1

1
2
Предыдущие печатные издания книги “Выделительная
функция высших растений”
Авторы монографии – Рощина
Виктория Владимировна, доктор
биологических наук, ведущий
научный сотрудник Федерального
Государственного Бюджетного
Учреждения Науки Института
биофизики клетки Российской
Академии Наук,
Рощина Валентина Дионисьевна,
профессор, доктор биологических
наук.
Основные исследования,
опубликованные на русском и
английском языках, посвящены
растительным выделениям: составу,
механизмам действия, включая
хемосигнализацию в межклеточной
коммуникации
Электронная версия монографии-учебного пособия «Выделительная функция высших растений»
подготовлена под редакцией проф. А.Ю.Буданцева в Электронном издательстве «Аналитическая
микроскопия» (рег. Свидетельство Эл № 77- 6072 Министерства РФ по делам печати, телерадиовещания
и средств массовой информации от 4 февраля 2002 г.)
Администратор Сервера http://cam.psn.ru : А.Б.Петров
© Электронное издательство “Аналитическая микроскопия”
Рецензенты:
Попов В.И., главный научный сотрудник Учреждения Российской Академии Наук Института
биофизики клетки РАН, доктор биологических наук, профессор Пущинского госуниверситета,
Новицкий Ю.И., ведущий научный сотрудник Учреждения Российской Академии Наук
Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, доктор биологических наук,
Новицкая Г.В., старший научный сотрудник Учреждения Российской Академии Наук
Института физиологии растений им. К.А. Тимирязевa РАН, кандидат биологических наук
Аннотация
Выделительная активность растений является проявлением фундаментальных свойства
всех живых организмов в виду необходимости иметь возможность обмена веществами и
энергией с окружающей средой. Электронная монография представляет собой обобщение
данных мировой литературы об экскреторной деятельности высших растений и
иллюстрацию многих аспектов проблемы собственными экспериментальными данными
авторов. Издание представляет интерес для исследователей и преподавателей Вузов
биологических специальностей. Оно может использоваться в качестве учебного материала
в соответствующих курсах биофизики, физиологии, биохимии и экологии растений, а
также фармакологии. Книга является также основой спецкурса ”Выделительная функция
растений”. В ней рассматриваются клеточные аспекты секреции, внутритканевой и
внешней секреции, газоэкскреции и экскреции веществ в экстремальных условиях, а также
биологические эффекты растительных экзометаболитов. Секреторная функция
рассматривается на клеточном, тканевом и организменном уровнях. Описаны
выделительные структуры, химическая природа, биохимические пути синтеза
растительных экскретов в норме и стрессовом состоянии, определена их роль в общей
системе регуляции растений. Рассмотрено значение фитоэкскретов как фитонцидов,
аллелохимикатов, природных пестицидов и регуляторов роста.
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к электронному изданию
Введение
Глава 1. Клеточные аспекты выделительной деятельности растений
1.2. Компартментация продуктов обмена и механизмы их секреции
1.2.1. Основные продукты секретов и их компартментация в
клетке
1.2.2. Экзоцитоз
1.2.3. Внешняя и внутренняя секреция
1.3. Секреция в свободное пространство клетки
1.4. Секреция в вакуоль.
1.5. Идиобласты
1.6. Секретирующие микроспоры
Заключение
5
7
9
9
Глава 2. Внутритканевая секреция
2.1. Воздухоносная система растений.
2.2. Внутренние газы
2.2.1. Углекислый газ
2.2.2. Этилен
2.2.3. Другие летучие соединения
2.2.4. Транспорт внутренних газов
2.3. Внутритканевые секреторные структуры
2.3.1. Секреция смол.
2.3.2. Млечный сок и млечники
2.3.3. Секреция камеди и эфирных масел.
Заключение
Глава 3. Внешняя секреция
3.1. Выделение растворов при гуттации
3.2. Солевые железки и секреция неорганических солей.
3.3. Секреция нектара
3.4. Выделение углеводов
3.5. Секреция протеинов
3.6. Выделение эфирных масел
3.7. Секреция смол
3.8. Секреция фенолов
3.9. Секреция алкалоидов
3.10. Секреция аминов стрекательными волосками
Заключение
Глава 4. Газоэкскреция
4.1. Пути выделения газов
4.2. Летучие выделения как сложные комплексы веществ
4.3. Компоненты газообразных экскретов.
4.3.1. Короткоцепочные углеводороды
4.3.2. Изопрен и терпеноиды
4.3.3.Альдегиды и кетоны
4.3.4. Низкомолекулярные спирты
4.3.5. Летучие амины
4.3.6. Окись углерода
4.3.7. Окислы азота и аммиак
4.3.8. Водород и сероводород
4.3.9. Озон
38
40
40
45
46
50
53
59
59
65
77
85
87
87
92
99
113
118
125
143
149
161
164
169
170
171
175
182
182
184
191
195
199
201
203
205
206
10
11
12
17
19
23
33
37
4
4.4.Значение газоэкскреции
Заключение
Глава 5. Вымывание.
5.1. Клеточная стенка как фаза вымывания
5.2. Выщелачивание солей
5.3.Вымывание органических соединений
5.4. Зависимость вымывания от внешних факторов, фазы
развития и анатомического строения растений
5.5.Физиологическое значение вымывания
Заключение
Глава 6. Выделение веществ при экстремальных воздействиях
6.1. Повреждение мембран при стрессах
6.2. Стрессовые метаболиты
6.2.1. Этилен
6.2.2. Этан и другие простейшие углеводороды
6.2.3. Терпеноиды
6.2.4. Спирты
6.2.5. Альдегиды
6.2.6. Цианистый водород.
6.2.7. Фенолы
6.2.8. Азотсодержащие соединения
6.2.9. Производные липидов и жирных кислот
6.2.10.Фитоалексины
Заключение
Глава 7. Биологические эффекты растительных выделений
7.1. Ростовые явления. Деструкция клеток.
7.1.1. Деление и элонгация клеток.
7.1.2. Прорастание пыльцы
7.1.3. Деструктивные изменения клеток
7.2. Клеточные мембраны как мишени действия растительных
экскретов
7.3. Белковые компоненты мембран в хемосигнализации
7.4. Энергетические реакции
7.5. Метаболические процессы
7.6. Проблемы и перспективы использования растительных
экскретов
7.6.1. Устойчивость растений к патогенам
7.6.2. Химические взаимодействия растение - насекомое,
растение - растение
7.6.3. Использование в медицине
Заключение
Общее заключение
Литература.
207
209
210
211
215
216
226
229
231
232
232
235
235
240
243
246
248
250
253
257
264
267
272
273
274
274
280
286
288
290
294
301
303
303
305
308
310
311
318
5
Предисловие к электронному изданию
Выделительной функции растений были посвящены первая монография на русском языке,
вышедшая в 1989 году в издательстве “Наука”, и второе ее расширенное издание 1993 года
на английском языке, опубликованное в издательстве “Springer-Verlag”. Оба издания
цитируются исследователями различных лабораторий в России и зарубежом и
используются в лекционной практике преподавателей ВУЗОВ. Прошло время, стали
классическими сделанные в двадцатом веке работы пионеров исследований экскреторной
системы растений – Б.П. Токина, Г.Молиша, А.Фрей-Висслинга, Г. Грюммера, Э.Райса,
А.Д. Гродзинского, В.П. Иванова, М.В. Колесниченко и др. Появилась необходимость
подготовить
новое
издание,
включающее
последние
достижения
в
изучении
выделительной функции, и сделать общедоступными знания в этой области науки.
Рассматривая развитие исследований по проблеме выделительной функции высших
растений за последние годы, следует отметить ряд достижений. Прежде всего, благодаря
развитию микроскопической техники (люминесцентной и конфокальной микроскопии и
др.) расширились и углубились знания о структуре и функциях выделительных органов и
отдельных специализированных секреторных клеток. Состав секреторных клеток растений
как источников биологически активных веществ подробно изучается биохимиками и
химиками на изолированных секреторных органах. В первое десятилетие двадцать первого
века достижения генной инженерии были впервые применены для анализа генов,
кодирующих образование компонентов секретов и формирование секреторных клеток.
Умножились и знания о химической природе экскретируемых веществ, известных как
вторичные соединения, и их месте в основных метаболических путях, хотя они еще
специально не рассмотриваются как экзометаболиты и не уделено внимания их
физиологической роли. Однако фармакологи стали уделять большее внимание структуре и
содержимому секреторных клеток лекарственных растений.
Появились новые сведения о взаимодействии экзометаболитов, экскретируемых
секреторными клетками, как хемосигнальных веществ с воспринимающими клетками
других организмов. Возникли и развиваются представления о хемосигнализации и
регуляции с помощью таких соединений, как нейротрансмиттеры, терпены и др. Эти
представления широко внедряются в области аллелопатии (химического взаимовлияния
организмов в биоценозе) и медицины. Явление аллелопатии впервые описано для
растений, но в настоящее время стало общебиологической проблемой для всех живых
организмов – от микроорганизмов до растений и животных. Широко распространены в
медицине представления о необходимости для человека и животных использования в
лечебных целях фитонцидов и лекарственных соединений, выделяемых секреторными
6
клетками растений. Комплексы таблеток из смесей трав с фитонцидными свойствами
выпускаются в Японии и для ветеринарии.
Все эти достижения, так или иначе, формируют необходимость рассмотреть
выделительную функцию растений как самостоятельные разделы физиологии, биофизики
и биохимии растений, что отражено в третьем печатном издании нашей монографии 2012
года в Академическом Издательстве Lambert. Параллельно для учебных и познавательных
целей широкой аудитории нам представлялось необходимым опубликовать данный
материал с цветными иллюстрациями в электронном виде в качестве учебного пособия.
7
ВВЕДЕНИЕ
Выделительная деятельность растения является проявлением основного свойства
жинвых организмов - постоянного обмена веществ и энергии с окружающей средой. Взяв
за основу классификации метаболические процессы, Фрей-Висслинг [Frey-Wyssling,
1935] разделил продукты выделительной деятельности организмов на рекреты, секреты и
экскреты. Рекретами названы вещества, которые после поглощения из внешней среды, не
подвергаются изменениям в процессе клеточного метаболизма (вода, соли). Секреты
являются продуктами ассимиляции, и для их образования и выделения требуется затрата
энергии клеточного метаболизма. Экскреты - конечные продукты обмена веществ,
неиспользуемые больше в метаболизме. В соответствии с этими названиями именуются и
процессы выделения, что можно проиллюстрировать схемой:
Однако применительно к растениям классификация не является совершенной и, как
справедливо замечает Тьюки [Тukey, 1970], многие авторы испытывают затруднения при
ее использовании. Так, например, соединения, обычно относящиеся к экскретам
(эфирные масла, оксалаты, смолы), как доказано с помощью меченых атомов, могут
вовлекаться в клеточный метаболизм и, следовательно, не удовлетворяют основной
характеристике
этой
группы.
Затруднительно
отнести
к
какой-нибудь
группе
газообразные соединения, которые накапливаются во внутренней воздухе растения и при
определенных условиях выделяются с водяным паром [Новицкая, 1966; Рощина, 1971,
1973а], а также многие другие соединения, о путях образования которых и их функциях
пока ничего или очень мало известно. Поскольку практически трудно определить, к
какой группе следует отнести то или иное вещество, многие ботаники все выделяемые
растениями вещества называют обобщенно или секретами, или экскретами [Эсау, 1969].
Изучая
роль
растительных
выделений,
были
сделаны
попытки
разделить
выделяемые продукты по их происхождению и способу действия. Наибольшей
известностью пользуется классификация Б.П. Токина [Токин, 1957], которому
принадлежит термин “фитонциды”, Г. Грюммера [Грюммер,1957], А.М. Гродзинского
[Гродзинский, 1965]. Здесь мы их не рассматриваем, так как в научной литературе
указанные системы обсуждались уже неоднократно.
После второго Всесоюзного симпозиума по проблеме летучих биологически
активных соединений биогенного происхождения в 1971 г. для обозначения растительных
8
выделений
стал
широко
использоваться
термин
экзометаболиты,
под
которыми
подразумевают органические соединения, выделяемые высшими и низшими растениями в
окружающую среду в процессе нормальной жизнедеятельности [Рощина, 1974; Тамбиев,
1984]. Продукты лизиса и повреждения клеток, которые также обладают хорошо
выраженным
физиологическим
действием,
предложено
называть
внеклеточными
продуктами [Тамбиев, 1984]. Мы считаем нужным указать, что и эта терминология только
до некоторой степени является удовлетворительной, поскольку трудно в природных
условиях отличить экзометаболиты от внеклеточных продуктов. Как справедливо
утверждает Б. П. Токин (1957, 1980а), в природе нет не раненных растений. Для веществ
выделяющихся при экстремальных воздействиях, в настоящее время используется термин
”стрессовые метаболиты”. Таким образом, в литературе нет устоявшейся классификации
растительных выделений, и все предложенные термины, по-видимому, могут использоваться
на равных основаниях.
Выделительные системы рассматриваются на клеточном уровне в одиночных клетках
и в специализированных многоклеточных структурах, как показано на схеме:
9
Глава 1. КЛЕТОЧНЫЕ АСПЕКТЫ ВЫДЕЛИТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
РАСТЕНИЙ
1.1. ЗНАЧЕНИЕ СЕКРЕТОРНОГО ПРОЦЕССА ДЛЯ КЛЕТКИ
Основные физиологические функции клетки сосредоточены в цитоплазме с включенными в
нее органеллами. Эта активная часть клетки отграничена от оболочки внешней
цитоплазматической мембраной - плазмалеммой, а от вакуоли - внутренней мембраной,
называемой тонопластом. Если в процессе метаболизма возникает избыток какого-либо
соединения (который может привести к нарушениям нормально протекающих реакций), то
избыточные метаболиты эвакуируются путем диффузии или активного механизма через
плазмалемму или тонопласт. В первом случае секретируемое соединение попадает в
свободное (лежащее вне объема, ограниченного плазмалеммой) пространство клетки, во
втором – в вакуоль.
Таким образом, из сферы активного метаболизма выводятся вещества, которые могли бы
нарушить клеточный гомеостаз. Внутриклеточная секреция - эволюционно обусловленный
путь удаления избытка метаболитов. Она возникла, по-видимому, в связи с развитием
наземного образа жизни, приведшего к появлению массивных форм растений, что
ограничило способность клеток выделять продукты обмена в окружающую среду.
Появилась тенденция к сохранению побочных продуктов внутри самих клеток - в вакуолях
или в свободном пространстве клетки [Schnepf, 1969].
Для понимания выделительной функции важно познакомиться с представлениями о
природе секретов, их компартментации в клетке, механизмах выделения через мембраны, а
также рассмотреть особенности секреторного процесса любой и специализированной
секреторной клетки.
Основные
физиологические функции клетки сосредоточены в цитоплазме с
включенными в нее органеллами. Эта активная часть клетки отграничена от оболочки
внешней цитоплазматической мембраной - плазмалеммой, а от вакуоли - внутренней
мембраной, называемой тонопластом. Если в процессе метаболизма возникает избыток
какого-либо соединения (который может привести к нарушениям нормально протекающих
10
реакций), то избыточные метаболиты эвакуируются путем диффузии или активного
механизма через плазмалемму или тонопласт. В первом случае секретируемое соединение
попадает в свободное (лежащее вне объема, ограниченного плазмалеммой) пространство
клетки, во втором – в вакуоль. Таким образом, из сферы активного метаболизма выводятся
вещества, которые могли бы нарушить клеточный гомеостаз.
1.2. КОМПАРТМЕНТАЦИЯ ПРОДУКТОВ ОБМЕНА И МЕХАНИЗМЫ ИХ
СЕКРЕЦИИ.
Выделяемые в секреторном процессе вещества разнообразны по своей химической
природе. Это - прежде всего продукты первичного обмена - углеводы, белки, гормоны,
необходимые для роста и развития. Кроме того, в цитоплазме и органеллах синтезируются
продукты вторичного обмена, которые, как полагают [Haslam, 1985], возникают в
результате ресбалансированного роста, приводящего к появлению избыточного количества
интермедиатов, на накопление которых организм отвечает превращением их до вторичных
соединений.
1.2.1. Основные продукты секретов и их компартментация в клетке.
Вторичные
метаболиты
представлены
в
растениях
огромный
количеством
индивидуальных соединений [Seigler, Price, 1976; Luckner, 1977;1990; Wink, 2010 a, b, Wink
(Ed.) 2010], хотя они образуются на немногих путях обмена веществ (Рис. 1) и их
биогенетическими предшественниками является небольшое число веществ - мевалонат,
ацетил-КоА, коричная кислота и аминокислоты. Количество известных терпеноидов
Рис. 1. Важнейшие классы вторичных метаболитов растений, их биогенетическое происхождение и
приблизительное число известных химических структур. Адаптировано по [Hartmann, 1985].
11
приближается к 5 тысячам, алкалоидов насчитывается 7 тысяч, флавоноидов - около
тысячи и т.д. [Хелдт, 2011]. С каждым годом цифры эти увеличиваются. Присутствие
вторичных метаболитов, как например определенных сесквитерпеновых лактонов, служит
таксономическим признаком в систематике растений [Seamon, 1982; Hegnauer, 1990].
Таблица 1. Компартментация некоторых вторичных метаболитов
Соединения
Алкалоиды
Алкоголи (спирты)
Альдегиды
Амины
Аминокислоты
непротеиногенные
Водород
Гликозинолаты
Дитерпены
Изопрен
Камеди
Кумарины
Метан
Монотерпены
Органические кислоты
Полиацетилены
Поликетиды
Пропан
Сесквитерпены
Слизи
Смолы
Стерины
Таннины
Терпеноиды
Тетратерпены
Тритерпены
Фенилпропаны простые
Флавоноиды
Цианогенные гликозиды
Этан
Этилен
Эфиры
Места
образования
Х (13); Ц (12)
Ц (7);
Мк (7);
Х (13);
Х (13);
Х (15);
Х (13);
Х (13);
Х (1,6);
ЭР (14); В (14)
Л (3,11); М(11) ;
Х (13)
М (8)
Х (13);
Х (13);
Х (9);
Х (13);
АГ (16)
Х (13);
В (1);
Х (1); Л (3)
Х (13);
Х (13);
Х (13);
Х (1,4,5)
ЭР (1,10)
Х (9)
Х (9);М (2)
-
Компартмент
В (1,8) ; ЭР (1)
В (1)
В (1)
В (1)
В (1)
В (1)
Д (1): АГ (1)
В (1)
В (1);
В (8)
В (1)
В (1)
В (1)
В (1)
В (16); АГ (1)
Д (1); АГ (1)
В (1)
В (1,8) ; ЭР (1)
В (1,8);Ц (1)
В (1)
В (1)
В (1)
В (1,5)
В (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (15)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (11)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (16)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
СП (1)
(-) - место синтеза не установлено, Х - хлоропласты, М - митохондрии, Л - лейкопласты, ЭР эндоплазматический ретикулум, СП – свободное пространвство клетки, В - вакуоль, Д диктиосомы, АГ – аппарат Гольджи сего везикулы, Ц - цитоплазма, ВM - внутренние мембраны,
Мк - микросомы. В скобках даны ссылки на литературу: 1 -Luckner et al. (1980); 2 - Vinkler и
Apelbaum (1985); 3 -Gleizes et al. ((1983); 4 –Запрометов и Колонкова (1967); 5 - Charriere-Ladreix
(1977); 6 – Санадзе и др. (1972); 7 - Гринева (1975); 8 - Matile (1978); 9 - Bochler-Kohler et al. (1982);
10 - Solomonson (1981); 11 - Bernard-Dagan et al. (1982); 12 - Deus-Neumann (1984); 13 - Wink (1985);
14 - Matile (1987); 15 – Мальцев и др. (1986); 16 - Esau. (1965).
12
Поскольку вторичные соединения - биологически активные вещества и могут вызвать
повреждение наиболее важной части клетки - цитоплазмы, должны существовать
механизмы, обезвреживающие их. В растениях имеются два основных пути защиты от
химически реактивных веществ. Один из них - компартментация в физически разделенных
специфических органеллах. Другой путь состоит в химической модификации до
относительно
безвредных
соединений
(что
также
не
исключает
изолирование
образующихся модифицированных веществ в определенных компартментах клетки). В
качестве примеров в табл.1 указаны места синтеза и компартментации вторичных
метаболитов. Продуктами внутриклеточной секреции в большинстве случаев являются
соединения, образованные в процессе фотосинтеза, и основное место их синтеза мембраны хлоропластов, хотя некоторые из вторичных метаболитов образуются и в других
органеллах: эндоплазматическом ретикулюме, аппарате Гольджи и его везикулах,
микросомах, лейкопластах. Основным компартментом растворимых в воде соединений
является вакуоль, а для газообразных и липофильных экскретов такую же функцию
выполняет свободное пространство клетки.
Прежде чем выделиться из цитоплазмы, секретируемые вещества преодолевают
цитоплазматические мембраны - плазмалемму, если вещество выделяется в свободное
пространство клетки, или тонопласт при транспорте в вакуоль. В белковых участках
мембран имеются гидрофильные поры, в результате чего они проницаемы для воды и
водорастворимых компонентов небольшого молекулярного веса, локализованных в
цитоплазме. Сахара, аминокислоты, соли могут выделяться в соответствии с градиентом
концентрации
или
электрохимического
потенциала.
