AbstractSeeds of cereals (spring and winter wheat, winter triticale, and winter rye) were treated with products of surface barrier discharge plasma for various times (30 and 60 min) on exposure outside the zone of active discharge. It is established that the seeds of cereals tested differently responded to this treatment, which is probably related to the degree of their stability under oxidative stress conditions. The response to treatment of the seeds occurring outside the active discharge zone is manifested at greater times of exposure than in the case of direct treatment of seeds by the surface discharge products.

Seeds of cereals (spring and winter wheat, winter triticale, and winter rye) were treated with products of surface barrier discharge plasma for various times (30 and 60 min) on exposure outside the zone of active discharge. It is established that the seeds of cereals tested differently responded to this treatment, which is probably related to the degree of their stability under oxidative stress conditions. The response to treatment of the seeds occurring outside the active discharge zone is manifested at greater times of exposure than in the case of direct treatment of seeds by the surface discharge products.

Изучено влияние нанокомпозита селена, инкапсулированного в матрицу каррагинана (НК Se/Кар), на бактерию, вызывающую кольцевую гниль картофеля Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Cms), и растения картофеля in vitro. По данным электронной микроскопии НК Se/Кар состоит из сферических наночастиц селена широкого диапазона размерности, образующих агрегаты. Обнаружено, что нанокомпозит не обладает бактериостатической и антибиопленочной активностью в отношении бактерий Cms. Эксперименты, проведенные на растениях, показали стимулирующее влияние НК Se/Кар на биометрические показатели и снижение негативного эффекта заражения картофеля Cms. Установлено незначительное накопление селена в тканях картофеля после его обработки НК Se/Кар (0.01–0.03% воздушно-сухой массы). Полученные результаты позволяют рассматривать НК Se/Кар как агент для стимуляции развития сельскохозяйственных растений.

Proportions between oxidized and reduced glutathione forms were determined in vacuoles isolated from red beet ( Beta vulgaris L.) taproots. The pool of vacuolar glutathione was compared with glutathione pools in isolated plastids and mitochondria. The ratio of glutathione forms was assessed by approved methods, such as fluorescence microscopy with the fluorescent probe monochlorobimane (MCB), high-performance liquid chromatography (HPLC), and spectrophotometry with 5,5′-dithiobis-2-nitrobenzoic acid (DTNB). The fluorescence microscopy revealed comparatively low concentrations of reduced glutathione (GSH) in vacuoles. The GSH content was 104 μM on average, which was lower than the GSH levels in mitochondria (448 μM) and plastids (379 μM). The content of reduced (GSH) and oxidized (GSSG) glutathione forms was quantified by means of HPLC and spectrophotometric assays with DTNB. The glutathione concentrations determined by HPLC in the vacuoles were 182 nmol GSH and 25 nmol GSSG per milligram protein. The respective concentrations of GSH and GSSG in the plastids were 112 and 6 nmol/mg protein and they were 228 and 10 nmol/mg protein in the mitochondria. The levels of GSH determined with DTNB were 1.5 times lower, whereas the amounts of GSSG were, by contrast, 1.5–2 times higher than in the HPLC assays. Although the glutathione redox ratios depended to some extent on the method used, the GSH/GSSG ratios were always lower for vacuoles than for plastids and mitochondria. In vacuoles, the pool of oxidized glutathione was higher than in other organelles.

The composition of vacuolar membrane phospholipids in the taproot of red beet (Beta vulgaris L.), cv. Modana, was determined at normal conditions and under different types of stress (hypo- and hyperosmotic and oxidative stress). The experiments have shown that, among vacuolar membrane phospholipids in red beet taproot, phosphatidylcholines and phosphatidylethanolamines dominated and accounted for 70% of total phospholipids. It is interesting that the content of phosphatidic acid was high (20% of total phospholipids of the vacuolar membrane). Stress effects brought about changes in the composition of membrane phospholipids, which may be an element of phenotypic adaptation. Under hypoosmotic stress, reliable changes in the content of phosphatidic acid were observed, hyperosmotic stress was associated with changes in the level of phosphatidylcholines and phosphatidylinositols, and oxidative stress was notable for changes in the content of phosphatidylethanolamines and phosphatidylserines. The most significant changes were observed in the classes of phospholipids that may be involved in structural modification of membranes associated with transformation of their bilayer lamellar structure into hexagonal. These phospholipids comprise phosphatidic acid, phosphatidylcholines, and phosphatidylethanolamines. Revealed changes in the content of these phospholipids may alter the ratio between lamellar bilayer and nonbilayer hexagonal lipid structures in the vacuolar membrane and act as an important adaptation mechanism ensuring protection against stress.

