microbik.ru
1

БИОГЕНЕЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВОЛОКОН РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Т.Е. Чернова, М.В. Агеева, О.П. Гурьянов, В.В. Сальников, Т.А. Горшкова


Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, Казань, chernova.t@mail.ru

BIOGENESIS OF PLANT FIBERS OF DIFFERENT ORIGIN
T.E. Chernova, M.V. Ageeva, O.P. Gurjanov, V.V. Salnikov, T.A. Gorshkova


Kazan Institute of Biochemistry and Biophysics, KSC, Russian Academy of Science, Kazan

Растительное волокно – индивидуальная клетка, характеризующаяся 1) длиной до нескольких десятков миллиметров, 2) чрезвычайно утолщенной клеточной стенкой – до 10 мкм, 3) механической функцией, как основной. Волокна, различные по происхождению и топографии среди других растительных тканей, достаточно широко представлены в вегетативных органах наземных сосудистых растений.

На данный момент существует два основных направления классификации растительных волокон: 1) по происхождению и 2) по расположению среди тканей. По происхождению волокна классифицируют на первичные (формируются из первичной меристемы – прокамбия или перицикла) и вторичные (результат деятельности вторичной меристемы – камбия). Однако в литературе есть некоторые данные о волокнах, развивающихся из клеток верхушечной меристемы апекса или даже протодермы, которые не вписываются в этот тип классификации. Кроме того, само существование перицикла в стебле, как латеральной первичной меристемы, некоторые исследователи ставят под сомнение. По расположению волокна классифицируют на экстраксилярные (к которым относят флоэмные и коровые волокна) и ксилемные (замещающее волокно, волокнистые трахеиды, либриформ, перегородчатый либриформ, желатинозные волокна). Возникает вопрос, куда в данном случае отнести волокна, ассоциированные с проводящими пучками листьев однодольных, или волокна мезокарпия плода ореха кокосовой пальмы. Кроме того, волокна либриформа и желатинозные волокна относят, по данной классификации, к одному типу волокон, несмотря на существование принципиальных различий в составе, а, следовательно, и механизмах формирования их клеточной стенки. Наглядно видно, что ни то, ни другое направление классификации не является исчерпывающим. Базисом для создания классификации должны являться данные о биогенезе волокна, его онтогенетической связи с окружающими тканями, закономерностях отложения и биохимическом составе вторичной клеточной стенки.

Детальное изучение биогенеза первичных флоэмных волокон льна позволило установить продолжительность, локализацию и маркерные признаки отдельных стадий их формирования, выявить гены с тканеспецифичным характером экспрессии [1]. Возникает вопрос, в какой степени эти стадии применимы к биогенезу волокон, связанных онтогенетически с другими тканями и формирующихся в результате деятельности принципиально иной меристематической ткани – камбия. C использованием разработанных подходов и методов проведено исследование процессов формирования первичных и вторичных флоэмных волокон стебля конопли. Полученные данные указывают на сходный характер биогенеза первичных волокон льна и конопли: стадии развития разграничены в пространстве и во времени, на стадии утолщения клеточной стенки волокон конопли присутствует высокомолекулярное соединение, аналогичное тканеспецифичному галактану льна (рис. 1). Вторичные волокна стадии проходят те же, однако такой четкой их разграниченности в пространстве, как в случае с первичными волокнами, нет, что связано с продолжающейся деятельностью камбия. В буферорастворимой фракции вторичных волокон также присутствует галактозосодержащий полисахарид с молекулярной массой 2000 кДа, характерной для галактана льна (рис. 1). Отсутствие этого полимера в тканях ксилемы и листьев конопли (рис. 1) свидетельствует о его тканеспецифичной природе. Полученные данные указывают на сходный характер биогенеза волокон, различных по происхождению (образующихся в результате деятельности разных типов меристем, входящих в состав растений из разных таксономических групп).

Использование и дальнейшее усовершенствование разработанных подходов и методов позволит проанализировать биогенез волокон, связанных онтогенетически с другими тканями и входящих в состав других растительных органов. Полученные данные сделают возможным разработать подходы к классификации растительных волокон.
Время элюции, мин

Время элюции, мин



Рис. 1. Результаты анализа различных тканей и органов конопли методом гель - проникающей хроматографии: а) верхняя часть стебля; б) ксилема; в) листья; д) флоэма; е) первичные волокна; ж) вторичные волокна. Г) хроматограмма тканеспецифичного галактана волокон льна. В первичных и вторичных флоэмных волокнах конопли присутствует тканеспецифичный высокомолекулярный полимер, аналогичный тканеспецифичному галактану флоэмных волокон льна.

Список литературы

1. Gorshkova T. A. et al. // Plant Biosystems, 2005. V.139. P. 88-92.