Эти
же
вещества
могут
транспортироваться и против градиентов концентрации и потенциалов. В этом случае
события происходят при участии АТР, который приводит в действие разные механизмы:
ионные насосы, системы с участием переносчиков и процессы переноса неполярных
соединений. Поскольку эти процессы требуют затраты энергии, они находятся в прямой
зависимости от метаболизма. Однако чаще всего выделение осуществляется особой
формой транспорта - экзоцитозом, который также относится к активным формам
выделения [Thiel and Battey, 1998].
1.2.2. Экзоцитоз.
В растениях путем экзоцитоза выделяются частицы и макромолекулы, которым трудно
преодолеть барьер, создаваемый плазмалеммой или тонопластом [Kurosami, 1961;
Васильев, 1977; Fahn,1979; Лютге, Хигинботам, 1984; Thiel and Battey, 1998; Battey et al.,
1999]. К их числу относятся полисахариды, пектины, слизи, белки и другие соединения.
Эти
высокополимерные
вещества
синтезируются
или
подвергаются
сборке
из
13
соответствующих предшественников в аппарате Гольджи, который в растительных клетках
состоит из отдельных диктиосом. Каждая диктиосома представляет собой стопку из 5-7
цистерн. От их краев отделяются секреторные пузырьки (Рис.2a). Движения пузырьков
осуществляют сократительные системы клетки после получения соответствующего
стимула
[Shropshire,
1979].
В
составе
пузырьков
те
или
иные
соединения
транспортируются к плазмалемме или тонопласту, где сливаются с мембранами, а
секретируемые продукты попадают в свободное пространство или вакуоль. В обычных с
гладкой поверхностью везикулах транспортируются крупные молекулы полимеров,
Наряду с гладкими пузырьками на диктиосомах формируются пузырьки с шероховатой
поверхностью,
так
называемые
окаймленные
пузырьки.
Их
распространение
в
растительных клетках, по-видимому, носит всеобщий характер [Coleman et а1., 1988]. В
окаймленных пузырьках перемещаются в основном специфические крупные молекулы
(лиганды), гормоны и медиаторы. От обычных везикул окаймленные пузырьки отличаются
наличием чехла из фибриллярного белка клатрина (180000 дальтон), соединенного с
меньшим по размеру полипептидом (~ 35000 дальтон). Полагают, что клатриновая
оболочка способствует сохранению одетых везикул и их содержимого от лизиса. G-белки и
Рис.2. Секреция в растительной клетке. А - электронно-микроскопическая фотография диктиосом
клетки пыльцевой трубки табака Nicotiana tabacum x 55000 [Kristen et al. 1988]. Диктиосома
состоит из пяти цистерн и образует большие секреторные везикулы, Б – Схема экзоцитоза секрета
отдельного секреторного пузырька – проникновение через плазматическую мембрану.
14
ГТФ принимают участие в транспорте таких везикул [Pearse, Robinson, 1990; Burgoyne,
1992]. Есть специальные адапторы (элементы клатриновых оболочек и везикул,
содержащие белки-адаптины), которые способствуют прикреплению клатрина к мембране
[Robinson, 1992].
Проникновение через плазмалемму осуществляется с помощью регулируемого и
нерегулируемого (стационарного или константного = constitutive) способов [Burgess and
Kelly, 1987; De Camilli, 1993]. Стационарный экзоцитоз наблюдается, когда секреторные
пузырьки,
происходящие
из
аппарата
Гольджи
или
эндосом,
встраиваются
в
плазматическую мембрану (везикулы становятся частью плазмалеммы) и при этом
выделяют наружу свое содержимое без первоначального стимула. Для регулируемого типа
экзоцитоза характерно аккумулирование секреторных везикул под плазмалеммой и
проникновение через мембрану только после стимула. Регулируемый экзоцитоз
происходит под влиянием определенного стимула (повышение концентрации ионов
кальция в клетке, ГТФ, АТФ, разнообразных белков) [Thiel and Battey, 1998]. Даже
изменение концентрации СO2 в воздухе может регулировать экзоцитоз [Schwartz, AlAwqati, 1985].
Стационарный или конституционный экзоцитоз чаще используется
клетками для белковой секреции или включения вновь синтезированных белков в
плазмалемму [Chrispeels, 1991]. К этому же типу экзоцитоза относится и перемещение
компонентов
плазмалеммы
(таких
как
некоторые
рецепторы)
везикулярными
переносчиками от эндосом к клеточной поверхности. Регулируемый экзоцитоз более
характерен для секреторных гранул, происходящих из аппарата Гольджи [Karimova et al.,
1993; Thorin et al., 1995]. Возможно, что в механизме экзоцитоза на плазматической
мембране принимают участие белки аннексины (кальций и фосфолипид-связывающие
белки) и имеет место гликолипидное “заякоривание” белков [Cross, 1990; Creutz, 1992;
Clark, Roux, 1995].
На Рис.2Б приведена схема движения секреторного пузырька к плазматической
мембране. Предполагается, что в движении секреторных везикул принимают участие АТФзависимые актомиозиноподобные белки, требующие Са2+ для своего сокращения и
гидролиза АТФ [Pan et al., 2005]. Действительно ингибитор актиновых филаментов
животных цитохалазин блокирует транспорт секреторных пузырьков в растениях [Steer,
1988]. Есть сведения [Kreis, 1990], что в транслокации элементов аппарата Гольджи и
секреторных везикул принимают участие и микротрубочки. Определенную роль в
транспорте секреторных везикул играют гуанозинтрифосфат (ГТФ) и ГТФ-связывающие
белки, поскольку установлено, что движение этих везикул от аппарата Гольджи к другим
органеллам в плазмалемме ингибируется негидролизуемыми аналогами ГТФ [Tooze et al.,
15
1990]. Особенно важна роль кальция в секреции белков [ Li et al., 2008]. Например,
показано [Steеr, 1988], что повышение концентрации Са2+ усиливает секрецию амилазы в
алейроновых зернах клеток семян ячменя Hordeum spp. и пероксидазы суспензионной
культурой клеток шпината Spinacia spp.
Секреция белков происходит с помощью секреторных везикул [Pan et al., 2005] и
может происходить тремя путями [Akasawa, Hara-Nishimura, 1985]: 1. движение из клетки
– экстраклеточная секреция (например, амилазы из проростков риса Oryza и
полифенолоксидазы из клеток клена Acer; 2. движение внутри клетки и (или) из клетки
(например, секреция в вакуоль кислой фосфатазы или пероксидазы из клеток клена Acer):
3. внутриклеточное передвижение и запасание секрета в виде глобул белковых тел
(например, в семядолях тыквы Cucurbita spp.). Во всех трех случаях синтезированные в
грубом эндоплазматическом ретикулюме белки [Sugano,1991] попадают в аппарат Гольджи
и затем в составе пузырьков транспортируются к плазмалемме или тонопласту. Там
мембрана пузырьков сливается с плазмалеммой или тонопластом, а секретируемые белки
поступают
в
свободное
пространство
клетки
или
в
вакуоль.
Иногда
белок
транспортируется непосредственно от места синтеза до плазматической мембраны, обходя
аппарат Гольджи. Этот путь транспорта наблюдается у рыльца пестика Crocus и
пищеварительных желез Dionea muscipula [Robins, Juniper, 1980]. При различных
иммунных реакциях растения наблюдается также необычный путь (default pathway)
секреции [Kwon et al., 2008].
Для изучения транспорта белков и секреции их в клетке используют специальные
блокаторы, например брефельдин А (brefeldin A), который препятствует транспорту
белков из эндоплазматической сети в аппарат Гольджи и обратному трафику белка из
аппарата Гольджи в эндоплазматический ретикулум [Satiat-Jeunemaitre et al., 1996;
Nebenfuhr et al., 2002]. При этом белки накапливаются внутри эндоплазматическиого
ретикулума. Полагают, что мишенью действия брефельдина А является участок ГТФобмена (содержащий ГТФ-азу), который включен в транспорт везикул с белком к
наружной мембране.
Другой путь исследования клеточных механизмов секреции – использование
маркерных белков из медуз, встраиваемых генетически и флуоресцирующих зеленым или
желтым светом при возбуждении ультрафиолетовой радиацией в области 360-380 нм
[Eckardt, 2000; Hanton, Brandizzi, 2006.; cм. также ссылки в монографии Roshchina, 2008].
Кроме того, используют специальные флуоресцентные красители и метки, например на
белки или липиды [Battey et al., 1999]. Автофлуоресценция и окраска антоцианов также
16
предлагаются в качестве естественных маркеров изучения транспорта веществ в клетке и
из нее [Gomez et al., 2011].
1.2.3. Внешняя и внутренняя секреция
Различают внешнюю (экстраклеточную) и внутреннюю секрецию. Внутренняя
секреция осуществляется в свободное пространство клетки (пространство между
плазмалеммой и клеточной оболочкой) или в вакуоль (через тонопласт).
При экстраклеточной секреции в зависимости от специализации возможны три
вида секреции: мерокриновая, апокриновая и голокриновая [Esau, 1965; Эсау, 1969;
Эзау, 1980; Romberger et al., 1993; Evert and Esau, 2006] как показано на схеме:
В процессе мерокриновой секреции секретируемое вещество выделяется из клеток,
которые остаются живыми. Этот тип секреции включает в себя две разновидности –
экриновую и гранулокриновую. При экриновой секреции выделяющееся вещество состоит
из мелких молекул, способных проникать через мембраны (как описано выше, путем
пассивного или активного транспорта). Гранулокриновая секреция имеет место, если
вещество не растворимо в воде или вообще трудно проникает через мембрану. В этом
случае секреция осуществляется путем экзоцитоза [Creutz, 1992]. Фан [Fahn, 1989]
описывает тип мерокриновой секреции и при выделении запасных или ненужных клетке
веществ в вакуоль.
Апокриновая (греч. apokrino отделять) секреция происходит с повреждением клетки.
Выделение наружу выработанного секрета сопровождается выбросом части цитоплазмы,
но отделяется только безъядерная часть клетки. Примером такой секреции является отрыв
головок у солевых волосков некоторых галофитов. Остается неясным, происходит ли при
таком типе секреции регенерация клетки или клетка отмирает.
При голокриновой секреции (греч. holos весь + krino отделять) клетка полностью
деградирует. В этом случае отмечается полный выброс содержимого клетки вместе с
выработанным секреторным продуктом в окружающую среду. Этот тип выделения
наблюдается при секреции слизи клетками корневого чехлика. В качестве другого
примера голокринной секреции могут служить многие лизигенные секреторные ходы и
17
протоки, куда после лизиса клеточной стенки выделяются секреты из разрушенных
клеток внутри тканей Ambrosia trifida [Lersten and Curtis, 1988].
Далее будут рассмотрены секреция любых клеток в свободное пространство клетки и
в вакуоль, секреция специализированных клеток – идиобластов в тканях и одиночных
растительных микроспор.
1.3. СЕКРЕЦИЯ В СВОБОДНОЕ ПРОСТРАНСТВО КЛЕТКИ
Свободным
пространством
клетки
обычно
считают
часть
клетки
вне
объема,
ограниченного плазмалеммой [Курсанов, 1976]. Однако оболочка и плазмалемма являются
единым комплексом и с трудом отделяются друг от друга [Саляев, 1985]., Поэтому
выведение веществ через плазмалемму есть по сути дела секреция в свободное
пространство - между клеточной стенкой и плазмалеммой. Некоторое расстояние между
клеточной
стенкой
и
плазмалеммой
(периплазматическое
пространство)
реально
появляется только в результате секреторной деятельности клетки, когда за плазмалемму
изливается содержимое пузырьков Гольджи, и в этих случаях действительно плазмалемму
от оболочки отделяет иногда значительное пространство, занятое секретом [Саляев,1985].
Секреция в свободное пространство является первый этапом выведения секрета из любой
клетки. Этот процесс особенно заметен у специализированных секреторных клеток.
Выделение
демонстрируется
секрета
в
связано
процессе
и
с
деления
образованием
оболочки,
меристематических
что
клеток.
наглядно
Основными
компонентами клеточной оболочки являются аморфный матрикс с высоким содержанием
воды и опорная - фибриллярняя система, состоящая из целлюлозы. Элементы матрикса гемицеллюлозы (главным образом уреиды) и пектиновые вещества - синтезируются
аппаратом Гольджи, а затем выделяются через плазмалемму путём экзоцнтоза [FreyWyssling 1973; Фрей-Висслинг, 1976; Lüttge and Higinbotham, 1979; Лютге, Хигинботам,
1984]. Опорная фибриллярная система состоит из целлюлозы (β-1,4-полиглюкозана),
галактана (β-1,3-полиглюкозан), которые синтезируются снаружи от плазмалеммы в
образовавшемся матриксе оболочки. Синтез этих элементов осуществляется комплексом
ферментов, локализованных в плазмалемме [Фрей-Висслинг, 1976].
Показано [Griffing et al., 1986], что полисахариды синтезируются при помощи двух
основных ферментов - глюкансинтазы 1 (КФ 24.1.12) и глюкансинтазы 2. (КФ 24.1.34) Оба
фермента найдены в одетых мембранами пузырьках. Первый из ферментов исходно
локализован в аппарате Гольджи, а второй - в протоплазматической мембране и
митохондриях. Предполагается, что мембранные пузыри отделяются от цистерн аппарата
18
Гольджи и, захватив фермент, доставляют его к клеточной стенке, где он принимает
участие в синтезе β-1-4-связанного глюкана.
Многие ферменты, синтезированные в цитоплазме, могут выделяться в свободное
пространство клетки, преодолевая мембранный барьер. В клеточной стенке локализован
ряд ферментов, с действием которых связаны процессы лигнификации, дифференциации и
растяжения клеточных стенок. В ней обнаружены целлюлазы, β-1,3-глюканаза, целлобиаза
и ряд других гидролаз, малатдегидрогеназа, кислые изоформы пероксидазы и другие
ферменты. Таким образом, клеточная стенка может рассматриваться как “депо ферментов”
[Саляев, 1985, Schloβ еt а1., 1987}.
К числу продуктов, выделяемых через плазмалемму, относятся продукты распада,
например аммиак и углеводороды: этан, этилен, пропан, которые являются продуктами
перекисного окисления мембран хлоропластов [Böchler-Kohler et а1., 1982]. Вообще
большинство летучих веществ выделяется через плазмалемму в свободное пространство
клетки. Примером секреции специализированными клетками в свободное пространство
может служить процесс выделения монотерпенов. Синтез этих веществ осуществляется в
больших лейкопластах амебоидной структуры, которые имеют только несколько
внутренних мембран и их строма лишена рибосом [Вегпагd-Dagan еt аl., 1982]. Вокруг
лейкопластов имеется обертка из эндоплазматического ретикулума, связанная с
мембранами лейкопластов, что позволяет терпеноидам переходить из мест их синтеза –
пластидной наружной оболочки - к месту их аккумуляции - свободному пространству
клетки. Подробнее о синтезе и секреции терпеноидов (см. раздел 3.6).
Фенолы также секретируются в свободное пространство клетки. Так у брюквы
Brassica napus фенольные соединения появляются на ранней стадии эмбриогенеза (через
36 часов после прорастания) или в цитоплазме (в малых вакуолях) или к наружи от
плазмалеммы В последнем случае секреторные фенольные соединения являются барьером,
препятствующим инфекции [Zobel, 1989].
1.4. СЕКРЕЦИЯ В ВАКУОЛЬ
В полностью развитых растительных клетках имеется крупная центральная вакуоль,
которая может занимать до 90% объема зрелой клетки [Нобел, 1973]. Вакуоль является
местом накопления водорастворимых соединений, которые попадают в нее из цитоплазмы.
Мембрана дает избирательной проницаемостью, и в вакуоли концентрируются вещества
только определенного типа. С физиологической точки зрения вещества, заполняющие
вакуоль, принадлежат к двум разным категориям. С одной стороны - это вещества, ценные
для растения, - сахара, аминокислоты, органические кислоты и др., которые сохраняются и
19
могут вновь включаться в процесс обмена веществ. В вакуоли содержится около 100
различных видов белков. Среди них много гидролаз: кислая протеиназа, кислая фосфатаза,
маннозидаза, галактозидаза [Кеnуоn, В1аск, 1986]. Оксидоредуктазы представлены
основными изоформами пероксидаз [Schloβ еt аl., 1987]. Как все белки, ферменты
синтезируются в цитоплазме на рибосомах и затем транспортируются через тонопласт в
вакуоль.
С другой стороны, в вакуолярном соке содержатся и вторичные продукты обмена флавононды,
алкалоиды
и
др.,
накопление
которых
обусловлено
ограниченной
способностью клетки выделять их наружу. Таким образом, центральная вакуоль клетки
является своеобразной секреторной системой, в которую выводятся из сферы активных
превращений вещества различной химической природы. Состав веществ, секретируемых
цитоплазмой в вакуоль, сильно изменяется в зависимости от видовых особенностей
растений, фазы развития и местонахождения клеток (корень, лист и другие органы).
Вакуоль выполняет ряд функций (осморегуляция, поддержание тургора, запасание
ассимилятов и секреция). Секреторная функция становится преобладающей в зрелой
клетке, когда в вакуоли накапливаются нереализованные продукты обмена [Мatilе, 1987].
Суммарная концентрация веществ, как и отдельных соединений, клеточном соке
выше, чем в цитоплазме, и движение молекул, как правило, направлено против градиента
концентрации. Транспорт секретируемых веществ через тонопласт осуществляется с
помощью активных механизмов - экзоцитоза и пиноцитоза [Fineran, 1971], однако в
отдельных случаях допускается возможность пассивного процесса [Бузук, Ловкова, 1986].
Механизм транспорта вторичных веществ через тонопласт изучен довольно слабо, за
исключением фенолов и алкалоидов.
Фенольные соединения, по-видимому, могут синтезироваться и в вакуоли и в
хлоропластах, В вакуоли обнаружены халконсинтаза, халконизомераза, флавоноид
гликозид трансфераза, а в хлоропластах.- фенилаланинаммоний-лиаза, цинномат 2гидроксилаза и гидроксилциннамил~ КоА: хиннат гидроксициннамил трансфераза и
халконсинтаза [Hrazdina, Wagner, 1985].
В поcледние годы исследования хлоропластов и вакуолей как мест синтеза и
аккумуляции фенолов получили дальнейшее развитие. На культуре ткани чайного растения
показано, что при непрерывном освещении в каллюсной ткани возникали хлоропласты,
формирование которых сопровождалось значительным увеличением суммы растворимых
фенольных
соединений
и
появлением
в
их
составе,
помимо
катехинов
и
проантоцианидинов, флавонов. Последние были представлены двумя агликонами
(кемпферолом и кверцетином) и пятью их гликозидами. На изолированных хлоропластах
20
тополя Populus nigra показано, что флавоноиды накапливаются в тилакоидных и
протоплазматической мембранах хлоропластов [Charriere-Ladreix, 1977].
Накопление их в вакуоли - это уже вторичное явление, возникающее как результат
транспорта этих веществ из хлоропластов. В переносе фенолов в вакуоль, вероятно,
участвует и эндоплазматический ретикулюм, внутри которого могут передвигаться
фенольные соединения [Charriere-Ladreix, 1977]. Проникновение в вакуоль через тонопласт
в этом случае происходит в везикулах по типу экзоцитоза. Возможно, что движение
веществ через вакуолярную мембрану может идти и по типу пиноцитоза. Наличие такого
поглощения у центральных вакуолей паренхимных клеток было показано Файнерэном
[Fineran, 1971]. Согласно предложенной им схеме, частица или молекула адсорбируется на
тонопласте, что индуцирует образование в мембране впячивания, в результате которого
образуется пузырек, попадающий в вакуоль. После исчезновения мембраны пузырька
вещество оказывается в клеточном соке.
Как показывают исследования [Charriere-Ladreix, 1977], отток фенольных соединений
из хлоропластов идет в виде агликонов. При попадании в вакуоль происходит их
гликозидирование за счет присоединения сахарного остатка, с помощью которого
ослабляется токсичность фенольных соединений. Кроме того, переход агликона в гликозид
повышает растворимость фенольных соединений в воде и одновременно снижает их
растворимость в липидах биомембран, затрудняя обратный выход фенольных соединений
из вакуоли через тонопласт.
Кроме фенолов, в пластидах (хлоропластах и лейкопластах) синтезируются
алкалоиды, терпены, некоторые углеводороды, многие из которых также могут
накапливаться в вакуоли. Накоплению алкалоидов в вакуолях посвящен ряд специальных
работ [Мüntz, 1984; Deus-Neumann, Zenk, 1984; 1986; Бузук, Ловкова, 1986]. Синтез
алкалоидов происходит в цитоплазме [Deus-Neumann, Zenk, 1984], а в особых случаях в
пластидах или отдельных везикулах [Wink, 1985; Hartmann, 1985]. Первоначально
представления о накоплении алкалоидов в вакуолях основывалось на том факте, что
вакуолярный сок имеет кислую реакцию. Согласно этой модели, алкалоиды могут
свободно проникать через тонопласт путем диффузии в липофильных слоях. В кислой
среде вакуоли алкалоиды протонируются и, следовательно, ловятся как катионы, для
которых тонопласт слабо проницаем или вовсе непроницаем [Маtilе,1984]. Кроме того, в
иммобилизации алкалоидов могут принимать участие фенольные и другие компоненты
клеточного сока, которые образуют с алкалоидами сложные комплексы. Этот механизм,
названный механизмом ионной ловушки, подтверждается классическимя наблюдениями с
21
нейтральным красным красителем, механизм поглощения которого, как полагают,
аналогичен поглощению алкалоидов [Маtilе, 1984].
