Анотація до роботи:

Кундельчук О.П. Вплив аміпрофосметилу і трифлюраліну на стан мікротрубочок, поділ клітин і ріст коренів у чутливих та стійких до цих гербіцидів рослин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.11 - цитологія, гістологія - Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Київ, 2002.

За темою дисертації захищається 18 наукових робіт.

У дисертаційній роботі проведено дослідження участі мікротрубочкових структур клітин коренів у формуванні свелінгової реакціі і порушенні поділу клітин у присутності фосфороамідних (аміпрофосметил) та динітроанілінових (трифлюралін) гербіцидів на підставі порівняння особливостей росту коренів, поділу клітин і організації мікротрубочок в чутливих і стійких до цих речовин рослинах. Встановлені цитологічні механізми формування свелінгу в меристематичній зоні і в зоні елонгації коренів, з`ясовано роль в цих процесах кортикальних мікротрубочок. Досліджено участь мітотичних мікротрубочок у формуванні метафазного блоку і встановлено їх роль у відносній швидкості виходу клітин коренів з метафазного блоку. На підставі аналізу результатів морфометричних і кількісних цитологічних досліджень показана перехресна стійкість до фосфороамідних і динітроанілінових гербіцидів у мутантних по b-тубуліну рослин і встановлено, що генетично обумовлені зміни структури тубуліну можуть забезпечувати кількісні відмінності у відповіді клітин коренів на дію речовин з антимікротрубочковою активністю.

У дисертаційній роботі проведено дослідження участі мікротрубочкових структур клітин коренів у формуванні свелінгової реакціі і порушенні поділу клітин у присутності фосфороамідних (АПМ) та динітроанілінових (трифлюралін) гербіцидів на підставі порівняння особливостей росту коренів, поділу клітин і організації мікротрубочок у чутливих і стійких до цих речовин рослин.

1. Показано, що ступінь збільшення діаметру коренів у відповідь на обробку АПМ або трифлюраліном в діапазоні концентрацій від 0,1 до 10 мкМ є вищим у чутливих до цих гербіцидів рослин порівняно зі стійкими лініями і корелює з більшим ступенем пошкодження кортикальних мікротрубочок.

2. Встановлено, що формування свелінгу в зоні елонгації коренів N. plumbaginifolia у відповідь на обробку АПМ (1 мкМ) пов`язане з порушенням полярного росту клітин, ступінь якого є вищим у чутливих до АПМ рослин порівняно зі стійкою лінією: якщо в чутливих рослин в умовах обробки АПМ клітини зони елонгації залишались майже сферичної форми з індексом форми 0,81±0,04, то в стійкої лінії клітини набували розширено-циліндричної форми з індексом форми 0,48±0,05.

3. Показано, що формування свелінгу в меристематичній зоні коренів N. plumbaginifolia, оброблених АПМ (1 мкМ), пов`язане зі збільшенням розмірів клітин, яке супроводжується пропорційним збільшенням розмірів їх ядер. Рівень прояву цих процесів є вищим у чутливих до АПМ рослин порівняно зі стійкою лінією: в умовах обробки АПМ площі повздовжніх зрізів клітин чутливих рослин збільшувались в 1,94 рази порівняно з необробленим контролем, тоді як в стійкої лінії – тільки в 1,35 рази.

4. Встановлено, що рівень накопичення клітин в метафазі мітозу в коренях рослин, оброблених АПМ або трифлюраліном в діапазоні концентрацій від 0,1 до 10 мкМ є вищим в чутливих до цих гербіцидів рослин порівняно зі стійкими лініями і корелює з більшим ступенем пошкодження мітотичних мікротрубочкових структур. Показано, що відносна швидкість виходу рослинних клітин з метафазного блоку шляхом утворення реститутивних ядер при обробці АПМ або трифлюраліном пов`язана з рівнем цілісності мітотичних мікротрубочкових структур.

