danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2022-66-3-310-320dan-1069Research ArticleБИОЛОГИЯBIOLOGYГравиметрический анализ полисахаридного состава стебля томата на фоне действия гравитационного и фитогормонального сигналовGravimetric analysis of tomato stems in the perception of a gravitational signalСуховееваС. В.SukhaveyevaS. V.

Суховеева Светлана Владимировна – науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Sukhaveyeva Sviatlana V. – Researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

suhoveevalmbc@mail.ruКабачевскаяЕ. М.KabachevskayaA. M.

Кабачевская Елена Михайловна – канд. биол. наук, заведующий лабораторией

ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Kabachevskaya Alena M. – Ph. D. (Biology), Неad of the Laboratory

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

lmbc@ibp.ogr.byВолотовскийИ. Д.VolotovskiI. D.

Волотовский Игорь Дмитриевич – академик, д-р биол. наук, профессор, гл. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Volotovski Igor D. – Academician, D. Sc. (Biology), Professor, Chief Researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

volotovski@yahoo.comИнститут биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Biophysics and Cell Engineering of the National Academy of Sciences of Belarus202201072022663310320Copyright © Суховеева С.В., Кабачевская Е.М., Волотовский И.Д., 20222022Суховеева С.В., Кабачевская Е.М., Волотовский И.Д.Sukhaveyeva S.V., Kabachevskaya A.M., Volotovski I.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1069

Изучена динамика содержания различных групп полисахаридов клеточной стенки в клетках стеблей томата при развитии ответа растений на гравистимуляцию и фитогормональную обработку. Показано, что гравистимуляция вызывает изменения относительного содержания полисахаридов клеточной стенки стебля в зоне гравитропического изгиба в период времени 3–6 ч. При этом в верхней и нижней частях стебля происходят преиму- щественно разнонаправленные изменения, приводящие в конечном итоге к заметным биохимическим различиям между двумя частями стебля, что и позволяет ему изгибаться за счет неравномерного роста клеток в разных частях стебля. При действии гравистимуляции и эпибрассиностероида эпина изменения в полисахаридном составе проявляются раньше (уже через 1 ч после воздействия) во времени, чем при одиночной гравистимуляции, а при воздействии этефона и гравистимуляции позже (лишь с 6 ч воздействия).

The dynamics of the content of various groups of cell wall polysaccharides in the cells of tomato stems during the development of the plant’s response to gravitational stimulation and phytohormonal treatment was studied. It has been shown that gravitational stimulation causes changes in the relative content of stem cell wall polysaccharides in the zone of gravitropic bending over a period of 3–6 hours. At the same time, predominantly multidirectional changes occur in the upper and lower halves of the stem, which ultimately leads to noticeable biochemical differences between the two parts of the stem, which allows it, in all likelihood, to bend due to an uneven growth of cells in different parts of the stem. Under the action of gravitational stimulation and epibrassinosteroid epine, changes in the polysaccharide composition appear earlier (already 1 hour after exposure) in time than with a single gravitational stimulation, and under the influence of ethephon and gravitational stimulation later (only from 6 hours of exposure).