Возможноcть попадания алкалоидов в вакуоль через тонопласт путем простой
диффузии была подтверждена [Hauser,Wink, 1990] на вакуолях, выделенных из латекса.
Поглощение алкалоидов (9,10-дигидроэргокриптин, винбластин, стрихнин, никотин,
колхицин, люпанин и 13-гидроксилюпанин) соответствовало кинетике простой диффузии.
Накопление алкалоидов происходило против градиента концентрации, но АТФ не влияла
на поглощение алкалоидов Авторы полагают, что алкалоиды улавливаются посредством
хелидоновой кислоты, которая образует комплексы с алкалоидами и предотвращает, таким
образом, их диффузию из везикул. Попутно отметим, что концентрация хелидоновой
кислоты намного выше в вакуолях (661 мМ), чем в латексе (58 мМ). Таким образом,
подтверждается возможность накопления алкалоидов в вакуолях с помощью пассивного
механизма.
Сомнения в широком распространении этого явления возникли после опытов с
изолированными из культуры тканей вакуолями [Deus-Neumann, Zenk, 198б]. Оказалось,
что выделенные вакуоли накапливает только те алкалоиды, которые специфичны для
данного растения. Вакуоли, полученные из растений, не синтезирующих данные
алкалоиды, были неспособны их накапливать. В этом отношении показательны опыты
[Mende, Wink, 1987], в которых изучалось поглощение алкалоидов люпинина (1оксиметилхинолизидин) и атропина протопластами и изолированными вакуолями из
клеток культуры тканей люпина Lupinus polyphyllus, шпината Spinacia oleracea,
подмаренника Gallium, белладонны Аtrора belladonna. Люпинин поглощался только
вакуолями люпина, а атропин - только аналогичными органеллами белладонны. Вакуоли
же других исследованных растений не поглощали ни люпинин, ни атропин. На основе этих
данных возникли представления о существовании в тонопласте высокоспецифических для
данного вида растения переносчиков алкалоидов, которые функционируют за счет энергии
метаболизма.
Имеются сведения [Matern,1987] в пользу того, что для транспорта вторичных
метаболитов в вакуоль и фиксирования их там большое значение имеют стеричеокие
параметры молекулы. Бузук Г.Н. и Ловкова М.Я. [1986] использовали в опытах алкалоиды
различной структуры и показали, что скорость их проникновения в вакуоль значительно
отличается и связана с их стериоизомерией. Преимущество стереоизомерной модели в том,
что она объясняет проникновение в вакуоль как основных, так и кислых и нейтральных
веществ, а также их избирательное накопление. Доказательством справедливости такой
22
модели могло бы быть выделение из тонопласта конформационно и конфигурационноспецифических переносчиков.
C помощью специфических блокаторов показано, что транспорт алкалоидов через
тонопласт осуществляется не только с помощью пассивного, но и активного механизмов
[Бузук, Ловкова, 1986]. При добавлении Mg+2 и АТФ транспорт алкалоидов через
тонопласт изолированных вакуолей активировался почти в 30 раз, но он блокировался
ингибитором Н+-АТФазы ДКЦД (дициклогексил-карбодиимидом) [Mende, Wink, 1987].
Скорость поглощения алкалоидов вакуолями довольно высока и составляет 0,03 мг
алкалоида на I мг вакуолярного белка [Deus-Neumann, Zenk, 1986], что может быть
обусловлено как активным, так и пассивным механизмом их транспорта через тонопласт.
Среди секретируемых алкалоидов встречаются физиологически активные, а порой и
просто токсические вещества. Остается неясным, почему клетки или органеллы устойчивы
к их присутствию. Полагают [Roos, Luckner, 1986], что в этом явлении существенная роль
принадлежит асимметрической архитектуре мембран, благодаря которой наружная и
внутренняя стороны не одинаково чувствительны к специфическим продуктам обмена. Это
было продемонстрировано в опытах с вакуолями латекса чистотела Chelidonium, в которых
наблюдали связывание изохинолиновых алкалоидов - сангвинарина и хелеритрина. Оба
соединения вызывали лизис изолированных вакуолей, если добавленное их количество
превышало аккумулирующую способность этих органелл. Вакуолярная мембрана была
более устойчивой, если алкалоиды накапливались только в вакуоли, но повреждалась, если
те же вещества аккумулировались снаружи от нее. Проникновение через тонопласт других
соединений вторичного обмена изучено плохо.
Для суждения о физиологической роли накапливаемых в вакуоли вторичныых
соединений существенно, что они накапливаются нерегулярно и только в определенных
видах растений, и они могут выделяться из клеток только после их разрушения. Имеет
также место и агрегация секреторных везикул [Blackbourn and Battey, 1993].
Хотя большинство вторичных продуктов запасается в нецитоплазматических
компартментах живых-клеток, липофильные вещества могут образовывать капли липидов
внутри цитоплазмы. В них могут аккумулироваться каротиноиды, смолы и эфирные масла.
В таких каплях могут быть растворены и другие липофильные вещества, например
алкалоиды [Roos, Luckner, 1986]. Подобные капли часто есть и в вакуолях.
1.5. ИДИОБЛАСТЫ
Секреторная функция свойственна, как уже указывалось, любой растительной клетке.
Однако в растениях имеются и специализированные клетки (идиобласты), в которых
секреторная функция становится основной. Клеточные стенки идиобластов, часто
23
лигнифицируются, и такие клетки напоминают склереиды. Идиобласты рассеяны среди
других тканей вегетативных и репродуктивных органов растения и могут значительно
отличаться по форме, структуре или содержимому от остальных клеток той же самой ткани
[Foster, 1956; Эсау, 1969]. В специализированных секреторных клетках накапливаются
минеральные соли, эфирные масла, смолы, таннины и другие соединения. По внешнему
виду и расположению в тканях идиобласты могут быть пигментированными (содержат
фенолы или алкалоиды), склереидными (тонкостенные клетки неправильной формы среди
каменных клеток плодов груши Pyrus spp, например), кристалл-содержащими (в
стрекательных волосках крапивы Urtica dioica или среди клеток родов Philodendron и
Dieffenbachia)
[Witztum,
1974.].
Идиобласты
можно
условно
разделить
и
по
преобладающему содержанию в них минеральных солей (в основном, соли кальция и
кремния, хотя одновременно отмечено присутствие и других веществ, как будет описано
далее) или преимущественно органических соединений.
Кристаллические идиобласты. Отложения минеральных солей состоят главным образом
из оксалата кальция, карбоната калия и окислов кремния. Наиболее распространены
отложения оксалата кальция, который встречается в растениях из многих семейств, и круг
растений, в которых такие кристаллы обнаружены, все расширяется [Franceschi and Horner,
1980; Krisai and Mrazek, 1986; Franceschi and Nakata, 2005]. Характерные кальцийсодержащие идиобласты часто встречаются в листьях Citrus sinensis [Scott et al., 1948;
Storey and. Leigh 2004], Amorphophallus (Агасеае)[ Prychid et al., 2008], Agave атeriсапа
[Espelie et al., 1982], Beta vulgaris var. cicla [Simpson et al., 2009], Dieffenbachia seguine
(Araceae)[ Cote, 2009], в черешках Colocasia esculenta [Masanobu et al. 2003], Impatiens
scabrida и I. balfourii [Elias and Gelband, 1977].
Кристаллы кальция могут быть одиночными (ромбоэдры или октаэдры) или иметь
сложную структуру, образуя сростки (друзы - звездчатые образования, сфериты, рафиты и
др.). В ряде случаев включения оксалата кальция могут быть в форме мелких
пирамидальных кристаллов “кристаллического песка” [Соdy et аl., 1985]. Форма
кристаллов, но мнению ряда исследователей [Соdy et аl., 1985], отражает свойства среды, в
которой растет кристалл, т.е. клеточной вакуоли, поэтому кристаллы являются
индикаторами внутриклеточных микроусловий. Полагают также, что форма кристалла
является таксономическим признаком [Эсау, 1969].
Клетки, накапливающие оксалат кальция, уже на ранних этапах своего развития
отличаются по ультраструктуре от смежных паренхимных клеток богатством цитоплазмы
и высоким содержанием клеточных органелл. Кристаллы образуются в особых,
окруженных мембраной камерах, которые находятся в вакуолях [Schötz et al., 1970 a,b].
24
Транспорт оксалата через тонопласт и мембрану камеры осуществляется, по-видимому, с
помощью пузырьков, происходящих из элементов эдоплазматического ретикулюма и
диктиосом. Экспериментально это было показано для ослинника Oenothera. Возможен и
активный транспорт ионов Са2+ при участии ионных насосов, локализованных в мембранах
[Васильев, 1977]. После завершения формирования кристаллов вокруг кристаллоносной
вакуоли откладывается полисахаридная оболочка, которая может лигнифицироваться или
суберинезироваться, причем эта оболочка связывается со стенкой клетки короткой ножкой.
При суберинизации идиобласт отмирает и представляет собой уже мертвую структуру. В
остальных случаях протопласт остается живым, хотя количество цитоплазмы и органелл
резко сокращается. Предполагается, что в фотосинтезирующих организмах для синтеза
оксалата кальция используется гликолиевая кислота, которая образуется в процессе
фотосинтеза [Frank, Jensen, 1970; Frank, 1972].
У разных растений кристаллы оксалата кальция могут различаться по локализации и
времени образования. Например, у фасоли Phaseolus vulgaris кальций откладывается в
адаксиальной части обкладки сосудистых пучков, а у канавалии мечевидной Canavalia
ensiformis - в эпидермисе [Zindler-Frank et al., 1988]. Кристаллоносные клетки у фасоли
морфологически не отличаются от других клеток обкладки, а у канавалии представлены
высоко-специализированными идиобластами.
Скорость отложений оксалата кальция зависит от вида и фазы развития растения, как
показано [Sanchez-Alonso, Lachica,1988] в экспериментах с листьями сливы иволистной
Prunus salicina L. и черешни P. avium L. При развитии листа (например, Gleditsia
triacanthos) кристаллoносные идиобласты появляются сначала вблизи жилки - начала
транспортной системы растения, а затем, по мере взросления листа кристаллы оксалата
кальция накапливаются и в других тканях растения [Borchert, 1984]. Общее количество
оксалата кальция (в мг на I г сухой массы) составляет в листьях Telfaira hooker (сем.
Cucurbitaceae) в пластинке – 19,2 ; черешке - 18,8, стебле и усиках - 7,0-7,4 [Okoli, McEuen,
1986].
С использованием меченых С14- предшественников щавелевой кислоты в клетках
листа ряски малой Lemna minor показано участие гликолата и глиоксалата в метаболизме
оксалата кальция и формировании его кристаллов [Franceaschi, 1987]. Кристаллы оксалата
кальция образуются всего за I час экспозиции и только в очень молодых тканях с еще
низкой фотохимической активностью. Метаболическим предшественником оксалата
является L-аскорбиновая кислота, поскольку L-аскорбат и оксалат синтезируются внутри
кристаллов изолированных развивающихся идиобластов клетки (Kostman et al., 2001).
Установлен примерный путь биосинтеза оксалата: D-манноза -> L-галактоза ->
25
аскорбиновая кислота-> щавелевая кислота (оксалат). Оксалат происходит из 1 и 2
углеродов аскорбата и синтезируется непосредственно в идиобластах.
Образование оксалата кальция как стабильной, нетоксичной, недиффундирующей
формы хранения рассматривается как приспособительный механизм для поддержания
низкого уровня кальция в цитоплазме [Franceaschi, 1987]. Присутствие кристаллов
оксалата можно также рассматривать как защитное приспособление от поедания
травоядными животными [Witztum, 1974].
Состав изолированных идиобластов с кристаллами оксалата кальция из листьев агавы
Agave americana изучен Эспелье с сотрудниками [Espelie et al. 1982]. В этих кристаллах
были найдены
-гидрокси кислоты (32%) и дикарбоновые кислоты (35%), а также C18:1
дикарбоновые кислоты с доминантным мономером (25%). При окислении нитробензолом в
идиобластах
обнаружили
сиреневый
альдегид
и
ванилин
в
отношении
0.46:1.
Присутствовали также воска с содержанием свободных жирных кислот до 34%. Клеточные
стенки идиобластов были опробковевшими.
Роль кристаллов оксалата кальция в идиобластах полностью не выяснена, но
полагают [Cote, 2009], что они участвуют в механическом поддержании структур растений,
балансе у них минеральных веществ, депонировании отходовклеток и защите от поедания
хищниками. Например, у растения Dieffenbachia seguine (Araceae) кристаллы кальция
оксалата в виде рафидов, друз и призм найдены во всех органах, кроме плодов. Причем
очень характерными образованиями являются идиобласты бифорины (biforines), клетки,
способные образовывать рафиды во всех органах, особенно часто в листьях, покрывале
соцветия и пыльниках. Различные органы содержат разные формы идиобластов с
кристаллами, которые обычно локализуются среди пыльцевых зерен или под жилками
листьев, а также в участках разветвления корней. Гидролитическая активность ферментов
характерна для зон проводящих пучков, где находятся скопления везикул-кристаллов
оксалата кальция (Семенова, Романова, 2011).
Наиболее известными образованиями карбоната кальция являются цистолиты,
которые представляют собой выросты клеточной оболочки, пропитанные этим веществом
[Taylor et al., 1993]. Цистолиты или каменные клетки, содержащие цистолиты, обычно
образуются базальными или эпидермальными клетками (как у Ficus) или волосками
эпидермального происхождения (как у Humulus или Cannabis]. Кальцинированные тела
высших растений более детально исследованы в листьях растений семейств Moraceae,
Urticaceae, Cucurbitaceae с использованием метода рентгеновской микрорадиографии
[Okazaki et al.,1986]. Цистолиты являются обычными на листьях и стеблях крапивы.
Содержание СаСО3, рассчитанное по объему и числу цистолитов составлет 0,4 мг/см2. В
26
форме цистолитоподобных структур карбонат кальция накапливается в клетках,
расположенных в основании микроволосков (рис.3) и как инкрустация внутри средней
жилки зрелых листьев [Okoli, McEuen, 1986].
Рис.3. Цистолитоподобные структуры в волосках и эпидермальных клетках Telfairia occidentalis
(Cucurbitaceae) [Okoli, McEuen, 1986]. А – вид с поверхности, б- вид сбоку.
Онтогенез литоцитов хорошо описан у Ficus elastica [Buvat, 1989]. Так на Рис. 4.
молодая эпидермальная клетка – будущий литоцит – отличается утолщением клеточной
стенки, которая растет внутрь клетки, образуя нсжку. Ножка окружена цитоплазмой,
которая формирует ее. После образования ножки, цитоплазма начинает выделять
пектоциллюлезные компоненты к ее концу, обращенному внутрь цитоплазмы. На эту
пектоцеллюлазную основу затем откладывается кальций или кремний. Часто образуется
аморфный карбонат кальция с включением кремния. Имеются сведения, что в образовании
цистолитов
и
литоцитов
определенную
роль
играют
микротрубочки.
Об
этом
свидетельствуют опыты, в которых разрушение микротрубочек у Pilea cadierei
ингибитором
микротрубочек
колхицином
приводит
к
порокам
в
образовании
цистолитов[Galatis et al., 1989]. Да и само образование литоцита резко деформируется
после обработки колхицином.
Окись кремния откладывается в оболочке и полости клеток. При выращивании
растений Phalaris canariensis на питательном раствор, содержащем 50 мг/л SiO2,
отложения кремния накапливались в эпидермисе и внешнем кортикальном слое клеток
корня, в эпидермисе стебля и в волосках шипов листовой пластинки [Hodson, 1986].
Обнаружены отличия идиобластов, содержащих кремний в эпидермисе нижней цветковой
чешуи у Сз-растений (Avena, Triticum и др.) и С4-растений (Sorghum и др.). У растений С4видов идиобластов было больше, чем у Сз-видов, и они отличались по форме клеток. Сзвиды имели кремний-cодержащие клетки округлой, эллиптической и серповидной
27
Рис. 4. Цистолиты листьев растений рода Ficus. А. Литоцит с цистолитом верхнего
эпидермиса листа Ficus elastica. Рисунок Hiltz, 1951, фрагмент из книги [Buvat, 1989].
1 – цистолит, 2 – ножка, 3 – большая вакуоль, 4 – цитоплазматические тяжи, 5 –
цитоплазма. Б. Сканирующая электронная микроскопия цистолита изолированного из
листа Ficus retusa. Адаптировано из [Taylor et al., 1993].
формы,
С4-виды
-
гантелевидной
или
крестообразной
[Takeoka
et
al.,
1979].
Физиологический смысл этого явления непонятен. Своеобразным типом кремнийсодержащих клеток являются так называемые парные клетки у злаков. Они представляют
собой две смежные клетки, одна из которых имеет опробковевшую оболочку, а другая окремневшую. Клетка, содержащая в оболочке кремний, рано отмирает, и полость ее
заполняется кремнием. Напротив, клетка, стенки которой подвергаются опробковению,
богата
цитоплазмой
и
имеет
сильно
развитый
трубчатый
агранулярный
эндоплазматический ретикулюм, что является характерной чертой активно секретирующих
клеток. Полагают [Мирославов, 1974], что SiO2, накапливается в секреторной клетке,
которая затем с помощью активного механизма выделяет кремний в соседнюю клетку.
Экологическое значение этого процесса состоит, вероятно, в защите от поедания
травоядными животными.
Идиобласты, заполненные органическими соединениями. Идиобласты могут быть
заполнены разнообразными органическими веществами. Такие клетки включают слизи или
масла, обогащены фенолами (таннинами, антоцианами, флавоноидами), алкалоидами,
белками, терпеноидами и др.
Обычными типами секреторных клеток являются идиобласты, накапливающие
производные фенолов (танинами, антоцианами, флавоноидами). Слизью, содержащей
фенолы, заполнены идиобласты листьев Aloe [Beil and Rauwald, 1993] и идиобласты
проростков Raphanus sativus [Nozzolillo and Ishikure, 1988]. Таннины (дубильные вещества)
28
представляют сложные смеси эфиров глюкозы и дигалловой кислоты и заполняют таннинсодержащие клетки, например, в моторных органах Mimosa pudica [Buvat, 1989]. Таннины
прежде всего появляются в маленьких вакуолях, как это показано для Oenothera
[Wiermann,1981]. Затем вакуоли увеличиваются и заполняют всю клетку. В синтезе
таннинов могут принимать участие эндоплазматический ретикулюм, тельца Гольджи и
пластиды [Wiermann,1981]. Это подтверждено опытами [Zobel, 1986], в которых изучалось
распределение фенольных веществ в апексах боковых побегов Sambucus racemosa.
Предшественники фенольных веществ были найдены снаружи от эндоплазматической
сети, а часть ферментов синтеза фенолов располагалась на мембранах этих органелл
[Zobel, 1986]. Антоцианы, соединения флавоноидной природы, также найдены в слизевых
идиобластах проростков редиса Raphanus sativus [Nozzolillo and Ishikura, 1988]. Они могут
у этого объекта концентрироваться в вакуоли в виде сферических тел [Yasuda and Shinoda,
1985]. В идиобластах присутствуют и другие фенольные пигменты. Так бесцветные
флаваны в рассеянных в листьях идиобластах у Spirodela oligorhiza и Wolffia punctata
(Lemnaceae) под влиянием ультрафиолетового света превращаются в красно-бурые
пигменты, так называемые флобафено-подобные (phlobaphene-like) cоединения [Witztum,
1974].