Присутствие липид-белковых микродоменов (рафтов) в биологических мембранах считается доказанным. Состав липидов и белков в них существенно зависит от природы мембраны и способа ее выделения. Проведен сравнительный анализ липидного состава микродоменов вакуолярной мембраны, выделенных детергентным и бездетергентным методами. Мембранные микродомены, выделенные с использованием детергентов, относятся к рафтовым структурам, которые в последнее время активно изучаются. Однако нативность этих структур вызывает большие сомнения, поэтому для выделения микродоменов был использован также более мягкий бездетергентный метод. Показано, что микродомены, выделенные из тонопласта без детергентов, по липидному составу существенно отличаются от выделенных с помощью Тритона Х-100. Это не позволяет отнести их к рафтам, несмотря на их расположение в той же опалесцирующей зоне сахарозного градиента, что и рафтов, выделенных с Тритоном Х-100. Известно, что отличительной особенностью рафтов является преобладание стеринов и сфинголипидов, однако во фракции микродоменов, выделенных без детергента, это не наблюдалось. Полученные результаты доказывают, что выделенные разными способами мембранные структуры в зависимости от наличия или отсутствия детергента представляют собой различные микродомены, которые могут иметь специфические функции.

С целью изучения роли вакуоли в адаптационных механизмах растительной клетки исследовали динамику биофизических характеристик вакуолярной мембраны под влиянием окислительного стресса. Методом конфокальной микроскопии с использованием флуоресцентных зондов (АНС и лаурдана) показано, что при окислительном стрессе изменяются биофизические характеристики мембраны, а именно, увеличивается микровязкость липидного матрикса вакуолярной мембраны. Одновременно на 40–45% снижается транспортная активность Н+-ATP-азы тонопласта. Окислительный стресс повышал в 2 раза интенсивность флуоресценции зонда АНС при взаимодействии с вакуолярной мембраной, вероятно, вследствие возникновения структурных дефектов в виде неспецифических мембранных пор. Методом цейтраферной видеосъемки показано, что в условиях окислительного стресса значительно уменьшается время полураспада вакуолей, зависящее от интенсивности стресса.

Мембраны клеток структурно неоднородны и содержат липид-белковые микродомены (рафты), в которых протекают сигнальные и транспортные процессы. Организация и свойства рафтов в растительных клетках изучены недостаточно. В данной работе исследовались рафты вакуолярной мембраны клеток корнеплодов столовой свеклы. Рафт-содержащие фракции мембран выделяли детергентным и бездетергентным методами. С помощью спектроскопических и хроматографических методов определено общее содержание белков, липидов и насыщенных жирных кислот. Степень упорядоченности липидной фазы оценивали с использованием флуоресцентного зонда лаурдана и конфокальной микроскопии. Показано, что бездетергентные препараты содержат значительно больше белков, примерно то же количество липидов и меньше насыщенных жирных кислот, чем рафты, выделенные с использованием Тритона Х-100. Упорядоченность липидной фазы была выше в рафтах, выделенных с Тритоном Х-100. Таким образом, примененные методические подходы позволяют выделять рафты из вакуолярной мембраны, оценивать их физико-химические свойства и выявлять различия характеристик препаратов, полученных разными методами.

The study was focused on the impact of growth and resistance biostimulator -triethanolamine (TEA) and its derivatives (methyl-, chloromethyl-and ethoxysilatranes, MS, CMS and ES respectively) in low and superlow concentrations on stability of vacuolar membrane. Triethanolamine and chloromethylsilatran in the lowest examined concentration (10(-13) M), were found to enhance vacuole membrane stability as compared to control. TEA and CMS in -10(-13) M were presumed to positively affect plant growth and development.