5. Встановлено, що формування метафазного блоку починається при порогових концентраціях АПМ, які є вищими для стійких ліній порівняно з чутливими рослинами, і цей процес корелює з частковим пошкодженням мітотичних мікротрубочок. У присутності надпорогових концентрацій АПМ або трифлюраліну подальше пошкодження мітотичних мікротрубочок супроводжується зменшенням загальної кількості клітин з мітотичними мікротрубочковими структурами порівняно з кількістю клітин в мітотичному циклі, і у чутливих рослин цей процес виражений більш різко.

6. Показано, що початкові етапи пошкодженя мітотичних і кортикальних мікротрубочок АПМ або трифлюраліном пов`язані з порушенням їх тонкої просторової організаціїї, яке супроводжується утворенням структур з більшим ступенем компактності мікротрубочок.

7. На підставі порівняння ступенів деформації коренів, накопичення клітин у метафазі мітозу і рівнів пошкодження мікротрубочкових структур в клітинах коренів рослин, оброблених АПМ або трифлюраліном, підтверджена перехресна стійкість до трифлюраліну у мутантних по b-тубуліну рослин N. plumbaginifolia, стійких до АПМ, і стійкість до АПМ у мутантних по b-тубуліну рослин N. plumbaginifolia, зі стійкістю до трифлюраліну, що опосередковано свідчить про тотожню природу стійкості рослин до обох типів гербіцидів (наявність спільного сайту їх зв`язування на молекулі тубуліну).

8. В цілому, на підставі результатів морфометричного і кількісного цитологічного аналізів відповіді клітин коренів чутливих і стійких рослин показано, що генетично обумовлені зміни структури тубуліну можуть забезпечити кількісні відмінності у відповіді клітин коренів на дію речовин з антимікротрубочковою активністю.

Публікації автора:

1. Blume Ya.B., Kundel`chuk O.P., Solodushko V.G., Sulimenko V.V., Yemets A.I. Asymmetric somatic hybrids of higher plants resistant to trifluralin // Proc. International Symp. on Weed & Crop Resistance to Herbicides. (R. De Prado, J. Jorrin, L. Garseia Torres and J. Marshall (Eds), University of Cordoba Publ.). - Cordoba (Spain). - 1995. - P.182-185.

2. Емец А.И., Кундельчук О.П., Смертенко А.П., Солодушко В.Г., Блюм Я.Б., Глеба Ю.Ю. Соматические гибриды высших растений с использованием мутанта Nicotiana plumbaginifolia L., устойчивого к амипрофосметилу // Генетика. - 1996. - Т. 32, № 8. - С. 1104-1111.

3. Yemets A.I., Smertencko A.P., Solodushko V.G., Kundel`chuk O.P., Blume Ya.B. Asymmetric somatic hybrids with mutant b-tubulin resistant to amiprophosmethyl // Plant Molecular Biology and Biotechnology, K.K. Tewari and G.S. Singhal (Eds). - Narosa Publishing House, New Delhi, India. – 1997. - P. 220-234.

4. Kundelchuk O.P., Tarasenko L.V., Blume Ya.B. Plant cell proliferation and differentiation disturbances after herbicide treatment // Proc. International Symp. "Environment protection: Modern Studies in Ecology and Microbiology". - Uzhgorod (Ukraine). - 1997. - P. 26-29.

5. Емец А.И., Блюм Я.Б., Смертенко А.П., Кундельчук О.П., Рудас В.А., Глеба Ю.Ю. Получение g-гибридов высших растений с мутантным b-тубулином // Докл. Акад. наук (Россия). - 1997. - Т. 353, № 4. - С. 557-561.

6. Yemets A.I., Kundelchuk O.P., Smertenko A.P., Solodushko V.G., Rudas V.A., Gleba Yu.Yu., Blume Ya.B Transfer of amiprophosmethyl resistance from a Nicotiana plumbaginifolia mutant by somatic hybridization // Theor. Appl. Genet.. - 2000. - Vol. 100. -P. 847-857.