В масляных идиобластах обычно присутствуют различные терпены в смеси c
другими соединениями, чаще всего с углеводородами, спиртами, кетонами и комплексом
веществ в виде смол. (Иногда такие клетки существуют рядом со слизевыми секреторными
структурами [Baas and Gregory, 1985]). Особенно широко распространены идиобласты,
содержащие эфирные масла. Они найдены у представителей более чем 20 семейств:
Magnoliaceae, Annonaceee, Canellaceae, Hernandiaceae, Illinaceae, Lauraceae, Myristicaceae,
Piperaceae,
Araceae,
Aristolochiaceae,
Saururaceae,
Labiatae,
Onagraceae,
Rutaceae,
Simaroubaceae, Valerinaceae и др. [West, 1969]. Масляные идиобласты встречаются в
верхушках стебля и листьях Annona muricata [Bakker and Gerittsen, 1990] и листьях Croton
tiglium и С.glandulosus [Муравьева, Гаммерман,1974], причем у последних видов масла
включают алкалоиды. Масляные идиобласты отличаются от несекретирующих клеток
крупным ядром, сильно развитым агранулярным эндоплвзматичеоким ретикулюмом,
который, как полагают [Васильев, 1977; Денисова, 1989], принимает участие в биосинтезе
терпенов. В терпеноидных клетках много митохондрий, снабжающих энергией процессы
синтеза и выделения секрета в вакуоль. Для таких клеток также характерно развитие
пластидного аппарата, состоящего из многочисленных лейкопластов [Васильев, 1977]. В
специализированных
секреторных
клетках
терпеноиды
сначала
накапливаются
в
протоплазме в небольшом количестве, а затем поступают в вакуоль. Клеточные стенки
29
идиобластов рано опробковевают и содержащейся в клетке секрет изолируется
целлюлозной или субериновой оболочкой от соседних клеток. В зрелых органах
большинства растений идиобласты уже лишены живого содержимого, а целлюлезная
оболочка, пропитанная суберином, продолжается в виде выроста внутрь секреторной
клетки и образует ножку, за которую содержащая масло вакуоль (масляный сак)
прикреплена к оболочке [Postek, Tucker, 1985]. Иногда у масляных клеток (например,
Magnolia grandiflora) такой ножки нет, субериновый слой развивается позже и
продолжается внутрь масляной клетки [Postek, Tucker, 1985]. У многих растений масляные
идиобласты хорошо изучены. К таким видам относится копытень европейский Asarum
europaeum (семейство Aristolochiaceae), у которого вместилища эфирного масла крупной
изодиаметрической формы располагаются среди паренхимной ткани. Капля эфирного
масла находится в них в тонкослойном мешочке, связанным с ножкой стерженьком,
пропитанным кутином. Количество масляных клеток в эпидермисе составляет на I мм2 в
лепестках в среднем 97, листовой пластинке 19, черешках и корневищ 44 [Суслова,
Шарыгина, 1968]. По данным этих же авторов наибольшее количество эфирного масла
продуцируют корневища и корни копытня Аsarum, достигая 2,13- 3,69 % от абсолютно
сухой массы. В листовых пластинках этого растения накапливается всего 0,1 % от
абсолютно сухой массы. По данным Озаровски [Ozarowski, 1956] эфирное масло копытня,
кроме терпеноидов, содержит азарон 30-50 %, азариловый альдегид 3-3 %, метилэвгенол
15-20 %, смолы 10-12 %, диазарон, сесквитерпеновый спирт, α- пинен в общем до 1-2 %
абсолютно сухой массы. В модельных опытах in vitro накопление масла у подсолнечника
Helianthus регулируется микросомами [Stobart et al., 1986]. Кроме летучих терпенов, у
представителей семейства Verbenaceae, таких как Lantana camara, в идиобластах листьев
идентифицированы нелетучие соединения терпеноидной природы, которые накапливаются
в онтогенезе этих секреторных клеток [Moura et al., 2005]. Секреторные клетки такого типа
происходят из основных меристематических клеток, которые дифференцируются в
идиобласты на стадии листьев третьего яруса, но начинают активно секретировать на
стадии листьев четвертого яруса. Следует отметить, что в латексе растений рода Euphorbia
отмечен синтез тритерпенов [Groeneveld et al., 1987].
Для некоторых групп растений характерно накопление в идиобластах алкалоидов.
Например, у Ruta graveolens в корнях и суспензионной культуре обнаружены однотипные
идиобласты, содержащие акридоновые алкалоиды [Eilert et al., 1986]. Отличительной
чертой этих идиобластов является наличие в центре клетки скопления мелких вакуолей,
которые имеют характерную для акридоновых алкалоидов оранжевую флюоресценцию
при возбуждении ультрафиолетовым светом [Кузовкина и др., 1975; Eilert et al., 1986;
30
Roshchina, 2008] и окрашиваются пермангонатом. Такие идиобласты флуоресцируют в
желто-оранжевой области спектра. В работе, выполненной Неманом и Муллером
[Neumann, Muller, 1972] на растениях Sanguinaria canadensis, показано, что при избытке в
клетках алкалоида сангвинарина и бензофенантридиновых алкалоидов они запасаются в
идиобластах. Идиобласты клеточной культуры Peganum harmala, содержащей в
питательной среде 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту, синтезировали и накапливали βкарболиновые алкалоиды и серотонин, известный нейротрансмиттер животных [Khafagi,
2007]. Алкалоиды также содержали идиобласты корней, каллюс и семена [Khafaqi, 2007].
Элептической формы идиобласты имели большую центральную вакуоль, где и
концентрировались эти соединения. Индольные алкалоиды в губчатой паренхиме листа
Catharanthus roseus флуоресцируют в желтой области спектра под ультрафиолетовым
светом люминесцентного микроскопа, и их легко различить среди красной эмиссии
хлорофилл-содержащих клеток [Mersey and Cutler, 1986; St-Pierre et al., 1999]
Следует также отметить, что идиобласты являются местом накопения стероидных
гликозидов, которые широко распространены в растениях. В листьях Diosсorea deltoidea
присутствуют водорастворимые фуростаноловые гликозиды. Они локализованы в
идиобластах, расположенных с обеих сторон листа [Гуриелидзе и др., 1988]. На срезах,
обработанных реактивом Эрлиха, они выглядят в виде окрашенных в малиновый цвет
клеток (Рис.5).
Идиобласты могут быть заполнены и слизью. Химический состав слизи у разных
растений различен (см. раздел 3.4). У некоторых из них, например, у слизевых идиобластов
корней Actinidia, этот секрет обогащен белками [Wang et al., 1994]. В растениях,
относящихся к семействам Cactaceae, Сrassulaceae, Orchidaceae, в секреторных клетках
накапливаются полисахариды в виде слизи, которая чаще всего секретируется в
пространство между оболочкой и плазмалеммой, постепенно оттесняя протопласт к центру
клетки. При этом уменьшается объем как цитоплазмы, так и вакуоли. В конце концов,
полость клетки может целиком заполниться слизью, и клетка отмрет. Возможно, что
секреция слизи происходит и в вакуоль [Васильев, 1977]. Тогда разбухшая вакуоль
отодвигает протоплазму к оболочке. По данным О.В. Яковлевой [I988], исследовавшей
ультраструктуру слизевых клеток эпидермиса 85 видов растений из 15 семейств, можно
выделить три типа клеток по локализации секрета в полости клетки (вакуоль или
свободное пространство), в межклетниках, или одновременно в обеих полостях - в полости
клетки и межклеточниках. Автор предполагает, что выделение секрета за пределы клетки в
межклеточники происходит через контакт тонопласта с плазмалеммой, что характерно и
31
Рис.5. Продольный срез эпидермиса листа
Dioscorea deltoidea (увеличение в 140 раз).
Идиобласты с олигофуростанозидами
выглядят как темные клетки [Гуриелидзе
и др., 1988]
для солевых клеток (см. раздел 3.2.). Содержание слизи подвержено сезонным колебаниям;
наибольшее количество отмечено зимой, снижено весной и достигает максимума летом
[Distelbarth, Kull, 1985].
Секретирующие слизь клетки разных растений, пока сохраняются живыми, имеют
сходную структуру, характерную для всех секреторных клеток Они богаты цитоплазмой,
имеют сильно развитый аппарат Гольджи, многочисленные митохондрии с хорошо
развитыми кристами [Васильев, 1977]. Кристаллы слизи часто обнаруживаются в
идиобластах корней различных видов актинидий Actinidia hemsleyana, A. eriantha, A.rufa,
A.chinensis [Wang et al., 1994]. Показано, что кристаллы (рафиды) слизи образуются
первоначально в маленьких вакуолях, которые потом диффундируют в центральную
вакуоль, где слизь далее аккумулируется вокруг таких рафидных тяжей. Идиобласты со
слизью образуются преимущественно в паренхимных тканях разных органов, а также в
эпидермисе стеблей, листьев. Слизевые клетки почти всегда присутствуют в генеративных
органах - лепестках, цветоложе, тычиночной трубке, столбике.
Кроме специализированных слизевых клеток, в эпидермисе листа двудольных
растений есть и такие, которые по форме и размерам отличаются от других клеток
покровной ткани, но секретируют слизь. Так, если листья туи Thuja occidentalis
32
накапливают слизь в идиобластах, то у тисса Taxus facсata - в вакуолях мезофильных
клеток [Distelbarth, Kull, 1985]
Рис.6. Сесквитерпеновые лактоны в масляных идиобластах растений сем. Magnoliaceae. 1 –
костунолид-1, 10 эпоксид (магнолид), 2. – сантамарин. 3- михенолид. 4.- михелиолид. [Caniato,
Cappelletti, 1984].
Идиобласты, содержащие полиизопрен гутту (см. раздел 2.3.2), часто встречаются в
коре стебля Euсommia ulmoides [Tian et al.,1990]. Эти структуры образуются из
меристематических клеток коры, на той стадии, когда прокамбий дифференцируется в
первичные ситовидные элементы протоксилемы. Частицы гутты синтезируются и
аккумулируются в цитоплазме, где одновременно с этим деградируют органеллы [Tian et
al.,1990].
Из
других
видов
секреторных
клеток
известны
идиобласты,
содержащие
сесквитерпеновые лактоны [Caniato, Cappelletti, 1984], которые особенно распространены в
растениях из семейства Magnoliaceae (Рис.6). Идиобласты с латексом внутри найдены в
листьях и семенах родов Duidaea, Quelchia [Metcalfe, 1967]. В идиобластах встречаются и
весьма редкие соединения. Так в идиобластах мужских и женских (пестичных) шишек
представителей семейства Zamiaceae (распространенных в тропических влажных лесах и
во влажных субтропических областях Америки) найден нейротоксин 2-амино-З(метиламино) - пропеновая кислота [Vovides, 1991]. Полагают, что этот токсин может
принимать участие во взаимоотношениях растений с насекомыми.
Идиобласты и связанные с ними секреторные вместилища растений из семейства
Myrsinaceae, в частности корнях и ксилеме стеблей Myrsine laetevirens (Mez) Arechav,
включают гидроксибензохинон и его производные (рапанон-главный компонент) [Otegui et
al., 1998]. Причем вместе с этими соединениями в составе секреторных структур
33
присутствуют липиды. Гидроксибензохиноны в виде оранжевых кристаллов откладываются
на поверхности плодов и семян. Синтез соединений, как предполагается, происходит в
пластидах, эндоплазматическом ретикулюме и вакуолях
1.6. СЕКРЕТИРУЮЩИЕ МИКРОСПОРЫ
Растительные
микроспоры
представляют
собой
одиночные
клетки,
покрытые
многослойной защитной оболочкой, поверхностная часть которой называется экзиной, а
внутренняя – интиной [Stanley and Linskens, 1974; Поддубная-Арнольди, 1976;
Сергиевская, 2002]. Это - одноклеточные системы, участвующие в процессах размножения
и активно секретирующие метаболиты в окружающую среду. C точки зрения механизмов
клеточного выделения веществ, описанных в разделах 1.3 и 1.4, в микроспорах происходят
те же этапы секреции в свободное пространство и в вакуоль. В пыльце разных видов
подробно изучен экзоцитоз (см. далее).
Микроспоры способны к быстрому делению и росту при культивировании на
искусственных средах. Такие клетки весьма чувствительны к выделениям других клеток и
могут служить биосенсорами на определенные компоненты секретов, которые участвуют в
узнавании и рецепции [Рощина, 2006; Roshchina, 2005b; 2007a; 2008]. Структуры таких
клеток удобны для прижизненного анализа с помощью новейшей аппаратуры (лазерной
сканирующей микроскопии, микрофлуориметрии, микроспектрофотометрии и др.) и
используются в клеточной биологии.
Ниже будут рассмотрены в качестве одиночных секретирующих клеток вегетативные
и генеративные (пыльца) микроспоры.
Вегетативные микроспоры. Вегетативные микроспоры споровых растений (папортников,
хвощей и др.) представляют собой клетки с двойным набором
Рис. 7. Вегетативные микроспоры хвоща полевого Equisetum arvense [Рощина, 2006; и
неопубликованные данные]. А.– рисунок споры, Б - ее автофлуоресценция под
люминесцентным микроскопом. Бар = 20 мкм. В. светло-зеленая флуоресценция секрета вокруг
темной споры после обработки глиоксилатом. Возбуждение эмиссии 360-380 нм.
хромосом в ядре. Они служат для размножения и способны к автотрофному питанию при
прорастании, поскольку содержат хлоропласты, где осуществляется фотосинтез. Споры
хвоща полевого имеют элатеры - гибкие структуры, служащие для прикрепления спорык
34
субстрату- почве (Рис.7). Они легко прорастают на искусственных питательных средах или
просто в воде. Одноклеточная спора, сбросив жесткую оболочку-панцирь, делится
пополам, и одна из клеток дает начало многоклеточному таллому, а другая ризоиду, с
помощью которого этот таллом прикрепляется к почве. Для вегетативной микроспоры
Equisetum arvense характерно изменение цвета флуоресценции при возбуждении
ультрафиолетовым светом люминесцентного микроскопа с голубой (у непроросшей
споры) на красную (у развивающейся споры) [Рощина и др., 2002; Roshchina et al., 2004].
Увеличение красной эмиссии почти в два раза по сравнению с непроросшей спорой
происходит за счет усиления синтеза хлорофилла и азуленов после смачивания сухих
микроспор водой. Наблюдение прорастания микроспор хвоща проводят, отмечая деление
клеток и появление ризоида просто под обычным микроскопом или по флуоресценции под
люминесцентным микроскопом [Roshchina, 2007b; 2008]. Вегетативные микроспоры хвоща
полевого Equisetum arvense, смогут быть наиболее удобной моделью для разных клеточных
исследований [Рощина, 2006].
В
вегетативных
микроспорах
хвощей
и
папортников
обнаруживаются
физиологически активные соединения, стимулирующие или ингибирующие рост и
развитие – такие как стерилпиронгликозиды [Veit et al., 1995] и азулены [Roshchina, 2008],
а также разнообразные ферменты гидролазы (эстеразы, холинэстераза) [Roshchina, 2004,
Буданцев,
Рощина,
2004;
2005;
Budantsev,
Roshchina,
2007;
Roshchina,
2009].
Холинэстеразы выделяются из клеток. Показано, что микроспоры хвоща выделяют
катехоламины при смачивании (реакция с глиоксалатом на рис.7 В.) [Рощина и др., 2011].
В целом, состав выделений вегетативных микроспор пока еще слабо изучен.
Генеративные микроспоры (пыльца). Пыльцевые зерна являются генеративными
микроспорами или мужским гаметофитом семенных растений. Женским многоклеточным
гаметофитом является пестик, обладающий рецепторами к выделениям пыльцы. При
смачивании водой или секретом пестика пыльца выделяет секрет наружу (капли секрета на
Рис.8). Узнавание своей, а не чужеродной пыльцы, происходит на поверхности рыльца
пестика, тоже выделяющего секрет, который может стимулировать прорастание
пыльцевого зерна. В отличие от вегетативных микроспор споровых растений пыльца
содержит только одинарный набор хромосом в ядре, и при прорастании, когда появляется
амебо-подобный вырост - пыльцевая трубка, образует мужские гаметы – спермии.
Спермии движутся к концу пыльцевой трубки. Если пыльца проросла на рыльце пестика
(женском гаметофите), пыльцевая трубка проникает в семязачаток к яйцеклетке, и один из
спермиев сливается с яйцеклеткой [Webb, Williams, 1988]. В результате образуется зигота,
содержащая уже двойной набор хромосом, из которой развивается зародыш семени.
35
Рис. 8. Флуоресцирующаям пыльца (генеративные микроспоры) семенных растений под
лазер-сканирующим конфокальным микроскопом [Roshchina et al., 2011]. Лазер 405 нм
Сухая (а) и секретирующая после смачивания водой (б) пыльца лилии гибридной Lilium
spp. Бар = 100 мкм. Сухая (в) и секретирующая после смачивания водой (г) пыльца
цикория обыкновенного Cichorium intybus L. Бар = 10 мкм. В секретирующих образцах
видны капли секрета.
Секреция в пыльце семенных растений, как в и соматических клетках, может
происходить в свободное пространство зрелой микроспоры или в вакуоли при созревании
пыльцевого зерна в пыльнике (большая вакуоль созревающего пыльцевого зерна после
первого митоза разделяется на маленькие вакуоли [Yamamoto et al., 2003]). Компоненты
секреторных путей обнаружены и подробно исследованы у пыльцы ряда растения, в
частности у лилии [Ibrahim et al., 2002] и арабидопсиса [Yamamoto et al., 2003]. Пыльца
секретирует белки и липофильные соединения наружу через свободное пространство
клетки между протоплазматической мембраной и сложной клеточной оболочкой уже в
первые минуты после смачивания [Stanley and Linskens, 1974]. Прорастающая пыльца и
особенно апикальная часть пыльцевой трубки осуществляют экскрецию путем экзоцитоза
[Camacho and Malho, 2003; Parton et al.,2001; 2003; McKenna et al., 2009].
В секретах пыльцы есть вещества, участвующие в узнавании пестиком пыльцы, а
также вещества, участвующие во взаимодействии пыльцы разных видов. Cреди них ацетилхолин и гистамин, к которым в пестиках существуют рецепторы, аналогичные
соответственно холинорецепторам и гистаминовым рецепторам животных [Roshchina,
2001a]. Холинэстеразная активность (фермент холинэстераза катализирует гидролиз
ацетилхолина) найдена в вегетативных микроспорах хвоща полевого и в пыльце более чем
25 видов растений [Roshchina et al., 1994; Roshchina, 2001a,b; Roshchina, 2004, Буданцев,
Рощина, 2004, 2005; Roshchina, 2007a; Budantsev, Roshchina, 2007]. Скорость гидролиза
ацетилхолина этими объектами сравнима с той, что наблюдается в клетках животных. В
хеморецепции принимают участие и собственно пыльцевые зерна, которые могут
распознавать чужеродную пыльцу по ее секрету. В этом случае рассматривается
химическое
взаимодействие
пыльцы
разных
видов
на
рыльце
пестика.
Такое
взаимодействие называют пыльцевой аллелопатией [Murphy, 2007]. Кроме соединений,
участвующих в хеморецепции, в составе пыльцевых секретов есть и соединения,
36
стимулирующие или ингибирующие прорастание пыльцы. Это - белки, такие как лектины,
гидролазы, пероксидаза и др. [Поддубная-Арнольди, 1976; Stanley and Linskens, 1974;
Ковалева, 1994; Ковалева и др., 1999] или флавоноиды [Stanley and Linskens, 1974; Murphy,
1992]. Среди биологически активных компонентов пыльцы, действующих и на животные
организмы (в частности на привлечение насекомых), известны половые гормоны
тестостерон и его производные [Saden-Krehula et al., 1971]. Особую роль играют выделения
пыльцы как аллергены, что весьма существенно для здоровья человека [Puc. 2003].
Аллергенами могут быть как белковые соединения, так и биогенный амин гистамин,
найденные в пыльцевых зернах [Stanley and Linskens, 1974].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные физиологические функции клетки сосредоточены в цитоплазме с включенными
в нее органеллами. Эта активная часть клетки отграничена от оболочки внешней
цитоплазматической мембраной - плазмалеммой, а от вакуоли - внутренней мембраной тонопластом. Если в процессе метаболизма возникает избыток какого-либо соединения
(который может привести к нарушениям нормально протекающих реакций), то
избыточные метаболиты эвакуируются путем экзоцитоза.
Внутриклеточная секреция - эволюционно обусловленный путь удаления избытка
метаболитов, не являющихся необходимыми в данный момент для функционирования
цитоплазмы. Продуктами внутриклеточной секреции в большинстве случаев являются
соединения, образованные в процессе фотосинтеза, и основное место их образования мембраны хлоропластов, хотя некоторые из них синтезируются и в других органеллах:
эндоплазматическом ретикулюме, аппарате Гольджи и его везикулах, микросомах,
лейкопластах. Выделяемые в секреторном процессе вещества разнообразны по химической
природе. Это - прежде всего продукты основного первичного обмена: углеводы, белки,
гормоны, а также продукты вторичного обмена: терпеноиды, флавонолы, алкалоиды и др.,
обладающие высокой биологической активностью. Растения имеют два основных пути
защиты от химически реактивных вторичных веществ. Один из них - компартментация в
физически разделенных специфических органеллах. Другой путь защиты - это химическая
модификация до относительно безвредных соединений. Эти соединения также могут быть
изолированы локализацией в определенных компартментах клетки.
Внутриклеточная секреция в основном осуществляется в вакуоль и в свободное
пространство клетки. С выделением веществ в свободное пространство клетки связаны
формирование конституционных частей клетки (оболочка и ее инкрустация) или (и)
подготовка продуктов обмена к эвакуации в окружающую среду или межклеточные
пространства многоклеточного организма. Секреция в вакуоль имеет другое назначение. В
37
вакуоли откладываются соединения, которые являются запасными веществами и могут
включаться в метаболизм клетки или вторичные вещества, которые таким путем
исключаются из активно метаболизирующей части клетки.
Значение продуктов вторичного обмена в клеточном соке выяснено недостаточно.
Ранее их рассматривали как конечные продукты обмена. Однако в настоящее время
показано, что многие из них могут вовлекаться в процессы метаболизма и поэтому их
можно рассматривать как запасные вещества.
Синтез
и
секреция
вторичных
метаболитов,
хотя
и
осуществляются
неспециализированными клетками, но эти процессы у них развиты относительно слабо. В
растениях имеются специализированные клетки (идиобласты), секреторные процессы в
которых являются основными. В них накапливаются соли и различного рода органические
соединения вторичного обмена веществ. Пока секреторные клетки сохраняются живыми,
они имеют структуру типичных секреторных клеток. Они богаты цитоплазмой,
преобладающим
компонентом
которой,
является
эндоплазматический
ретикулюм.