растения томата (Lycopersicum esculentum L.)гравитропизмполисахаридыэтиленэтефонэпинлигнинцеллюлозапектинtomato (Solanum lycopersicum L.)gravitropismpolysaccharidesethyleneethephonepinelignincellulosepectinАвторы выражают особую благодарность члену-корреспонденту Л. Ф. Кабашниковой за помощь в освоении гравиметрического метода.The authors are very grateful to Corresponding Member L. F. Kabashnikova for help in mastering the gravitational method.ReferencesOlovnikov, А. М. Role of the earth’s motions in plant orientation – planetary mechanism / А. М. Olovnikov // Biochemistry (Moscow). – 2021. – Vol. 86, N 11. – P. 1388–1394. https://doi.org/10.1134/s0006297921110031Olovnikov А. М. Role of the earth’s motions in plant orientation – planetary mechanism. Biochemistry (Moscow), 2021, vol. 86, no. 11, pp. 1388–1394. https://doi.org/10.1134/s0006297921110031Биосинтез целлюлозы: современный взгляд и концепции / В. В. Титок [и др.] // Тр. Белорусского гос. ун-та. − 2007. − Т. 2, № 1. − С. 54–64.Titok V. V., Leontiev V. N., Fedorenko I. V., Kubrak S. V., Yurenkova S. I., Grushetskaya Z. E. Cellulose biosynthesis: a modern view and concepts. Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta [Proceedings of the Belarusian State University], 2007, vol. 2, no. 1, pp. 54–64 (in Russian).Ross, J. J. Auxin, gibberellins and the gravitropic response of grass leaf sheath pulvini / J. J. Ross, C. M. Wolbang // Plant Signal Behav. – 2008. – Vol. 3, N 1. – P. 74–75. https://doi.org/10.4161/psb.3.1.4929Ross J. J., Wolbang C. M. Auxin, gibberellins and the gravitropic response of grass leaf sheath pulvini. Plant Signaling and Behavior, 2008, vol. 3, no. 1, pp. 74–75. https://doi.org/10.4161/psb.3.1.4929Суховеева, С. В. О сопряжении экспрессии генов фосфолипидного, углеводного метаболизма и трансмембранного транспорта растений томата с их реакцией гравитропизма / С. В. Суховеева, Е. М. Кабачевская, И. Д. Волотовский // Молекулярная и прикладная генетика. – 2021. − Т. 31. – С. 31–41.Sukhaveeva S. V., Kabachevskaya E. M., Volotovski I. D. On the coupling of expression of some key genes controlling phospholipid, carbohydrate metabolism and transmembrane transport in tomato plants with their gravitropic reaction. Molekulyarnaya i prikladnaya genetika [Molecular and Applied Genetics], 2021, vol. 31, pp. 31–41 (in Russian).Оленников, Д. Н. Методика определения группового состава углеводного комплекса растительных объектов / Д. Н. Оленников, Л. М. Танхаева // Химия растительного сырья. – 2006. – № 4. − С. 29–33.Olennikov D. N., Tankhaeva L. M. Method of determining the group composition of the carbohydrate complex of plant objects. Khimiya rastitel’nogo syr’ya = Chemistry of Plant Raw Materials, 2006, no. 4, pp. 29–33 (in Russian).Exploring tomato Solanum pennellii introgression lines for residual biomass and enzymatic digestibility traits / G. Caruso [et al.] // BMC Genet. – 2016. – Vol. 17, N 1. − P. 56. https://doi.org/10.1186/s12863-016-0362-9Caruso G., Gomez L. D., Ferriello F., Andolfi A., Borgonuovo C., Evidente A., Simister R., McQueen-Mason S. J., Carputo D., Frusciante L., Ercolano M. R. Exploring tomato Solanum pennellii introgression lines for residual biomass and enzymatic digestibility traits. BMC Genetics, 2016, vol. 17, no. 1, pp. 56. https://doi.org/10.1186/s12863-016-0362-9Hayashi, T. Functions of xyloglucan in plant cells / T. Hayashi, R. Kaida // Molecular Plant. – 2011. − Vol. 4, N 1. – P. 17–24. https://doi.org/10.1093/mp/ssq063Hayashi T., Kaida R. Functions of xyloglucan in plant cells. Molecular Plant, 2011, vol. 4, no. 1, pp. 17–24. https://doi.org/10.1093/mp/ssq063Soybean BRU1 encodes a functional xyloglucan endotransglycosylase that is highly expressed in inner epicotyl tissues during brassinosteroid-promoted elongation / M.-H. Oh [et al.] // Plant Cell Physiol. – 1998. – Vol. 39, N 1. – P. 124–130. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.pcp.a029283Oh M.-H., Romanow W. G., Smith R. C., Zamski E., Sasse J., Clouse S. D. Soybean BRU1 encodes a functional xyloglucan endotransglycosylase that is highly expressed in inner epicotyl tissues during brassinosteroid-promoted elongation. Plant and Cell Physiology, 1998, vol. 39, no. 1, pp. 124–130. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.pcp.a029283Cosgrove, D. J. Catalysts of plant cell wall loosening / D. J. Cosgrove // F1000Research. – 2016. – Vol. 5. – P. 119. https://doi.org/10.12688/f1000research.7180.1Cosgrove D. J. Catalysts of plant cell wall loosening. F1000Research, 2016, vol. 5, p. 119. https://doi.org/10.12688/f1000research.7180.1Шарова, Е. И. Экспансины – белки, размягчающие клеточные стенки в процессе роста и морфогенеза рас тений / Е. И. Шарова // Физиол. растений. – 2007. – Т. 54, № 6. – С. 805–819.Sharova E. I. Expansins: proteins involved in cell wall softening during plant growth and morphogenesis. Russian Journal of Plant Physiology, 2007, vol. 54, no. 6, pp. 713–727. https://doi.org/10.1134/s1021443707060015Expression of an expansin gene is correlated with root elongation in soybean / D.-K. Lee [et al.] // Plant Physiol. − 2003. − Vol. 131, N 3. − P. 985–997. https://doi.org/10.1104/pp.009902Lee D.-K., Ahn J. H., Song S.-K., Choi Y. D., Lee J. S. Expression of an Expansin Gene is Correlated with Root Elongation in Soybean. Plant Physiology, 2003, vol. 131, no. 3, pp. 985–997. https://doi.org/10.1104/pp.009902Screenplay of flax phloem fiber behavior during gravitropic reaction / N. Mokshina [et al.] // Plant Signal Behav. –Mokshina N., Gorshkov O., Ibragimova N., Pozhvanov G., Gorshkova T. Screenplay of flax phloem fiber behavior during gravitropic reaction. Plant Signal and Behavior, 2018, vol. 13, no. 6, art. e1486144. https://doi.org/10.1080/15592324.2018.1486144− Vol. 13, N 6. – Art. e1486144. https://doi.org/10.1080/15592324.2018.1486144Obroucheva N. V. Cell elongation as an inseparable component of growth in terrestrial plants. Russian Journal of Developmental Biology, 2008, vol. 39, no. 1, pp. 13–24. https://doi.org/10.1134/s1062360408010049Обручева, Н. В. Растяжение клеток как неотъемлемая составляющая роста наземных растений / Н. В. Обручева // Онтогенез. – 2008. – Т. 39, № 1. – Р. 15–27. 14. Ethylene in vegetative development: a tale with a riddle / F. Vandenbussche [et al.] // New Phytol. – 2012. – Vol. 194, N 4. – P. 895–909. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2012.04100.xVandenbussche F., Vaseva I., Vissenberg K., Van der Straeten D. Ethylene in vegetative development: a tale with a riddle. New Phytologist, 2012, vol. 194, no. 4, pp. 895–909. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2012.04100.xШарова, Е. И. Клеточная стенка растений / Е. И. Шарова. – СПб., 2004. – 156 с.Sharova E. I. Cell wall of plants. Saint Petersburg, 2004. 156 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.