorylation // Adv. Enzymol.— 1956.— 17.— P.65— 134.
8. Ferl R., Wheeler R., Levine H.G., et al. Plants in space // Curr. Opin. Plant Biol.— 2002.— 5.— Р.258— 263.
9. Jeong J., Guerinota M.L. Homing in on iron homeostasis in plants // Trends Plant Sci.— 2009.— 14.— P.280 — 285.
10. Jiao S.X., Hilaire E., Paulsen A.G., et al. Brassica rapa plants adapted to microgravity with reduced photosystem I and its photochemical activity // Physiol. plant.— 2004.— 122.— P.281— 291.
11. Kochubey S.M., Adamchuk N.I., Kordyum E.L., et al. Microgravity effects the photosynthetic apparatus of Brassica rapa L.// Plant Biosystems.— 2004.— 138.— Р.1 — 9.
12. Lambers H. Respiration in intact plant tissues:its regulation and dependence on environmental factors, metabolism and invading organisms // Higher Plant Cell Respiration / Еds R.Douce, D.A.Day.— Berlin: Springer,1985.— 18.— P.202— 247.
13. Lambers H., Scheurwater I., Atkin O.K. Respiratory patterns in roots in relation to their functioning // Plant Roots: The Hidden Half / Eds Y.Waisel, A.Eshel, V.Kafakki.— New York: Marcel Dekker, 1996.— P. 323 — 362.
14. Liao J., Liu G., Monje O., Stutte G.W., et al. Induction of hypoxic root metabolism results from physical limitations in O 2 bioavailability in microgravity // Adv.Space Res.— 2004.— 34.— Р.1579— 1584.
15. Małecka A., Derba-Maceluch M., Kaczorowska K., et al. Reactive oxygen species production and antioxidative defense system in pea root tissues treated with lead ions: mitochondrial and peroxisomal level // Acta Physiol. Plant.— 2009.— 31.— Р. 1065— 1075.
16. Merkys A.J., Laurinavicius R.S., Svegzdiene D.V. Plant growth, development and embryogenesis during Salyut-7 flight // Adv. Space Res.— 1984.— 4.— P.55— 63.
17. Millar A.H., Whelan J., Soole K.L., et al. Organization and regulation of mitochondrial respiration in plants // Annu. Rev. Plant Biol.— 2011.— 62.— Р.79— 104.
18. Paul A.-L., Wheeler R.M., Levine H.G., et al. Fundamental plant biology enabled by the space shuttle // Amer. J. Bot.— 2013.— 100.— Р. 226— 234.
19. Pfaffl M.W. A new mathematical model for relative quantification in real-time RT-PCR// Nucl. Acids Res.— 2000.— 29.— Р.e45.
20. Plaxton W.C., Podesta F.E. The functional organization and control of plant respiration // Crit. Rev. Plant. Sci.— 2006.— 25.— P.159— 198.
21. Porterfield D.M. The biophysical limitations in physiological transport and exchange in plants grown in microgravity // J. Plant Growth Regul.— 2002.— 21.— Р. 177— 190.
22. Rasmusson A.G., Møller I.M. Mitochondrial electron transport and plant stress // Adv. Plant Biol.— 2011.— 1.— Р. 357— 381.
23. Rhoads D.M., Subbaiah C.C. Mitochondrial retrograde regulation in plants // Mitochondrion.— 2007.— 7.— Р. 177— 194.
24. Saha G.C., Vandemark G.J. Evaluation of expression stability of candidate references genes among green and yellow pea cultivars (Pisum sativum L.) subjected to abiotic and biotic stress // Amer. J. Plant Sci.— 2012.— 3.— Р. 235— 242.
25. Shenkman B.S., Nemirovskaya T.L., Belozerova I.N., et al. Mitochondrial adaptations in skeletal muscle cells in mammals exposed to gravitational unloading // J. Grav. Physiol.— 2002.— 9.— P. 159— 162.
26. Slocum R.D., Gaynor J.J., Galston A.W. Cytological and ultrastructural studies on root tissues // Ann. Bot.— 1984.— 54.— P. 65— 76.
27. Stein T.P., Schlutera M.D, Galante A.T., et al. Energy metabolism pathways in rat muscle under conditions of simulated microgravity // J. Nutr. Biochem.— 2002.— 13.— P. 471— 478.
28. Stout S.C., Porterfield D.M., Briarty L.G., et al. Evidence of root zone hypoxia in Brassica rapa L.grown in microgravity // Int. J. Plant Sci.— 2001.— 162.— Р. 249— 255.
29. Stutte G.W., Monje O., Hatfield R.D., et al. Microgravity effects on leaf morphology, cell structure,carbon metabolism and mRNA expression of dwarf wheat // Planta.— 2006.— 224.— Р.1038 —1049.
30. Sychev V.N., Levinskikh M.A., Gostinsky S.A., et al. Spaceflight effects on consecutive generations of peas grown onboard the Russian segment of the International Space Station // Acta Astronaut.— 2007.— 60.— P.426— 432.
31. Talalaiev O., Korduym E. Expression of small heat shock protein (sHSP)genes in the garden pea (Pisum sativum) under slow horizontal clinorotation // Plant Signaling and Behavior.— 2014.— 9.— Published online: 30 Apr 2014.
32. Tripathy B.C., Brown C.S., Levine H.G., et al. Growth and photosynthetic responses of wheat plants grown in space // Plant Physiol.— 1996.— 110.— P. 801— 806.
33. Van Aken O., Giraud E., Clifton R., et al. Alternative oxidase: a target and regulator of stress responses // Physiol. plant.— 2009.— 137.— Р. 354— 361.
34. Wolff S.A., Coelho L.H., Zabrodina M., et al. Plant mineral nutrition,gas exchange and photosynthesis in space: A review // Adv. Space Res.— 2013.— 51.— P.465— 475.