Первичные механизмы транспорта через мембраны также являются общими как для всех
секреторных, так и несекреторных клеток [Carter et al., 2004].
Эндогенные
идиобласты
являются
самыми
примитивными
секреторными
образованиями. Они ближе всего стоят к неспециализированным паренхимным клеткам, а
также присутствуют среди недифференцированных клеток культур тканей. Идиобласты
отличаются от остальных клеток, главным образом, тем, что обычно функционируют
только, как специализированные клетки, продуцирующие секрет.
Одноклеточными секретирующими
объектами, служащими для размножения
являются вегетативные микроспоры споровых растений и генеративные микроспоры
(пыльца) семенных растений. Компоненты их выделений участвуют в процессах узнавания
клеток своего вида и регуляции их развития.
Глава 2. ВНУТРИТКАНЕВАЯ СЕКРЕЦИЯ
2.1. ВОЗДУХОНОСНАЯ СИСТЕМА РАСТЕНИЯ.
Внутренние ткани растения пронизаны системой межклеточных пространств, которые
заполнены либо газами и образуют воздухоносную систему, либо разнообразными
секретами и образуют систему внутритканевых секреторных каналов [Kucera, 1985].
Система межклеточных пространств, заполненных воздухом, имеется почти во всех тканях
растения.
Хорошо
развиты
межклеточные
ходы
в
листовой
пластинке
и
фотосинтезирующей паренхиме стебля, менее богата ими зрелая паренхима, а
меристематические ткани обычно межклеточников не содержат. На основании изучения
38
проницаемости растительных органов для газов, поступающих под давлением, было
установлено, что в растениях имеются две системы межклеточников - сплошная и
прерывистая.
Система сплошных межклеточников достигает в растениях значительных размеров,
благодаря чему воздух и индивидуальные газы могут переходить из одной части растения
в другую. Широкоразветвленной системой межклеточных пространств характеризуются
листья покрытосеменных растений. Воздушные ходы занимают в них 10—60% объема.
Это - основные пути диффузии газов, в основном кислорода, углекислого газа, водяного
пара [Jeffree et al., 1986]. Развитая система межклеточников у растений, которые обитают в
среде с затрудненным газообменом, у травянистых болотных и водных растений имеется
специальная воздухоносная ткань - аэренхима, образование которой индуцируется
кислородной недостаточностью [Justin and Armstrong, 1987; 1991]. На это указывают
опыты [Focke, 1985], в которых исследовалась аэренхима коры корня ежи сборной Dactylis
glomerata и влаголюбивых видов овсяницы Festuca. Развитой системой межклеточников
обладают и некоторые мезофиты - Phaseolus vulgaris, Vicia faba, Zea mays и др. Движение
газов происходит у них не только по центру воздухоносной полости, но и по
межклеточникам паренхимы и флоэмы стебля.
Межклеточные пространства являются внутренней средой организма и играют
важную роль в его жизнедеятельности. Несмотря на то, что межклеточники сообщаются с
внешней средой через многочисленные устьица и чечевички, состав газов в них сильно
отличается от атмосферного. Он более разнообразен, так как зависит от метаболизма и
газоэкскретов клеток, окружающих межклеточники. У некоторых злаков, например
тростника южного Phragmites australis (Cav.) Trin ex Steud, наблюдается конвекционный
(конвекция – перенос тепла, который осуществляется в частности потоками воздуха) поток
газов через межклеточники [Armstrong J., Armstrong W, 1991].
Клеточные оболочки, выстилающие межклеточные ходы, отличаются значительной
биохимической активностью [Саляев, 1969]. В их составе обнаружены ферменты (см.
также 1.3), и, следовательно, могут осуществляться многочисленные биохимические
процессы, приводящие к образованию различных органических веществ. Эти соединения
можно обнаружить в межклеточном пространстве растений. В определенные периоды
жизни компоненты клеточных оболочек, участвующие в образовании скелета растений,
могут подвергаться частичному гидролизу и вовлекаться во вторичный обмен веществ, что
также не может не отражаться на химическом составе внутритканевых пространств
растений. Не менее важно свойство клеточных оболочек, находящихся в контакте с
внутренней газовой средой растения, насыщенной водяными парами, сорбировать пары и
39
газы и десорбировать их во внутреннюю среду растения. Иными словами клеточные
оболочки обладают свойствами поливалентных адсорбентов, для которых характерны
разные типы связей с адсорбированными соединениями [Саляев, 1969]. Таким образом, во
внутренней газовой среде растения могут происходить довольно сложные превращения,
обусловленные особенностями оболочек клеток, окружающих межклеточные ходы.
Изучение внутренней газовой среды растений имеет важное значение прежде всего
потому, что содержимое межклеточных пространств является показателем состояния
общего метаболизма растения. Поскольку межклеточники сообщаются между собой и в
них попадают газообразные продукты из разных частей растений, эти соединения (среди
них и гормон этилен) могут направлять и регулировать общий метаболизм, а также
включаться в него на определенных этапах.
2.2. ВНУТРЕННИЕ ГАЗЫ
Состав газов во внутренней среде растения начали изучать более двух столетий тому назад.
Большое внимание уделялось исследованию газового состава листьев. Так как листья
приспособлены к интенсивной аэрации, то существовало мнение, что газовая среда листьев
близка по составу атмосферному воздуху. В дальнейшем это оказалось справедливым
только по отношению к азоту. Содержание же кислорода и углекислого газа подвержено
сильным колебаниям и нередко значительно отличается от концентрации в атмосфере.
2.2.1. Углекислый газ
Количество СО2 в листьях растений часто выше, чем в окружающем воздухе. Например, в
листьях сахарной свеклы Beta vulgaris var. altissima содержание этого газа может
колебаться от 1 до 7% [Рубин, Панасенко, 1956]. В листьях толстянковых Crassulaceae в
зависимости от вида растения концентрация углекислого газа составляет 0,15—2,5%
[Cockburn et al., 1979]. Необычайно высокие концентрации CО2 зафиксированы в листьях
древесных растений в период жаркого засушливого лета [Рощина, 1975]. Полагают
[Culotta, 1995], что растения извлекают определенную выгоду. Усиливается фотосинтез,
причем воздействие этого газа проявляется и на уровне фотосинтетического электронного
транспорта [Roshchina et al., 1983].
Количество CО2 во внутреннем воздухе листьев отражает влияние целого ряда
внутренних и внешних факторов, из которых наибольшее значение имеют фотосинтез и
дыхание. Некоторое значение может иметь темновая фиксация СО2, разложение на свету
органических кислот [Солдатенков, 1971] и поступление CО2 через корни [Курсанов и др.,
1952]. Высокое содержание двуокиси углерода в межклеточниках стеблей травянистых
растений горных лугов и болот обнаружили Билингс и Годфри [Billings, Godfrey, 1967].
40
Много углекислоты найдено в межклеточниках корневых систем. Бурстрем [Burstrom,
1959] сообщает, что корни пшеницы Triticum, выращенные на питательном растворе,
имеют разветвленную сеть межклеточников, наполненную газом. В меристематических
тканях, расположенных на концах корня, внутренняя газовая фаза состояла практически из
чистой углекислоты.
Первые обобщающие сводки о содержании газов в стволах древесных растений
составлены Мак Дугалом и Уоркингом [MacDougal, Working, 1933]. Установлено, что в
стволах воздух занимает значительную часть объема. Ядро древесных растений содержит
больше газов, чем заболонь. В стволах лиственных пород газов накапливается больше, чем
у хвойных. По составу воздух стволов деревьев и кустарников отличается от атмосферного
воздуха большим количеством углекислого газа, во много раз превышающим его
содержание в атмосфере. Например, в древесине сосны Pinus CО2 содержится в 200 раз
больше, чем в атмосфере, в грецком орехе Juglans regia- в 600 раз [Яценко-Хмелевский,
1954]. У тополя Populus deltoides содержание углекислого газа в стволе может достигать
26% [Schaedle, 1975], в побегах 5—7-летнего возраста лиственных пород - 23% [Рощина,
1975].
Распределение CО2 по растению неравномерно. Образуемый живыми клетками
углекислый газ может накапливаться не только в межклеточных пространствах, но и в
сосудах и трахеидах, в связи с чем, значительная часть ксилемы может быть заполнена
воздухом. Внешняя заболонь заполнена водой и поэтому накапливает мало газа. Больше
всего содержится газов в ядровой древесине, которая служит как бы резервуаром для
выделившихся газов. Межклеточные пространства флоэмы связаны с наружним воздухом
порами, поэтому накапливают меньше CO2 [MacDougal,Working; 1933].
Сезонные изменения газов в стволе древесных растений изучены рядом авторов
[MacDougal, Working, 1933; Chase, 1934]. Обнаружено, что содержание углекислого газа
велико в течение вегетационного периода и очень мало зимой. Сезонные колебания
содержания СО2 в побегах древесных пород изучались В. Д. Рощиной [Рощина, 1974,
1975]. В отличие от ранее выполненных работ был применен газовый хроматографический
анализ, который позволил исследовать большой набор древесных растений. Одновременно
с определением содержания CO2 были проанализированы интенсивность дыхания и
влажность побегов (Рис. 9).
Содержание углекислоты во внутрённем воздухе завнсело от времени года и видовых
особенностей растений, но всегда было во много раз выше, чем в окружащем воздухе. В
течение зимнего периода концентрация газа существенно не менялась из-за сокращения до
минимума связи растения с окружающей средой. Наиболее высокий уровень наблюдался
41
весной и совпадал с началом сокодвижения и усилением интенсивности дыхания,
пробуждением растений к активной физиологической деятельности.
У ряда растений отмечена связь между возрастанием углекислого газа во внутренней
атмосфере и повышением влажности. В период формирования листьев концентрация газа
снижалась. Создавалось впечатление, что накопившийся в период покоя углекислый газ
передвигался вверх по стеблю и использовался молодыми листьями в процессе
фотоассимиляции. Возможность перемещения углекислоты в транспирационном токе
древесных растений и ее реутилизация при фотосинтезе были доказаны экспериментально
Зелавски и Рич [Zelawski, Riech, 1970] и затем подтверждены Шедлем (Schaedle, 1975]. В
весенний период перед распусканием листьев возникает градиент концентраций
Рис.9. Сезонные изменения концентрации СО2, интенсивности дыхания и влажности 4-6
летних побегов деревьев. А –тополь бальзамический Populus balsamifera L., б – береза
бородавчатая Betula verrucosa Ehrh, в – скумпия Cotinus coggygria Scop., г – лиственница
европейская Larix decidua Mill., д – сосна Веймутова Pinus strobus L., е- липа
мелколистная Tilia cordata Mill.
СО2 между корой и древесиной, листьями и стеблем [Рощина, 1975]. Он обеспечивает
диффузионное движение газа из коры в проводящую систему и из стебля в листья.
42
Накопление углекислого газа связано с физиологическим состоянием растений и
изменяется при внешних неблагоприятных воздействиях. По данным Н. А. Новикова и В.
А. Соловьева [1973], газовый режим пораженной грибами древесины ели Picea excelsa
характеризуется большими концентрациями CO2 (до 21%) и малым содержанием O2 (до
0,4%). Для заболони же здоровых елей на глубине 1,5-2 см концентрации CO2 составляют
от 1,1 до 2,9%, а содержание O2 - от 15,5 до 19,4%. Значительно повышается концентрация
углекислоты в тканях растений, вмерзших в лед. Растения озимой пшеницы в таких
условиях накапливали до 44% CO2 [Ракитина, 1970].
Необходимо отметить, что количественные результаты газового анализа внутренней
атмосферы растений требуют критического отношения, так как они зависят от способа
взятия пробы. Специально проведенные опыты показали, что состав извлекаемых газов
обусловлен разряжением, при котором извлекается проба. При значительных разряжениях
газы начинают выделяться из жидкой среды, где соотношение атмосферных газов
вследствие разной растворимости иное, чем в газовой фазе. Метод-вакуумной экстракции,
к которому прибегали многие авторы, дает возможность определять лишь общее
количество CO2 и O2 и не дает возможности отделить свободный газ от газа, растворенного
в клеточном соке. Лангер и др. [Langer et al., 1984] разработали метод исследования
внутренних газов без использования вакуума. Сборник газов представляет собой
перфорированный капилляр, покрытый газопроницаемой мембраной, из которого газ
поступает в масс-спектрометр.
О значении внутренних газов для физиологической деятельности растения известно
очень мало. Однако о возможном их влиянии можно судить на основании опытов с
искусственной газовой средой, в которой находилось растение. Во многих работах описано
влияние углекислоты на фотосинтетические реакции [Punnet, 1965; Govindjee, Rensen,
1978; Larigauderie, 1986], а также на синтез пигментов [Верзилин и др., 1985; KhaveriNejad, 1986], процессы аэробного и анаэробного дыхания [Гринева, 1975; Siriphanich,
Kader, 1986], состояние устьиц, интенсивность транспирации [Stalfelt, 1967, Pallaglhy,
197l], тypropное давление, буферное равновесие [Siriphanich, Kader, 1986], движение
цитоплазмы и хлоропластов [Gärtner, 1970], проницаемость клеток и поглощение
минеральных солей [Kramer, Jackson, 1954], обмен органических кислот [Солдатенков,
1971; Chong, 1975] и многие другие процессы. Таким образом, углекислый газ внутренних
тканей растения, по-видимому, может являться мощным регулятором обменных процессов
и в конечном итоге – роста и развития растений.
Немаловажную
роль
для
регуляции
физиологических
процессов
играет
взаимодействие углекислого газа с этиленом. Сислер и Вуд [Sisler, Wood, 1988] в своем
43
обзоре приводят данные, из которых следует, что действие CO2 и этилена зависят от
концентрации взаимодействующих компонентов. Низкие уровни CO2 усиливают действие
этилена. Например, при стимуляции этиленом удлинения стеблей водных растений и
растяжении корешков при прорастании семян. Высокие концентрации как CO2, так и
этилена противодействуют друг другу, и это проявляется при регуляции опадения листьев
и плодов, подавлении роста, старении цветков, созревании плодов, индукции образования
ряда ферментов. Так углекислый газ стимулирует растяжение корешков редиса Raphanus
sativus, ингибированное этиленом [Radin Loomis, 1969], устраняет угнетение этиленом
срезанных цветущих гвоздик Dianthus [Smith, Paker, 1966], тормозит стимулированное
этиленом опадение черешков листьев фасоли Phaseolus vulgaris, хлопчатника Gossypium и
других растений [Abeles, 1972] (см. также раздел 2.2.2). В 1987 году появилась первая
работа [Stuhlfauth et at., 1987], в которой обсуждался вопрос о влиянии повышенных
концентраций СО2 на вторичный метаболизм растений. В качестве примера приводятся
данные об увеличении образования сердечных гликозидов у Digitalis lanata. При
увеличении концентрации СО2 в 3 раза по сравнению с контролем у 60% растений
увеличивалось содержание дигоксина. Поскольку среди экскретов преобладают вторичные
соединения, работа представляет особый интерес.
Учитывая практическую значимость вопроса, ученых интересовало значение
концентрации двуокиси углерода во внутренних тканях для устойчивости растений к
неблагоприятным условиям внешней среды. 3. Г. Ракитина [1970] показала, что существует
глубокая связь между глубиной повреждения вобегов, вцерзших в лед, и степенью
нарушения газообмена. Уиллман и Браун [Willman, Brown, 1930] также установили
определенную зависимость между содержанием углекислоты и морозоустойчивостью
растений. Более стойкие к морозам сорта яблонь Malus domestica накапливали меньше
углекислого газа, чем менее устойчивые. Показана также зависимость от газового режима
внутренней среды устойчивости растений к затоплению [Chang et al., 1983]. Неустойчивый
сорт батата Ipomoea batatas отличался высоким содержанием СО2 и низкой концентрацией
кислорода в корнях. Напротив, у устойчивого сорта газовая атмосфера корня мало
изменялась при аноксии. В условиях недостатка кислорода у неустойчивых сортов
наблюдаются
физиологические
способности
к
нарушения.
окислительному
Отмечено
фосфорилированию.
снижение
уровня
Одновременно
АТФ
и
повышалась
способность к синтезу этанола. Подобные же результаты получены [Good, Patrick, 1987] в
опытах по затоплению одногодичных растений дуба черного Quercus nigra, неустойчивого
к затоплению, и ясеня Fraxinus pennsylvanica, устойчивого к тому же воздействию. Состав
газов внутри корней ясеня отличался большим содержанием CO2 и меньшим количеством
44
углекислого газа, чем у дуба. У ясеня оказалась более активной алкогольдегидрогеназа,
осуществляющая превращение алкоголя в ацетальдегид. Следовательно, исследованные
виды отличались по способности поддерживать окислительные процессы в течение
продолжительного времени затопления и предохранять ткани от накопления ядовитых
продуктов.
Повышение концентрации CO2 сопровождается почти эквивалентным снижением
кислорода, вследствие чего ткани могут испытывать кислородную недостаточность. При
этом наблюдается снижение уровня дыхания. В диапазоне концентраций 20-2% CO2
дыхание ослабевает пропорционально снижению кенцентрации кислорода [Гринева, 1975].
При дальнейшем понижении кислорода в среде (менее 2%) нормальное дыхание
нарушается и активируется процесс спиртового брожения. В условиях ограниченного
доступа
кислорода
замедляется
окислительное
фосфорилирование
и
подавляется
образование АТР. Таким образом, биосинтетические процессы лишаются источника
энергии. Эти данные показывают, что состав газовой среды растения оказывает
значительное влияние на функции клеток и их отдельных структур.
2.2.2. Этилен
Этилен - одно из простейших органических веществ, свойства которого изучены
лучше
других
газообразных
растительных
соединений.
Этилен
постоянно
образуется в растительных тканях в процессе нормального обмена веществ. Он
найден в выделениях плодов с мясистым перикарпием [Ракитин, 1967], увядающих
соцветий [Nichols, 1966], прорастающих семенах [Abeles, 1972], изолированных
корнях [Radin, Loomis, 1969], листьях [Debata.Murty, 1983] и других органах и
частях растений. Во внутреннем воздухе растений, полученном с помощью
вакуумной экстракции, этилен был обнаружен Байером и Морганом [Веуег, Morgan,
1970]. Значительное количество (1 мл/л) этилена накапливается в воздушных
пространствах у погруженных в воду частей риса Oryza [Raskin, Kende, 1984].
Газовая среда включала и другие газы: O2 - 3%, CO2- 6% и N2 - 91%. Содержание
этилена было также определено [Ракитин В. Ю., Ракитин Л. Ю., 1986] в атмосфере
межклеточников плодов лимона (табл. 2). Газы из межклеточников были получены
при разряжении 650 мм, а внутритканевые газы - при разряжении 5 мм ртутного
столба (Авторы, очевидно, указывают остаточные давления). Содержание этилена
было выше в зрелых плодах, чем в незрелых. В атмосфере межклеточников этилена
было больше примерно в 2 раза по сравнению с внутренними тканями. Напротив,
внутритканевая концентрация углекислого газа, как в зрелых, так и в незрелых
плодах была намного выше, чем в атмосфере межклеточников.
45
Таблица 2. Содержание этилена, CO2 и O2 в зрелых плодах тепличной культуры лимона сорта
Грузинский [Ракитин В.Ю., Ракитин Л.Ю., 1986]
Плод
Концентрация газов в атмосфере
межклеточников
Содержание внутритканевых газов
С2Н4,
мкл/л
CO2, %
O2, %
С2Н4, мкл/л
CO2, мг/кг
O2, мг/кг
Незрелые
0.05
1.1
20.4
0.021
8.5
23.5
Зрелые
0.145
2.6
14.2
0.061
19.7
16.1
Концентрация этилена не остается постоянной и изменяется в зависимости от многих
внешних и внутренних условий. Особенно сильно количество газа возрастает в период
листопада (табл.3). На небольшом расстоянии от зоны
Таблица 3. Образование этилена сегментами (1 см) черешка Parthenocissus quinquefolia [Jacson,
Osborn, 1970].
Время, ч
Стадия
Этилен, нл/ час
Расстояние от зоны опадения
Перед опадением
Опадение
0-12
2-3 см
0.08±0.02
0.47±0.10
1-2 см
0.09±0.02
0.60±0.13
0-1 см
0.06±0.02
0.62±0.03
опадения листьев содержание этилена увеличивается в 6-14 раз [Jackson, Osborn, 1970].
Размеры аэренхимы корней и стеблей могут регулироваться этиленом и кислородом
[Jackson, 1989].
Место синтеза этилена в клетках высших растений до сих пор точно не установлено.
Попытки такого рода не увенчались успехом, потому что этиленобразующие растительные
ткани прекращают образование этилена после гомогенизации. Однако при разрушениях
мягкой обработкой клеток все же удалось получить субклеточные фракции, способные
осуществлять синтез этого газа.
В 80-х годах появились сообщения [Mattoo et al., 1977; Mattoo, Lieberman, 1977], что
местом синтеза этилена может быть комплекс клеточная стенка - клеточная мембрана, где
обнаружены ферменты, синтезирующие этилен. По другим данным [Guy, Kende, 1984], до
80% общего количества этилена образуется в вакуоли. Выводы основаны на опытах с
изолированными вакуолями, полученными из протопластов Pisum sativum и Vicia faba.
