THE INFLUENCE OF HIGH TEMPERATURES ON SOME PHYSIOLOGICAL INDICES AND THE CONTENT OF HSP70, BiP, IRE1 GENES mRNA IN WHEAT LEAVES

Abstract

Исследовали влияние высоких температур на рост листьев, их оводненность, теплоустойчивость клеток листьев и содержание мРНК генов HSP70, BiP, IRE1 у недельных проростков озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Московская 39. Установлено, что температура 33 °С не вызывает существенных изменений в ростовых процессах листьев, приводит к небольшому повышению теплоустойчивости и не влияет на оводненность тканей листа, т. е. действует на растения условно как «мягкий» стресс. Температура 37 °С приводила к большему торможению роста листьев и более быстрому повышению теплоустойчивости растений, но также не влияла на оводненность тканей листа, т. е. действовала как «средний» стресс. Воздействие температуры 43 °С вызывало «жесткий» стресс, который приводил к полной остановке роста листьев, снижению оводненности тканей листа и теплоустойчивости, а через 3 сут-к гибели растений. При действии всех изученных температур-33, 37 и 43 °С-в клетках листьев проростков зафиксированы определенные изменения уровня транскриптов генов HSP70, BiP, IRE1, кодирующие белки, которые участвуют в упаковке белковых молекул. Причем характер изменения содержания мРНК генов BiP и IRE1 зависел от абсолютного значения используемой в эксперименте температуры. Изучение динамики содержания транскриптов генов BiP и IRE1, рассматриваемых в качестве маркеров стресса эндоплазматического ретикулума (ЭР-стресса), показало, что при 33 °С их уровень снижается и, следовательно, развитие ЭР-стресса не происходит. Усиление интенсивности высокотемпературного воздействия до 37 °С, напротив, приводило к накоплению транскриптов этих генов, видимо, отражая начальное развитие ЭР-стресса. Температура 43 °С, очевидно, также вызывала развитие ЭР-стресса, и при этом первоначально тоже наблюдалось накопление транскриптов гена BiP, но из-за отсутствия неотъемлемого компонента IRE1 система контроля качества белка в этом случае, по-видимому, не могла работать полноценно. Исходя из полученных данных сделан вывод, что изменение содержания мРНК генов HSP70, BiP и IRE1 играет важную роль в развитии теплоустойчивости растений пшеницы и защите клеток от ЭР-стресса, обусловленного действием высоких температур. К л ю ч е в ы е с л о в а: высокие температуры; Triticum aestivum L.; теплоустойчивость; оводненность; накопление транскриптов генов HSP70, BIP, IRE1. I. A. Nilova, A. F. Titov, L. V. Topchieva. THE INFLUENCE OF HIGH TEMPERATURES ON SOME PHYSIOLOGICAL INDICES AND THE CONTENT OF HSP70, BiP, IRE1 GENES mRNA IN WHEAT LEAVES The effect of high temperatures on the growth of leaves, their water content, heat tolerance and dynamics of HSP70, BiP, IRE1 genes transcription was investigated in 7-day-old