7. Кундельчук О.П., Тарасенко Л.В., Блюм Я.Б. Сравнение действия амипрофосметила на структуру клеток корня у чувствительных и устойчивых к нему линий Nicotiana plumbaginifolia // Физиол. растений. - 2002. - Т. 49, № 3. - С. 425-430.

8. Кундельчук О.П., Малишева Л.В., Ємець А.І., Блюм Я.Б. Вплив аміпрофосметилу на поділ клітин і стан мітотичних мікротрубочок в коренях чутливих і стійких до нього рослин // Доп. НАН України. - 2002. - № 7. - С. 164-170.

9. Yemets A.I., Kundelchuk O.P., Blume Y.B., Gleba Y.Y. Asymmetric somatic hybrids using b-tubulin mutants of Nicotiana plumbaginifolia // Abstr. VIII International Congress of Plant Tissue & Cell Culture. - Firenze (Italy). - 1994. - Р. 101.

10. Malysheva L.V., Kundel`chuk O.P., Yemets A.I., Blume Ya.B., Gleba Yu.Yu. Cell division response to amiprophosmethyl in amiprophosmethyl-resistant plants and their somatic hybrids // Cell Biol. Int. - 1994. - Vol. 18, № 5. - P. 447. (Abstr. IV Eur. Congress of Cell Biology). - Prague (Czech Republic). - 1994. - Р. 447.

11. Blume Ya.B., Yemets A.I., Kundel`chuk O.P., Smertenko A.P., Solodushko V.G., Strashnyuk N.M. Somatic hybrids with mutant tubulin // Abstr. International Symp. "Plant Biotech. & Genetic. Engineering". - Kiev (Ukraine). - 1994. - Р. 9.

12. Blume Ya.B., Yemets A.I., Kundel`chuk O.P., Solodushko V.G. Asymmetric somatic hybrids of higher plants with mutant tubulin // Abstr. International Symp. "Plant Mol. Biol. & Biotech.". - New Delhi (India). - 1994. - Р. 58.

13. Yemets A., Solodushko V., Smertenko A., Kundelchuk O., Blume Ya.B. Antimicrotubular drug-resistant plants and their somatic hybrids with mutant b-tubulin // Abstr. 10th Eur. Cytoskeletal Forum. - Stockholm (Sweden). - 1995. - Р. 71.

14. Kundel`chuk O.P., Yemets A.I., Malysheva L.V., Blume Ya.B. Response of root cells to amiprophosmethyl action in susceptible and resistant plants // Abstr. International Symp. On Biol. of Root Formation & Development. - Jerusalem (Israel). - 1996. - Р. 16.

15. Tarasenko L.V., Kundelchuk O.P., Blume Ya.B. Disturbances of cell differentiation in deformated roots after treatment by herbicides with antimicrotubular action // Biological Bulletin of Poznan. - Vol. 34. - Suppl. - 1997. - P. 52-53.

16. Kundelchuk O.P., Malysheva L.V., Blume Ya.B. The effect of antimicrotubular herbicides on the cells of meristem in sensitive and resistant lines of Nicotiana plumbaginifolia" // Biological Bulletin of Poznan. - Vol. 34. - Suppl. - P. 46.

17. Емец А., Кундельчук О., Солодушко В., Смертенко А., Блюм Я.Б. Стратегия улучшения культурных растений путем переноса генов тубулина, сообщающих устойчивость к гербицидам - разрушителям митоза // Тезисы докладов VII Междунар. конф. "Биология клеток растений in vitro, биотехнология и сохранение генофонда". - Москва (Россия). - 1997. - С. 330.

18. Kundelchuk O.P., Tarassenko L.V., Blume Ya.B. The effects of amiprophosmethyl on the root cell growth and development // Plant Physiol. Biochem. -2000. - Vol. 38. - Suppl. - P. S37.