Поскольку
один
из
непосредственных
предшественников
этилена
-
АЦК
(1-
аминоциклопропан-1-карбоновая кислота) образуется в цитоплазме, то полагают [Guy,
Kende, 1984], что АЦК перемещается из протоплазмы в вакуоль, где превращается в
этилен. По-видимому, вакуоль не единственное место в клетке, где синтезируется этилен.
Образование этилена, возможно, осуществляется и в хлоропластах, поскольку выделенные
46
хлоропласты образуют этилен из метионина в присутствии пиридоксальфосфата,
ферредоксина и электронного донора [Koenze, Elstner,1976].В настоящее время завершена
расшифровка основного пути образования этилена в растении, появилось также много
данных о ферментах и регуляции биосинтеза газа. Современное состояние этого вопроса
обобщено в виде схемы (Рис. 10). Согласно представлениям [Adams, Yang, 1981; Yang,
Hoffmann, 1984; Yang, 1985; De Paepe, van der Straeten, 2005.], этилен образуется из
аминокислоты метионина (мет) через S-аденозил-метионин (САМ) и 1-аминоциклопропан1-карбоновую кислоту (АЦК). При этом в результате функционирования метионинового
цикла (Yang-цикл) происходит ресинтез серусодержащей аминокислоты: САМ→ 5метилтиоаденозин→
5-метилтиорибоза→
5-метилтиорибоза-1-фосфат→
2-кето-4-
метилбутирил→ метионин. Ключевыми реакциями в синтезе этилена являются реакция
превращения САМ в АЦК, которую катализирует АЦК-синтаза, и реакция образования
этилена из АЦК при участии этилен-образующего фермента (ЭОФ). Отметим, что САМ
является не только предшественником этилена, но и главным донором метила в различных
биосинтезах, включая синтез полиаминов, и модификацию белков, липидов и нуклеиновых
кислот [Wang et al., 2002].
В обзоре Кенде [Kende, 1989] приведены сведения о выделении, очистке и
характеристике ферментов, участвующих в процессе биосинтеза этилена. Основной
фермент, лимитирующий стадию АЦК→ С2Н4, выделен из перикарпия плодов томата
Lycopersicon esculentum, тыквы Cucurbita L. и этиолированных проростков маша Phaseolus
aureus. Этиленобразующий фермент оказался прочно связанным с мембранами и при
гомогенизации тканей разрушается. Свойства этого фермента изучены in vivo на
препаратах вакуолей, которые способны превращать аминоциклопропанкарбоновую
кислоту в этилен.
Биосинтез
этилена
зависит
от
фазы
развития
растения
и
регулируется
разнообразными факторами внешней сред. Например, при созревании плодов происходит
индукция
АЦК-синтазы
и
усиливается
синтез
этилена.
При
созревании
также
увеличивается активность ЭОФ [Adams,Yang, 1981; Yang, Hoffmann, 1984]. Механическоe
повреждение,
охлаждение,
засуха,
затопление,
патогены,
ауксины
стимулируют
образование этилена. Поскольку концентрация СО2 в растениях непрерывно колеблется,
значительный интерес представляют работы, в которых исследуется влияние именно этого
фактора ва этиленобразующий фермент. По данным Философ-Хадас с сотрудниками
[Philosoph-Hadas et al, 1986] в дисках из листьев табака Nicotiana tabacum наблюдается
47
Рис.10. Схема биосинтеза этилена и его регуляции. Адаптировано по [Adams, Yang, 1981;
Yang, Hoffman, 1984]. 1 – лимитирующий участок в биосинтезе; 2 – индукция синтеза
фермента; 3 – ингибирование реакции. Аде – аденин, Адо – аденозин, АВГ –
аминоэтоксивинилглицин, АУК – аминооксиуксусная кислота, ИУК – индолилуксусная
кислота
зависимость ЭОФ от этого фактора. При измерении концентрации углекислого газа от 0 до
2% активность энзима возрастала, при 2-3% - не изменялась и затем увеличивалась.дри
повышении концентрации СО2 в темноте до 5%, а на свету - до 10%. Таким образом,
углекислый газ оказывает стимулирующее действие на реакцию превращения АЦК в
этилен, что еще раз подчеркивает регуляторные функции этого газа.
Обращает на себя внимание исследование влияния цитокининов на биосинтез
этилена в листьях хлопчатника Gossypium [Suttle, 1986], в котором стимуляция
образования этилена природными и синтетическими цитокининами связывалась с
увеличением биосинтеза АЦК и ее превращениями в этилен. В другой работе [PhilosophHadas et al, 1989] на листьях дисков шпината Spinacia доказано усиление биосинтеза
48
этилена под влиянием не только цитокинина, но также гиббереллиновой и абсцизовой
кислот. Фитогормоны действовали как на образование эндогенного этилена, так и на
образование этилена из 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты (АЦК). Торможение
биосинтеза вызывают вещества, блокирующие образование предшественника этилена АЦК
или непосредственно этилена (Рис.10). В последнем случае блокируется активность
этилен-образующего фермента [Yang, Hoffman, 1984] (cм. также раздел 6.2.I).
Количество этилена, образуемого тканями растений, невелико и варьирует в
чрезвычайно широких пределах. Скорость выделения этилена листьями Ranunculus
sceleratus на свету составляет 0,4, в темноте- 0,77 нмоль г-1сырой массы/ч [Horton, 1985].
Плоды также выделяют этилен в количестве от 2,2.10-3 (Citrus sinensis) до 16 нмоль г-1
сырой массы/ч (Passiflora) [Дженсен, 1968].
Этилен - очень реакционноспособное соединение, его химические свойства
обусловливаются главным образом межуглеродной двойной связью. По современным
представлениям, этилен - гормон, который контролирует многие реакции роста и развития
растений. Он регулирует прорастание семян, удлинение и утолщение стебля [Abeles, 1986],
рост растяжением [Satler, Kende, 1985], половую дифференцию цветков [Byers et al., 1972],
вызывает дозревание плодов [Adams, Yang, 1981], старение ткани [Abeles, 1972]. Эти
феномены отражают действия этилена на физиологические и биохимические процессы:
угнетение фотосинтеза [Kays, Pallas, 1980; Pallas, Kays, 1982; Sguler et al., 1985], редукцию
мембранных систем хлоропластов [Shimokawa et al., 1978], снижение интенсивности
дыхания [Chee-Kok Chaim, Frenkel, 1977], изменение синтеза белка [Tucker, Latis, 1984],
проницаемость мембран [Faragher, Mayak, 1984], транспорт ауксина [Lyon, 1970],
передвижение
cахаров
[Jackson,
Osborn,
1970],
активность
ферментов
аденозинтрифосфатазы [Olson, Spencer, 1968], цитохром с-оксидазы [Apelbaum et al., 1984],
ДНК и РНК-полимераз [Apelbaum et al., 1984], перокcидазы [Imaseki, 1970] и другие
процессы.
Механизм действия этилена на молекулярном уровне неясен. Однако уже выявлены
участки обмена, на которые он может влиять [Bleecker and Kende, 2000; Bisson and Groth,
2010; Zhao and Guo, 2011]. Так во время созревания плодов или опадения листьев этилен в
клетках-мишенях связывается со специфическим белковым рецептором и стимулирует de
novo синтез и выделение ферментов, расщепляющих клеточные стенки, таких, как
целлюлаза. Этиленсвязывающий компонент мембран был изолирован из растительной
ткани. Им оказался металл-содержащий фермент, локализованный, главным образом, в
эндоплазматическом ретикулюме и в меньшей мере - в плазмалемме [Sisler,Yang, 1984].
Остается неясным, каким образом сигнал от этилена, связанного с рецепторным белком
49
мембран, передается в ядро, где включаются специфические гены. Предполагается [Ecker,
1995], что для этого существуют и специальные сигнальные белки, например, как у
млекопитающих
[Быстрова,
2012].
Сейчас
проводятся
совместные
исследования
молекулярных биологов, генетиков и специалистов в области клеточной биологии для
изучения этой проблемы [Dong et al., 2010; Zhao and Guo, 2011]. Показаны отдельные
участки сигнального каскада с участием разнообразных киназ и выявлено пять семейств
генов, кодирующих рецепторы этилена у Arabidopsis thaliana [Dong et al., 2010].
По характеру действия этилен часто проявляет себя как антагонист углекислого газа
(см. также раздел 2.2.1.). Анализируя молекулярное строение СО2 и этилена, пришли к
заключению [Abeles, 1972], что благодаря сходству структуры, СО2 может быть
конкурентным ингибитором действия этилена. Многие физиологические эффекты могут
быть объяснены, если учитывать эти особенности этилена и углекислого газа. Обычная
практика хранения яблок при повышенной концентрации СО2 основана на том, что
углекислый газ подавляет действие этилена. Таким образом, влияние этилена на клетки
растений и противоположное ему влияние двуокиси углерода - это, по-видимому,
компоненты нормальной физиологической регуляции в растении.
2.2.3. Другие летучие соединения
Кроме этилена, во внутреннем воздухе растений могут быть обнаружены и другие
органические недоокисленные соединения (спирты, альдегиды, углеводороды). Используя
метод газовой хроматографии, во внутреннем воздухе ряда древесных растений наряду с
высокой концентрацией углекислого газа удалось обнаружить [Рощина, 1975] пары этанола
(Рис.11, табл.4). Вычисления показали, что углекислый газ составлял в побегах от 11,3 до
19,9 относительных процентов. Содержание этанола колебалось от 1,06 до 2,18 тех же
единиц. Появление, во внутреннем воздухе паров этанола является показателем
недостаточного снабжения тканей кислородом и активирования анаэробного пути дыхания
(см. раздел 4.3.4.).
Альдегиды являются интермедиатами в метаболизме растений и также могут быть
обнаружены во внутреннем воздухе растений. Так масляный альдегид был найден во
внутреннем воздухе 5 - 7-летних побегов, взятых с 20-летних взрослых растений Populus
balsamifera и Cotinus coggygria [Рощина,1974]. Количество масляного альдегида составляло
от десятых до тысячных долей относительных процентов. Нам неизвестны работы, в
которых бы сообщалось о присутствии масляного альдегида во внутреннем воздухе
растений, но среди газоэкскретов он был найден, в летучих выделениях брусники Vaccinium
vitis idaea, батата Ipomoea batatas и столовой свеклы Beta vulgaris f. rubra [Дадыкин и др.,
1967; Скворцов, Смирнова, 1972]. Кроме того, бутаналь входит в состав ягод винограда Vitis
50
Рис.11. Хроматограмма внутреннего воздуха из
побегов Populus balsamifera на полисорбе [Рощина,
1975]. 1 – O2 и N2, 2 –СO2, 3 – этанол
и черной смородины Ribes nigrum. У этих видов ему сопутствует также бензальдегид
[Schauenstein et al., 1977]. Некоторые другие альдегиды с большим числом углеродных
атомов найдены во внутреннем воздухе растений. Гамильтон-Кемп и Андерсон [HamiltonKemp, Andersen, 1984] извлекли при разряжении летучие вещества из листьев и стебляТаблица 4. Содержание углекислого газа и этанола в воздухе, извлеченном из 5-7-летннх побегов
древесных растений (относительные проценты*) [Рощина, 1975].
Растение
Углекислый газ
Этанол
Cotinus coggygria
17,3±0,05
2,18 ±0,49
Populus balsamifera
15,25 ±2,05
l,06±0,05
Praxinus pubescens
12,5±б,75
l,91±,.47
Quercus robur
11,3±0,60
1,57 ±0,70
Betula verrucosa
12,95 ±0,79
1,22 ±0,36
Larix decidua
19,9 ±2,11
2,08 ±0,65
*Определены путем деления измеренной площади каждого пика на сумму площадей всех пиков,
умноженное на 100 (газовый хроматографический анализ).
соломины пшеницы Triticum и с помощью газовой хроматографии идентифицировали в их
составе насыщенный альдегид нональ, ненасыщенные альдегиды с С9 и спирты как
главные компоненты внутренней среды растения. В относительно высоких концентрациях
51
(до 13- 18 мг/кг) содержались такие альдегиды, как ацеталь, пропаналь, гексаналь, в плодах
яблони Malus, груши Pyrus, земляники Fragаria [Дженсен,1968]. Состав внутренних газов
может определять и устойчивость растений к заболеваниям {Hamilton-Kemp et al., 1989]
Удивителен факт обнаружения в газоэкскретах метанола [Lund et al., 1981]. Этот
спирт,
возможно,
является
нормальным
метаболитом
внутреннего
воздуха
межклеточников и возникает из полисахаридов клеточных стенок. Метанол образуется при
энзиматическом отщиплении от рамногалактуронанов клеточной стенки (или их метилэтерифицированных производных) в присутствии воды с участием фермента пектин
метилэстеразы [Yang and Yu., 2006]. Одна часть его после реакции со свободной водой
межклеточной полости может окисляться до формальдегида с помощью метанолоксидазы
(а далее вовлекаться в метаболизм фолата, серина, пуринов и др. или превращаться в
муравьиную кислоту и затем в углекислый газ). Другая часть метанола, как полагают
[Yang and Yu., 2006], входит в субкутикулярное пространство клеточной стенки и через
устьица выделяется наружу.
Все описанные выше соединения являются нормальными метаболитами. В связи с
этим факт выделения некоторыми растениями СО и метана несколько удивителен. Окись
углерода была обнаружена в составе газов воздухоносных полостей бурой водоросли
Nereocystis leutkeana [Langdon, 1917], где содержание этого газа составляло 1,2-12%.
Много лет спустя было показано, что окись углерода выделяется листьями некоторых
высших растений [Belwiche, 1970]. Предполагается, что на свету СО образуется при
распаде полифенолов. В этих же условиях окись углерода может и ассимилироваться, при
этом метка
14
СО обнаруживается в серине или глицине. Предполагается [Delwiche, 1970],
что растения, возможно, могут играть важную роль в очистке атмосферы от окиси
углерода.
В воздухе межклеточников могут содержаться и другие легколетучие соединения.
Абель
и
Хёрш
[Abell,
Hursh,
1931]
извлекли
из
стволов
двух
видов
дуба
легковоспламеняющийся газ, по их мнению, метан. Позднее выделение СН4 было
зафиксировано у озерных растений [Dacey, Klug, 1979]. В газовых лакунах, которые
составляют у кубышки Nuphar luteum от 20 до 40% объема корня и ризоидов и около 15%
объема черешков, в составе газов обнаружены: СН4 - 37%, N2-54%, О2- 1% и СО2 -6%.
Поскольку состав внутренней атмосферы приближается к составу газов придонных
отложений, считается [Dacey, Klug, 1979], что именно газы, растворенные в придонных
отложениях, могут свободно диффундировать в корни и ризоиды, быстро достигать
черешков и листьев кубышки. Весной, когда распускаются поверхностные листья, метан
выделяется в виде пузырьков из раскрытых листьев в атмосферу. Метан образуется и у
52
таких видов, как Nymphaea capensis, N. lotus var. lotus, N. odorata), японских трав
Ischaemum aristatum var. glaucum, Isachne globosa, и трех видов ив Salix alba, S. cinerea, S.
viminalis [Grosse et al., 1996]. В отличие от СО2, метан, по-видимому, не обладает
токсическим действием на растения. При гидропонном культивировании в атмосфере с
высоким содержанием метана при достаточном снабжении кислородом растения томата
Solanum lycopersicum (Lycopersicon esculentum) не страдали при увеличении содержания
метана до 20% [Arthur et al., l985]. В последние годы уделяется внимание также аэробному
выделению метана, роль которого в этом случае еще не выяснена [Kirschbaum et al., 2007]
2.2.4. Транспорт внутренних газов
Попытка
экспериментально
установить
пути
передвижения
газов
по
растению
предпринимались неоднократно. Исследователей прежде всего интересовало снабжение
молекулярным киолородом внутренних тканей растения. Благодаря сильно развитой
поверхности и системе межклеточных пространств, пор и устьиц, внутренние ткани
растений сравнительно легко доступны для внешней атмосферы. Затрудненная аэрация
возникает при затоплении водой, образовании ледяной корки и в других неблагоприятных
условиях. Поскольку этим воздействиям чаще всего подвергается корневая cистема, то для
нее особенно остро стоит вопрос о снабжении кислородом, транспортируемым из
надземных частей растений. Используя радиоактивный кислород 15О2 в опытах с Vicia faba
Эванс и Эберт [Evans, Ebert, 1960] показали, что О2 быстро транспортируется из надземных
частей
в
корни
растения.
Возможность
аэрации
клеток
корней
кислородом,
транспортируемым из листьев, показана и другими авторами [Солдатенков, Чиркова,
1963]. Движение осуществляется по центральной воздушной полости, по межклеточникам
паренхимы и флоэмы стебля. В растениях непостоянно растущих в воде, как например рис
Oryza sativa внутреннее перемещение кислорода достаточно для нормальной жизни, а при
затоплении увеличивается уровень этилена в воздушных лакунах[Stünzi and Kende, 1989].
Однако вопрос об интенсивном транспорте кислорода в корни, по-видимому, не может
решаться однозначно для всех растений, так как зависит от анатомо-морфологических
особенностей строения надземных вегетативных органов и корней.
Водные сосудистые растения снабжены системой воздухоносньк полстей, пердставляющих
собой непрерывный путь, по которому воздух может идти от листьев к корням [Daсеу,
1980; Dacey and Klug, 1982a,b; Grosse and Schroder, 1984;1986; Grosse and Frick, 1999].Типы
воздухоносных систем могут быть у этих растений разными. У желтой кубышки Nuphar
lutea и нимфоцветника щитолистного Nymphoides peltata (Рис. 12А, Б) движение потока
воздуха происходит за счет разницы газовых давлений между листьями разных возрастов,
которая определяется диаметром пор, через которые газ входит в молодые листья и
53
выделяется через старые [Daсеу, 1981]. Молодые листья характеризуются меньшим
диаметром пор и имеют более высокое газовое давление по сравнению со старыми, что и
определяет направление газового потока от молодых листьев к старым. У лотоса
индийского Nelumbo nucifera (рис. 12Б, В) адоксальная сторона листа имеет два района с
разными характеристиками диаметра пор [Dасеу, 1987]. В центре листа располагаются
поры с большим диаметром (выходящие каналы газов). На остальной части листа (99 %
поверхности) имеются поры с меньшим диаметром (входящие каналы газов).
Рис. 12. Транспорт внутренних газов у водных сосудистых растений [Grosse, Schröder,
1986], обусловленный разным диаметром пор, через которые газ входит и выходит из
листьев. Вентиляционная система связана с формированием газового давления ∆Р. ∆P =
Р1 – P2 > 0; Р1> P2 = P0, где Р1- газовое давление в молодых листьях; P2 -газовое
давление в старых листьях ; P0- атмосферное давление. A- Nuphar lutea, Б - Nymphoides
peltata, В - Nelumbo nucifera, Г - срез аэренхимы листа Nelumbo nucifera с входящими
(мелкими) и выходящими (крупными) каналами газа.
Воздух входит в лист через периферию листа и выходит обратно в атмосферу через
поры с большим диаметром [Dасеу, 1987]. При такой вентиляции кислород идет вниз к
корням, где создаются анаэробные условия, a CO2, образующийся при дыхании корней,
перемещается вверх к фотосинтезирующим листьям. Вследствие перемещения газов
создается градиент концентрации кислорода, который продемонстрирован опытами с
марискусом
Cladium
mariscus
[Vallance,
Coult,
1951].
Концентрация
кислорода
распределялась следующим образом: освещенные листья > темновые листья > верхний
стебель> нижний стебель > корни. Градиент концентрации кислорода обнаружен также
[Setter et al., 1987] внутри воздушных лакун риса Oryza sativa, зависящей от глубины, на
которую погружены побеги. Близко к поверхности концентрация составляла 16-20 %, а на
глубине 0,8 и 1,8 м соответственно 10 и 5 %. Напротив, концентрация CO2 в лакунах риса
увеличивалась c глубиной от 1-3 % у поверхности воды до 5-10 % при глубине 1,8 м.
54
Возможно улучшение снабжения кислородом корней водных растений зa счет
температурного градиента листа и окружающего воздуха. В опытах Гроссе и Mеви-Шутц
[Grosse, Mevi-Schütz, 1987] исследовалось движение газа у водного сосудистого растения
Nymphoides peltata. В модельной системе газ этан засасывался в листовую пластинку
самого молодого листа и транспортировался вниз по черешку, при этом на солнечном
свету газовая диффузия ускорялась на 1200 % за счет разности температур листа и
окружающего воздуха. ∆Т составляла в этих опытах 1,7о Кельвина. Температурная разница
сопровождалась повышением давления в аэренхиме молодых листьев. Световая энергия
требовалась тут исключительно для повышения температуры листа, что можно было
продемонстривовать простым нагреванием листовой пластинки.
Перемещению газов способствует и разность давлений, вызванная более высокой,
чем
у
других
газов
растворимостью
в
CO2
воде.
В
межклеточной
системе
диссимилирующих тканей это приводит к уменьшению давления, создается разница
газового давления между листями и корнем, которая индуцирует воздушный ток по
растению [Grosse, Schröder, 1986]. У растений, постоянно не растущих в воде, наибольшую
роль в снабжении кислородом корневой системы играют также листья. Чиркова [1988]
показала, что у фасоли Phaseolus vulgaris, бобов Vicia faba, томатов Lycopersicon
esculentum
и
картофеля
Solanum
tuberosum
сохранение
листьев
обеспечивает
жизнедеятельность корневой системы в условиях анаэробиоза в течение 6-7 дней. Листья,
лишенные кислорода, теряют способность защищать корни от гибели вследствие
накопления продуктов анаэробного обмена. При корневом анабиозе эти соединения
поднимаются с транспирационным током в надземную часть и удаляются через чечевички
и листья. Уменьшение содержания этанола - главного анаэробного продукта может быть
обусловлено метаболизацией его в качества субстрата дыхания. Эффективный путь
обезвреживания этанола – выделение через корневую систему в околокорневую среду.
Возможность такого способа разгрузки связана с проницаемостью мембран.
Кислород, проникающий в корни растений, также может диффундировать в
окружающую среду, как это показано [Jensen et al.,1964] в опытах с Zea mays при
использовании
тяжелого
кислорода
15
O2.
Наибольшей
способностью
аэрировать
околокорневую среду обладают растения риса Oryza sativa и некоторых болотных
растений [Barber et al., 1962]. Дефицит кислорода ведет к образованию аэренхимы в корнях
кукурузы и синтезу этилена [Atwell et al., 1988]. Вентиляционная система лобелии Lobelia
dormanna включает большие лакуны или резервуары для запасания кислорода и
транспортировки его по растению [Sand-Jensen, Prahl, 1982].
55
Для древесных растений также показано перемещение кислорода из аэрируемых
частей в корни видов Betula pubescens, Salix atrocenerea, Salix alba, Populus petrowskiana,
Fraxinus pennsylvanica [Hook et al., 1972]. Благодаря транспорту газа, некоторые древесные
растения, например, Alnus glutinosa, способны расти на переувлажненной почве [Groβe,
Schröder,1984]. Движение газов в вертикальном направлении осуществляется по
межклеточникам древесинной и сердцевинной паренхимы. Величина скорости диффузии
газа была рассчитана [Groβe, Schröder,1984] по диффузии этана, который содержался в
газовой камере, где находилась верхняя часть растении. Скорость движения газа по стеблю
к корням равнялась 1,41 мкл/мин. Адаптации растений к снабжению корней кислородом в
условиях произрастания на переувлажненных почвах или погружения в анаэробные
отложения озер способствует сильно развитая губчатая ткань корня, как, например, у
ольхи Alnus [Groβe, Schröder,1986]. Это ускоряет движение воздуха и способствует
перемещению О2 в отдаленные от внешней атмосферы части растений. Движущей силой
потока газов, как известно, является диффузия, обусловленная градиентом концентрации
газов, У деревьев, растущих на переувлажненных почвах, например, Alnus glutinosa,
снабжение кислородом корней достигается путем дополнительного транспорта воздуха
под давлением. Это давление основано на чисто физическом процессе термоосмоса газа,
которое зависит от разности температур между находящимися на воздухе частями
растений и окружающей атмосферой [Grosse et al., 1990]. Перемещению газов
способствует также разность давлений за счет более высокой растворимости углекислоты в
воде диссимилирующих тканей растений, подобно тому, как это имеет место у водных
сосудистых растений [Groβe,Schröder,1986]. Определенную роль в снабжении кислородом
глубоколежащих тканей растений играют не только листья, но и стеблевые устьица, а
также чечевички [Чиркова, 1968, Чиркова, Гутман, 1972].
Возможность газообмена обусловливается анатомическим строением чечевичек,
которые характеризуются рыхлым расположением выполняющих клеток и наличием
межклеточных пространств. От чечевичек внутрь стебля идут сердцевинные лучи, в состав
которых входят воздушные поры. Через них осуществляется аэрация глубоких слоев
древесного ствола. Закупоривание чечевичек приводит к гибели корней [Чиркова, Гутман,
1972]. Возможность радиального движения газов в стволе дерева, даже через слой
камбиальных клеток, установлена в 30-е годы [MacDougal, Working, 1933]. Ткани
проводящей
и
непроводящей
флоэмы
аэрируются
с
помощью
многочисленных
межклеточных пространств, расположенных радиально, через сердцевинный луч.
Воздушные пространства лучей имеют связь с внешней средой через столь же
многочисленные чечевички в перидерме и коре. Таким образом, воздушная система
56
флоэмы - структурно хорошо развитая система, обеспечивающая свободный газообмен с
окружающей аэробной средой [Hook, Brown, 1972].
Аэрация ксилемы в значительной степени зависит от проницаемости камбия, которая
значительно варьирует среди древесных пород [Hook, Brown, 1972]. Например, Fraxinus
excelsior имеет хорошо выраженные межклеточники, проходящие через камбий, у других
растений, таких как Populus и Platanus, межклеточники в инициальных лучах камбия или
полностью отсутствуют, или столь малы, что их присутствие не могло быть установлено.
Отмечено, что камбий тех видов, которые способны жить в гигрофитных местах, более
проницаем для воздуха, чем у видов, обитающих в мезофитных условиях. Хук и Браун
[Hook, Brown, 1972] предложили схему аэрации древесных растений, которую мы
приводим ниже с сокращениями (Рис. 13).
Рис. 13. Схема аэрации древесных растений
Передвижение углекислого газа из корней в надземные части растения изучено с
помощью радиоактивного углерода [Курсанов и др., 1952; Вартапетян и др., 1974]. Было
показано,
что
определенную
роль
в
перемещении
двуокиси
углерода
играет
транспирационный ток.
Значительный
интерес
представляет
вопрос
о
перемещении
газа
этилена,
являющегося фитогормоном. Многие исследователи полагали, что движение этилена
может происходить между разными частями растения. Джексон и Кэмпбел [Jackson,
Campbell, 1975], показали, что у томата Lycopersicon esculentum радиоактивно меченый газ
проникает из корней в стебли и черешки, при этом внутренняя концентрация этилена в
корнях и аэрируемых частях растения увеличивается, когда корневая система погружена в
воду. С помощью
подвергается
14
С-этилена показано, что газ движется довольно быстро и при этом не
изменениям.
Движение
осуществляется,
по-видимому,
не
с
транспирационным током, поскольку окольцованные у основания стебли уменьшали
57
скорость передвижения этилена [Jackson, Campbell, 1975]. Эти данные согласуются с
представлением о том, что газы могут диффундировать из одной части растения в другую
через систему межклеточных пространств, как это показано для кислорода, водорода и
азота. Однако этилен довольно хорошо растворяется в воде (легче, чем O2 и N2, но хуже,
чем СО2). Молекула его достаточно неполярна, чтобы проникать через мембраны.
Таким образом, возможность транспорта этилена в водных растворах вполне
вероятна. Между тем в опытах, например, с Vicia faba [Zeroni et al., 1977], этилен не
передвигался к различным частям растения в физиологически значительных количествах.
Возможно, это объясняется тем, что место действия этилена было близко к участку
растения, где осуществлялся его синтез.
2.3. ВНУТРИТКАНЕВЫЕ СЕКРЕТОРНЫЕ СТРУКТУРЫ
К внутренним секреторным структурам относятся внутритканевые вместилища и ходы
(каналы - вместилища, принимающие вытянутую форму). Внутритканевые каналы
являются вместилищами разнообразных секретов. В зависимости от происхождения их
делят на схизогенные и лизигенные. Схизогенные вместилища представляют собой
межклеточники,
заполненные
выделившимся
веществом
и
окруженные
живыми
эпителиальными клетками. К ним относятся смоляные ходы [French, 1987; Fahn, 1979].
Лизигенные структуры возникают на месте группы клеток, которые распадаются после
накопления веществ, например вместилища эфирных масел. Развитие секреторных каналов
идет различными путями у разных растений или даже у различных органов одного и того
же растения [Outer, van Veenendaal, 1986]. В некоторых тканях секреторные каналы
развиваются сначала схизогенно, потом, на поздних стадиях, - лизигенно, тогда как в
других тканях только лизигенно или только схизогенно. Предполагается [Outer, van
Veenendaal, 1986], что схизогенный способ развития секреторных каналов более древний,
чем лизигенный. Внутренними секреторными структурами являются и млечники, которые
представляют собой живые клетки, содержащие в вакуолях млечный сок. Следует
отметить, что в одних и тех же растениях, за исключением семейства Anacardiaceae [Outer,
van Veenendaal, 1986], структуры и млечных и смоляных ходов не встречаются.
Существование определенных внутритканевых секреторных вместилищ может являться
таксономическим признаком семейств. Так смоляные ходы во всех частях растения
характерны именно для голосеменных, вместилища терпенов и алкалоидов в листьях и
корнях – для семейств Rutaceae, Myrtaceae, Hypericaceae, канальцы с эфирными маслами в
плодах растений – для семейства Umbelliferae.
Некоторые секреторные ткани могут формироваться в ответ на внешние стимулы:
механические повреждения, внедрение патогенов, экзогенные ростовые вещества,
58
возможно, и этилен. Так, например, могут возникать смоляные и камедевые протоки
(ходы) [Fahn, 1987; 1988a,b].
2.3.1. Секреция смол.
Смолы встречаются млечниках и в смоляных ходах различных частей растений - корней,
стеблей, листьев и семян. Смоляные ходы широко распространены в семействах
Umbelliferae, Araliaсeae, Compositae, Coniferae, Anacardiaceae [Dell, McComb 1987a; Outer,
van Veenendaal, 1986; Maksimovych, Ledbetter, 1987]. Они появляются как нормальный
элемент древесины у родов Pinus, Picea, Larix, Pseudotsuga или развиваются только в
результате повреждения (роды Abies, Cedrus, Tsuga, Pseudolarix) [Fahn,1988b; ЯценкоХмелевский, 1954]. У хвойных (Coniferae) смоляные ходы располагаются в древесине и
коре ствола, ветвей, хвое и чешуек шишек. Один из примеров таких ходов – изображение,
полученное с помощью метода оптической когерентной микроскопии (ОКМ) в хвое ели
(Рис.14). В древесине вертикальные и горизонтальные ходы соединяются между собой,
образуя переплетающуюся сеть.
Рис. 14. Смоляные ходы. а и б - ОКМ-изображения смоляных ходов (светлые круги
показаны стрелками) в хвое ели Picea sylvestris [Roshchina et al., 2007b], в схематический рисунок разреза смоляного хода, состоящий из полости, окруженной
эпителиальными клетками, за эпителием - внутренний слой представлен
механическими клетками.
Смолоносные каналы присутствуют и в корневых системах Сulcasia, Cercestis,
Furtadoa, Homotomena, Philodendron и многих других растений. В корнях Schismatoglottis
смоляные ходы отсутствуют, зато они есть в листьях [French, I987]. В основу
классификации смоляных ходов и вместилищ [Чавчавадзе, I973] положен принцип их
деления по характеру возникновения : травматические, патологические смоловместилища
и смоляные ходы, которые образуются в ответ на поранение, и нормальные смоляные
ходы, появляющиеся как обычный элемент древесины (рис 15).
Травматические образования возникают схизогенно и подразделаются на следующие
структуры: 1. схизогенние полости - небольшие межклеточные полости на стыке
паренхимных клеток; 2. смоляные кармашки - небольшие межклеточные пространства, не
59
Рис.15. Нормальные и травматические смоляные ходы. Адаптировано по Чавчавадзе
[1973]. Нормальные вертикальные смоляные ходы: 1. Keteleeria fortunei, 2. Pseudotsuga
macrocarpa, 3. Larix laricina, 4. Pinus pumila. Травматические смоляные резервуары и
ходы: 1. Схизогенная полость у Abies firma, 2. Смоляной карман у Metasequoia
glyptostroboides, 3. Вертикальный (а) и горизонтальный (б) смолоносные ходы с цистами
у Сedrus libani, 4. Вертикальный смоляной ход у Abies venusta.
имеющие эпителиальных клеток; 3. смоляные карманы - более или менее крупные
межклеточные полости, имеющие форму кармана; 4. смоляные цисты - вытянутые
межклеточные полости, имеющие слабо выраженный эпителий, не образующий, как
60
правило, сплошной обкладки. По данным Чавчавадзе [1973], нормальные смоляные ходы
отличаются от патологических меньшим количеством на единицу площади и более
совершенным строением. Эпителий всегда выстилает канал сплошным слоем. Мертвый
слой у сосен состоит из одного или нескольких рядов клеток, плотно спаянных с
наружными стенками эпителия, однако он не всегда бывает сплошным. Сопровождающая
паренхима располагается обычно в один-два неполных или полных ряда, иногда таких
рядов может быть три и четыре.
Образование внутренних секреторных каналов сейчас интенсивно изучается. При
этом значительное внимание уделяется ферментам, принимающим участие в этих
процессах. Из клеточных стенок тканей мезокарпия незрелого миндаля Prunus dulcis были
экстрагированы ферменты, разрушающие клеточную стенку. Активность некоторых из них
коррелировала с развитием смоляных ходов в этих тканях [Morrison et al.,1987].
Активность полигалактуроназы и 1,3-β-D-глюканазы увеличивалась на схизогенной стадии
образования ходов или даже раньше, тогда как увеличение активности α–галактозидазы. βгалактозидазы,α-арабинозидазы и α-маннозидазы коррелировало с более поздней стадией
образования ходов. Анализ метилирования клеточных стенок подтвердил, что многие
специфические гликозидные связи, которые разрушались изученными ферментами,
присутствуют в клеточных стенках мезокарпия перед образованием смоляных ходов
[Morrison et al.,1987].
Заполняющие смоляные хода секреты представляют собой слаболетучие продукты
растений, нерастворимые в воде, но растворимые в органических растворителях. Они
стабильны, инертны, аморфны и являются сложными смесями главным образом
терпеноидов, флавоноидов и липидов. Особенно широко распространены в смолах
производные дитерпенов - циклические кислоты, получившие название смоляных кислот
(Рис. 16).
Рис.16. Смоляные кислоты [Elliger et al., 1976]. 1 – пимариновая: R 1 -винил, R2 –
метил; дигидропимариновая; R 1 - этил, R2 - метил; сандоракопимариновая; R 1 - метил,
R2 – винил; 2 - изопимариновая ; 3 –неоабиетиновая; 4 – левопимариновая; 5 –
палюстриковая; 6 – абиетиновая.
61
В составе смол присутствуют также флавоноиды, которые могут превращаться в
лигнаны - соединения, состоящие из фенилпропановых единиц, соединенных С-С связью
между средними атомами углерода боковых цепей (Рис.17). Часто в смолах присутствуют
жирные кислоты, некоторые из которых напоминают воска [Dell, McComb, 1978a]. В составе
смол найдены соединения, которые характерны только для отдельных семейств. Так в
смоляных ходах растений семейства Asteraceae обнаружены [von Proksch, 1985]
бензопираны и бензофураны (Рис.18), соотношение между которыми
Рис.17. Компоненты смолы западноавстралийских растений [Dell, McComb, 1978]. 1
– эперуан-8 β-15-диоловый, дициклический дитерпен из Ricinocarpos muricatus; 2 –
пимарадин, трициклический дитерпен из Newcastelia viscida; 3 – трициклический
дитерпен из Eremophila decipiens; 4 – олеанолевая кислота, тритерпен из Newcastelia
viscida; 5 – пендулетин из Newcastelia viscida ; 6 – эремолактон из Eremophila fraseri
(бензопиран/бензофуран) варьирует от 1:1 до 1:10. В составе смолы ели европейской
Picea abies, растущей в Японии, обнаружены соединения фенилпропана [Omori et al.,
1983]. Некоторые из названных соединений биологически активны и являются
репеллентами благодаря токсичности для травоядных насекомых. Основой этого действия
являются пиран и фуран, а также ароматические кольца. Другие компоненты смол,
например трахилобановая и кауреновая кислоты, способны уничтожать личинки
62
Рис.18. Бензопираны и бензофураны из Encelia [von Proksch, 1985]. 1-3 – производные
пирана, 4, 5 – производные фурана, 6 + 7 – двойной стереоизомер. Ме –метил.
различных насекомых [Elliger et al., 1976] или подобно производным пирана и фурана
защищать растения от поедания травоядными животными. Смола листьев Hymenaea
содержит значительное количество β-селинена и кариофиллена [Langenheim et al., l980].
Состав монотерпенов олеосмол у хвойных растений варьирует в зависимости от вида и
географического расположения биоценоза [Forrest, 1980 a,b]. Эти вещества препятствуют
поеданию растений насекомыми. Инcектицидным (антитермитным) действием обладают
компоненты смолы тропического растения Dipterocarpus Kerrii – сесквитерпены (Рис.19) α
- и γ- гурджуненол и γ- гурджунен [Richardson et al.,199l].
Композиции смол весьма сложны и используются в практических медицинских (как
бальзамы) [Муравьева, 1981] и промышленных целях под названиями каури копол
(растения семейства Araucariaceae,например Araucaria bidwillii), ладан (Boswellia carterii
Birdw.,
семействo
Burseraceae),
амбра
(Liquidambar
styraciflua
L,
семействo
Hamamelidaceae), гваяковая смола (род Guajacum, семействo Zygophyllaceae), живица
хвойных растений (семействo Pinaceae).
63
Олеосмолы хвойных растений включают много монотерпенов, и их состав
используется для идентификации различных клонов одного вида, например у ели
европейской [Esteban et al., 1977].
Cмола синтезируется в эпителиальных клетках, окружающих смоляной ход.
Секреторные полости смоляных каналов должны быть хорошо изолированы от путей
газовой диффузии, поскольку у некоторых видов, например Eremophila [Dell, McComb,
1978a], в секрете есть терпены, способные легко окисляться, если внутренность листа
открыта.
Рис.19. Сесквитерпены – компоненты смолы. 1. -α-гурджунен, 2. и 3. - α- и γгурджуненолы
Неудивительно поэтому, что оболочки клеток, окружающих смоляной ход у ряда
растений,
суберинизироваиы
или
подвергнуты
другим
вторичным
изменениям,
препятствующим свободному транспорту веществ. Тем не менее, поскольку синтез смолы
идет в эпителиальных клетках, в них должен поступать фотосинтетат (продукты
фотосинтеза)
из
окружающих
несекреторных
клеток.
По-видимому,
транспорт
предшественников секрета в железистые клетки в этом случае осуществляется только
через плазмодесмы, которые сохраняются при вторичных изменениях оболочки. Однако
полной изоляции смоляных ходов и в этом случае, по-видимому, не достигается, так как
наиболее летучие фракции терпенов могут поступать в апопласт несекреторных клеток, о
чем свидетельствует смолистый запах, издаваемый интактными частями растений,
лишенными секреторных структур.
Вопрос о месте синтеза смол внутри секреторных клеток не может считаться
окончательно
синтезируются
решенным.
в
Предполагается
специализированных
[Dell,
пластидах
McComb,
—
1978a],
лейкопластах,
что
смолы
окруженных
эндоплазматическим ретикулюмом, от которого отходят капли. Однако есть сведения
[Fahn, 1987; 1988b], что на ранних стадиях развития смоляного хода осмофильные капли,
свидетельствующие о синтезе смолы, наблюдаются не только в пластидах, но и в
эндоплазматической сети, пузырьках Гольджи, митохондриях, на ядерной мембране и в
цитоплазме. Это указывает на то, что синтез смолы, возможно, идет в различных частях
64
эпителиальных клеток. Возможно также, что в различных частях клетки синтезируются
разные фракции смол. Биосинтетический путь основных составляющих смолотерпеноидов,
по-видимому, един для всех подобных соединений и происходит с участием мевалоновой
кислоты (см. далее Главу 3, Рис.56).
Образовавшийся секрет - смола транспортируется к плазмалемме в везикулах
аппарата Гольджи и эндоплазматического ретикулюма с последующим экзоцитозом
(гранулокриновая секреция). Возможны также и другие пути секреции. Смола в канале
смоляного хода находится под большим напором (до 10 атм и более), обусловленным
секреторным давлением, которое, очевидно, вызывает выделение терпенов из каналов,
вскрываемых при механическом повреждении [Васильев, 1977]. Выделяемые растениями
смолы не следует, по-видимому, рассматривать как отбросы, возникающие в процессе
метаболизма. В растении может идти постоянное обновление терпенов, разрушение их и
включение в метаболизм [Васильев, 1977]. Кроме того, смола выполняет защитную
функцию, препятствуя развитию патогенов и паразитов в интактных растениях и при
поранении, заливая секретом пораженную ткань.
2.3.2. Млечный сок
В отличие от смоляных ходов вместилища млечного сока представляют собой живые
клетки. Млечники бывают двух типов: членистые и нечленистые. Нечленистый млечник
является гигантской клеткой, которая, возникнув в зародыше, не делится, а непрерывно
растет, удлиняется и ветвится [Эсау, 1969]. Нечленистые млечники пронизывают все
органы растений семейства Euphorbiaceae. Членистые млечники возникают из многих
клеток, у которых в местах соприкосновения друг с другом растворяются оболочки, а
содержимое клеток сливается в сплошную разветвленную систему. Млечники обнаружены
у 12 500 видов растений, принадлежащих к 900 родам и 20 семействам, в основном класса
двудольных. К их числу относятся представители Compositae, Papaveraceae, Campanulaceae
и других растений [Fahn, 1979; Kernethy, Calvin, 1985]. Присутствие млечников в
природных условиях легко распознается по вытеканию латекса при повреждении ткани
растении. Латекс в млечниках находится под давлением, которое, например, у Hevea
brasiliensis достигает 10 атм., что и обусловливает его интенсивное истечение. У раненных
растений банана Musa sp. скорость экссудации латекса составляет за первые 4 минуты
после механического повреждения от 400 до 50 мкл/мин, и со временем количество
выделившегося латекса уменьшается [Milburne et al., 1990].
Млечники. Mлечная клетка приобретает секреторную функцию с самого начала своего
образования. Продолжительность функционирования млечников у разных видов растений
разная, но, как правило, короче, чем жизнь самого растения [Денисова, 1989]. Протопласт
65
и другие органеллы сохраняются в млечниках живыми, цитоплазма занимает постенное
положение, а остальное пространство занято вакуолярным соком. Дальнейшее развитие
млечников отмечается деградацией клеточных органелл. Мелкие вакуоли у ряда растений
не сливаются, как обычно, в одну крупную вакуоль, так что на последних стадиях
млечники состоят, главным образом, из большого числа вакуолей, которые не сообщаются
друг с другом [Wiermann, 1981]. Структура таких млечников и выделенных из них
вакуолей показана на Рис 20. Для латекса банана Musa sp, кроме обычных клеточных
органелл, описаны [Kallarackal et al., 1986] лютоиды, т.е. липидные глобулы размером от 5
до 35 мкм, окруженные мембраной и обладающие лизосомной активностью. В латексе
также обнаруживают и фрагменты цитоплазмы гранулярной структуры. Подобные
включения характерны для латекса и других растений. Нередко в латекс включены зерна
крахмала. В млечниках Euphorbia pulcherrima [Spilatro, Mahlberg, 1985] они имеют
Рис.20. Вакуоли с латексом [Matile et al.,1970]. А – поперечный срез старого млечника
чистотела Chelidonium majus с многочисленными маленькими вакуолями (V) с латексом.
Рядом в клетке большая центральная вакуоль (CV) увел. 6750:1; Б - разрез через осадок
изолированных вакуолей с латексом, увел.12000:1; В - сохранившаяся целая
изолированная вакуоль с окружающей мембраной и латексом, увел. 50000:1.
66
палочковидную или веретеновидную форму. Они не разрушаются даже тогда, когда
растение находится в темноте. Крахмал зерен - чистый полиглюкан, который может
гидролизоваться α- амилазой добавленной извне. Длительное сохранение крахмала в
млечниках, скорее всего, обусловлено отсутствием соответствующих гидролитических
ферментов в латексе [Spilatro, Mahlberg, 1985].
Млечный сок, который вытекает при перерезке млечников, является эмульсией.
Дисперсионной средой служит вода (50-82 %), а дисперсионной фазой - глобулы веществ,
нерастворимых в воде - полиизопреновые углеводороды, тритерпенолы и стеролы, жирные
и ароматические кислоты, каротиноиды, фосфолипиды, белки в другие вещества
[Wiermann, 1981, Nemethy, Calvin, 1983]. Глобулы этих веществ взвешены в клеточном
соке, поэтому эмульсия похожа на молоко. Млечники и содержащиеся в них глобулы
полимеров хорошо видны на Рис.21.
Рис.21.Микрофотографии млечников Calystegia silvatica (Kit) Griesb [Condon and Fineran,
1989]. 1. Млечники на срезе стебля выглядят, как белые пятна (показано стрелками) на
снимке под стереомикроскопом х 18. 2-4 – Млечник (L) и его содержимое на срезе корня
видно под сканирующем электронном микроскопом (увеличение х 400, х 770, х 3900).
Внешний вид латекса у разных растений может значительно отличаться, что
обусловлено его химическим составом [Прокофьев, 1948]. В большинстве случаев латекс
молочно-белого или желтовато-зеленого цвета. Но имеются виды (сем. Аросуnасеае), у
которых он водянистый, и более или менее прозрачный. У других растений он желтый,
оранжевый или даже красный. В семействе Papaveraceae у представителей рода Papaver
латекс белый, у Agremone - лимонно-желтнй, у Chelidonium majus – оранжевый
[Прокофьев, 1948].
67
Химический состав латекса. Основу латекса у семейства Euphorbiaceae составляют
многочисленные терпеноиды, например, производные с цембрановым скелетом (Рис. 22).
Молекулы цембрановых производных содержат четырнадцатичленный макроцикл с
разнообразным
набором
Цембраноиды
считаются
и
взаимным
"ключевыми"
расположением
соединениями
функциональных
в
биогенезе
групп.
многих
полициклических дитерпеноидов. Эти вещества являются многочисленной структурной
группой природных соединений дитерпенового ряда, хотя их содержание в большинстве
природных организмов составляет доли процента, Они широко распространены в природе,
особенно в эфирных маслах хвойных растений (Стародубов и др., 2010) и часто обладают
высокой биологической активностью.
Рис.22. Терпеноиды в латексе растений семейства Euphorbiaceae. 1. скелет цембрана, 2 –
касбан, 3 – латиран, 4 – ингепан, 5 – тиглан, 6 – дофнан, 7 – кротонитенон, 8кротофолан. Цифрами показано расположение атомов, перемещающихся при
замещении в основном скелете.
Кроме того, в млечном соке часто встречаются тритерпены, такие как эуфол и
ситостерол (Рис.23).
68
Рис.23. Тритерпены латекса. 1 – эуфол, 2 – ситостерол
Среди полиизопреновых углеводородов латекса часто встречаются смолы, каучук,
гутта, чикл [Archer, Audley, 1973; Backhaus, 1985;Tian et al., 1990; Siler et al., 1997].
Тритерпены (C5H8) находят в латексе Euphorbia в виде твердых частиц [Skrukrud et al.,
1988], в которых есть и каучук [Siler et al., 1997]. Каучук имеет эмпирическую формулу
(C5H8), и представляет собой продукт полимеризации изопрена с широким спектром
молекулярной массы, изменяющейся от 105 до 4х106, что эквивалентно полимерам из
примерно 1500-60000 изопреновых остатков [Гудвин, Мерсер,1986]. Диcпергированные
частицы каучука имеют размеры 5-6 микрон и покрыты тонкой пленкой адсорбированного
белка и фосфолипида. Гутта, как и каучук, является полимером. Каучук представляет цис-,
а гутта транс - 1,4-полиизомеры [Archer, 1980 ]. В млечном соке Achras sapota (zapota)
содержится чикл (смесь 66 % транс- и 34 % цис-полиизопренов), что добывается для
изготовления жевательной резинки.
Образование каучука особенно характерно для семейств Могаcеае, Euphorbiaceae,
Apocynaoeae, Asclepiadaceae, Compositae. Значительное количество каучука накапливают
только тропические растения родов Неvea, (Cем. Euphorbiaceae), Ficus (Cем. Moraceae) и
Parthenium argentatum (Cем. Compositae) - кустарник засушливых зон Северной Америки.
Из растений, произрастающих на территории бывшего СССР, значительным содержанием
каучука в латексе отличаются некоторые виды Среднеазиатской растительности Казахстанского вида тау-сагыза Scorzonera tau-saghyz (Cем. Compositae), корни которого
содержат до 40 % каучука в расчете на абсолютно сухой вес. Каучуконосный уроженец
69
Казахстана одуванчик кок-сагыз Taraxacum kok-saghyz (Сем. Compositae) содержит до 22 %
этого полимера, а Крымский одуванчик Taraxacum hybernum накапливает ко второму году
вегетации всего 5-6 % каучука. Примерно такое же количество каучука накапливают
листья ваточника Asclepias corniti (сем. Asclepiadaceae), завезенного из Америки в Европу.
Интродуцированная в Европе мексиканская серебристая гваюла Parthenium argentatum
может накапливать каучук в листьях до 10-12 % [Прокофьев, 1948 ]. Из других растений,
произраставших в СССР и содержащих в латексе каучук, можно отметить золотарник
Solidago virgaurea (сем. Asteraceae), кендырь Apocynum sibiricum (сем.Apocynaceae), текесагыз (козелец) Scorzonera acanthoclade Franch (сем. Asteraceae).
Из растений, которые содержат в млечном соке каучук, только Hevea brasiliensis
используется в промышленном масштабе. В Малайзии получены высокопродуктивные
сорта гевеи, дающие примерно 700 кг каучука на 1 акр в год. У гевеи каучук образуется и
запасается в кольцевых млечниках коры, Благодаря наличию перемычек между соседними
млечниками латекс может вытекать из большой зоны коры при подсочке. Продукция
каучука зависит от интенсивности света, однако главным источником его у некоторых
растений являются не надземные части растения, а корни. Например, у гваюлы Parthenium
argentatum корни содержат в расчете ва сухую массу до 7,6 % полимера. Они могут быть
главным источником каучука, как и кора стебля, тогда как молодые побеги и листья
образуют мало (до 0,5 %) этого продукта [Macrae et аl., 1986].
Образование полиизопреноида каучука осуществляется в паренхимных клетках
[Baсkhaus, 1985]. Вначале частицы каучука возникают в цитоплазме, а затем их можно
обнаружить в вакуолях этих клеток. Поскольку каучук имеет промышленное значение,
изучению путей его биосинтеза удалено большее внимание, чем другим компонентам
латекса [Paterson-Jones et al., 1990; Cornish, 2001a, b]. В английском издании нашей книги
[Roshchina V.V. and Roshchina V.D.,1993] и специальном обзоре Корниш [Cornish, 2001a]
подробно рассмотрены возможные пути биосинтеза каучука, поэтому мы остановимся
только на важнейших этапах этого процесса. Основными предшественниками каучука
являются сахара, ацетат, пируват и мевалонат. Путь их превращения показан на схеме
(Рис.24). Считается, что все атомы углерода изопреноидов происходят из ацетата, который
возникает в результате окислительного декарбоксилирования пирувата, продукта
анаэробного превращения углеводов или как продукт цепи фотодыхания. Молекула
ацетата, содержащая два атома углерода, превращается в С5-молекулу изопрена путем
конденсация
трех
остатков
ацетата
и
отщеплением
одного
атома
углерода.
Последовательные стадии соединения трех молекул ацетата с образованием структур с
разветвленной цепью протекает при участии переносящего ацетил кофермента (КоА).
70
Следующая
ступень
фосфорилирование
состоит
мевалоната,
в
превращении
в
при
образуется
этом
мевалонат.
Затем
происходит
пирофосфатмевалонат.
Пирофосфатмевалонат принимает участие в реакции, которая является наиболее
характерной для метаболизма изопреноидов - образовании изопентилпирофосфата.
Образование терпенов, сесквитерпенов и высших изопреноидов из изопентилпирофосфата
происходит путем присоединения остатка изопентилпирофосфата к растущей цепи
изопреноида
с
участием
цис-1,4-полиизопентилтрансферазы.
Подобный
способ
полимеризации
Рис.24. Схема возможных путей биосинтеза каучука. Адаптировано из работ [PatersonJones et al., 1990; Roshchina V.V. and Roshchina V.D., 1993; Cornish, 2001a].
является основным для синтеза изопреноидов, в том числе и каучука. Рассматриваемая
схема допускает и образование каучука из фруктозы через 1-о-метил-L-инозитол. Помимо
вышеуказанных предшественников, в синтезе каучука могут принимать участие и другие
продукты метаболизма, в частности, образующиеся при фотодыхании. Этот путь
образования каучука исследован индийскими учеными [Reddy et al., 1987]. Правильность
приведенной схемы образования каучука подтверждается обнаружением в растениях каучуконосах соответствующих ферментов. В млечном соке, выделенном из гевеи Hevea,
содержится полная ферментативная система синтеза терпеноидов, включая фермент
заключительного этапа синтеза каучука цис-1,4-полиизопентилтрансферазу.
71
Скорость синтеза каучука зависит от многих условий. В латексе Hevea brasiliensis она
составляет 5 мг мин-1.мл-1 латекса [Graу, 1987]. При недостаточном водоснабжении
скорость образования каучука повышается. У Parthenium argentatum активность фермента
заключительного этапа синтеза каучука цис-1,4-полиизопентилтрансферазы и продукция
каучука повышается при водном дефиците [Reddy, Das, 1988] или при относительно
низких температурах 15-18 оС днем и 10-13 оС ночью [Downes, Tonnet, 1985]. Синтез
каучука также стимулируется этиленом [Gidrol et al, 1988].
В млечном соке многих растений умеренной зоны, относящихся к семействам
Euphorbiaceae и Сompositae (Asteraceae), содержится не каучук, а тритерпеноловые эфиры.
В латексе встречаются также терпеноиды и терпеноидные спирты в таких количествах, что
латекс
может
использоваться
как
дезинфицирующее
средство.
Действующими
веществами, возможно, является эуфол и ситостерол (Рис. 23), которые обнаруживаются в
ацетоновом экстракте сухого латекса ветвей молочая Euphorbia ruspoli.
Кроме терпеноидов, в латексе найдены и другие соединения. В состав вакуолей
млечников входит меконовая и хелидоновая кислоты (Рис.25), а также фенолы [Matile,
1987]. Содержание некоторых из этих веществ установлено - хелидоновая кислота (497
мМ) и фенольные соединения (624 мМ).
Рис.25. Хелидоновая (1) и меконовая (2) кислоты в латексе
Азотистые компоненты представлены в латексе аминокислотами, белками, алкалоидами и
аминами
(Рис.26).
Наиболее
распространенной
аминокислотой
является
3,4-
диоксифенилаланин (ДОФА). По данным Хаупта [Haupt, 1976], в латексе Euphorbia lathyris
ДОФА содержится
до 1,7 % от сырой массы, что составляет 68 % растворимого азота латекса.
В изолированном латексе из тирозина синтезируется 17 мг ДОФА/г сырой массы за 2 мин,
тогда как листья, стебли, корни образуют этого вещества менее I мг/г сырой массы в течение
6 час [Haupt, 1976].
В вакуолях с латексом высока активность ферментов: рибонуклеаз, кислых фосфатаз,
амилаз, полифенолоксидаз [Matile,1976; Chrestin et al., 1986]. Показательно, что вакуоли,
изолированные из латекса чистотела Chelidonium majus, содержат ферменты, свойственные
72
Рис.26. Азотистые компоненты латекса
лизосомам: гидролазы, кислые протеазы, РНКазы, фосфаты [Matile, 1970]. Протеазы
выделены также из латекса восьми видов сем Euphorbiaceae [Lynn, Clevette-Radford,
1986b;1988]. Функциональными группами активного центра этих ферментов служат серин
и гистидин. Молекулярная масса белков колеблется в пределах 33000-117000 Да. В
вакуолях
есть
ферменты
и
общего
метаболизма
глиоксалатного
цикла,
цикла
трикарбоновых кислот и ферменты биосинтеза алкалоидов [Roberts et al., 2010]. В латексе
растения Synadenium grantii из семейства Euphorbiaceae присутствует широко известный
для животных клеток фермент гидролиза ацетилхолина ацетилхолинэстераза [Govindappa
et al., 1987].
Защитную функцию в млечном соке выполняют белки лизоцимы, которые
гидролизуют связи бактериальных полисахаридов в оболочке микроорганизмов. Четыре
лизоцима выделены из латекса ваточника Aeclepias syriaca [Lynn, 1989]. Они имеют
молекулярную массу около 28 кДа и отличаются по аминокислотному составу. Лизоцимы
найдены в млечном соке и других растений, например, папайи Papaya carica [Howard,
Glazer,1969], гевеи Hevea brasiliensis [Tata et al., 1983] и фикуса Ficus [Glazer et al,1969].
Для представителей семейства Euphorbiaceae характерно присутствие в латексе белковлектинов. Это – белки, обладающие способностью связывать специфические полисахариды
и гликопротеиды, что позволяет им присоединяться к антигенным гликопротеинам на
поверхности клеток и вызывать агглютинацию. У 17 видов найдены такие белки с большей
73
молекулярной массой от 60000 до 67000 Да и молекулярной массой от 27000 до 38000 Да
[Lynn, Cleviette-Radford, 1986 a].
Каждый вид латекса содержит от 5 до 13 изолектинов. У растений лектины, вероятно,
функционируют
как
защитные
белки,
предохраняя
от
вторжения
паразитарных
микроорганизмов [Sharon, 1989; Sharon, Lis, 1989]. В латексе Euphorbia lathyris обнаружен
белок кальмодулин, связывающий Са2+ [Piazza et al., 1987]. Содержание Са2+ в млечном
соке этого растения очень велико - 7,5% сухого вещества, что согласуется с
необходимостью его связывания кальмодулином. Полагают [Piazza et al., 1987], что белок
может быть регулятором биосинтеза тритерпенов латекса, поскольку антагонисты
кальмодулина ингибируют включение мевалоната в тритерпены и зфиры жирных кислот.
Подобную функцию кальмодулин выполняет у животных при биосинтезе холестерола.
Латекс вакуолей клетки содержит значительное число алкалоидов как азотистых
компонентов (Рис.26). Матиль [Matile, 1976] в обзорной статье приводит данные о
содержании различных изохинолиновых алкалоидов у чистотела. Больше всего в латексе
содержится дигидрокоптизина 1100 мг/мл (254,5 мМ) и в меньших количествах
сангвинарина-332 мг/мл (126,5 мМ), берберина-218 мг/мл (35,2 мМ) и хелеретрина -174
мг/мл (60,6 мМ). Индольные алкалоиды, в частности виндолин, а также необходимые для
их образования ферменты, найдены в латексе у мадагаскарского барвинка Catharanthus
roseus [St-Pierre et al., 1999].
Отличительной
особенностью
семейства
Papaveraceae
является
накопление
морфиновых и бензофенантридиновых алкалоидов [Kutchan et al., 1986]. В млечниках
опийного мака Papaver somniferum содержится 25 различных алкалоидов: морфин, кодеин,
папаверин, тебаин и др. Но наибольшее количество (52%) всех алкалоидов составляет
морфин [Roberts, 1986]. Алкалоиды латекса плодов барвинка Сatharanthus roseus
представлены главным образом, виндолином и 19-эпивиндолином, которые видны в виде
капель в вакуолях под электронным микроскопом [Eilert et al., 1985]. Благодаря
присутствию алкалоидов латекс часто имеет горький вкус и обладает ядовитыми
свойствами. Смертельно ядовитый млечный сок содержится в Южноамериканском
растении макире кожистой Maquira сoriacea. Ядовит и млечный сок анчара Antiaris
toxicaria, содержащий алкалоид антиарин. Аборигены Центральной Малайи используют
сок этого растения для смазывания наконечников боевых стрел [Грудзинская, 1980]. Оба
растения относятся к семейству тутовых (Могасеае). Однако среди представителей этого
таксона есть виды Brosimum alicastrum, В. utile, В. potabile, которые имеют латекс белого
цвета, не содержащий ядовитых алкалоидов. Жители Латинской Америки пьют его вместо
молока. Местом синтеза алкалоидов, как это показано на примере Chelidonium majus,
74
являются паренхимнне клетки, окружающие млечники [Wiermann, 1981]. Образовавшиеся
алкалоиды у Chelidoniun majus перемещаются в млечники, где и хранятся в маленьких
вакуолях или в большой центральной вакуоли, как в корнях Sanguinaria canadensis
[Wiermann, 1981]. У мака снотворного Papaver somniferum алкалоиды латекса находятcя и
в маленьких везикулах [Fairbairn et al., 1973]. Локализация компонентов биосинтеза
бензилизохинолиновых алкалоидов латекса показана с помощью иммунофлуоресцентного
и генетического методов в ситовидных элементах опиумного мака Papaver somniferum
[Bird et al., 2003].
Довольно часто наряду с алкалоидами в составе млечников находят амины.
Катехоламины, большую часть которых составляет сам дофамин, являются компонентами
латекса плодов рода Papaver [Roberts 1986, Kutchan et al., 1986]. Образование дофамина и
его производных происходит из аминокислоты фенилаланина путем последовательного
гидроксилирования до тирозина и диоксифенилаланина. Последнее соединение путем
декарбоксилирования превращается в дофамин. Возможен и другой путь: в начале
декарбоксилирование тирозина до тирамина, который при гидроксилировании переходит в
дофамин. Биосинтез дофамина может происходить в различных клеточных компартментах,
в том числе, в хлоропластах. В конечном итоге амины аккумулируются в млечниках
[Kutchan et al., 1986]. Таким образом, образование биогенных аминов происходит в
процессе диссимиляции аминокислот. Как предполагают [Grosse, 1982], этот процесс
играет важную роль в детоксикции аммония и азотных соединений в регуляции ростовых
процессов [Regula et al., 1989]. Амины, вероятно, могут выполнять и защитные функции
при поранении растений.
Кроме органических веществ, латекс содержит ионы неорганических солей.
Например, в латексе банана Musa найдены K+, Mg2+, Na+,Ca2+, Cl -, NO3 -, SO42-, PO43-, из
них в большем количестве (от 1 до 6,14 моль м-3) обнаруживаются ионы калия, магния,
хлора и трехокисного азота [Baker et al., 1990]. pH латекса – около 6-6,2. Ионный состав
латекса исследован у 25 видов млечных растений [Heinrich et al., 1986]. Было обнаружено,
что по сравнению с другими тканями растений, в латексе выше содержание K+ (в 17 раз),
Mg2+(в 7 раз), Ca2+(в 2 раза), а ионы PO2- и PO3- отсутствовали у большинства изученных
видов.
Составные части латекса образуются в самих млечниках, цитоплазме или пластидах.
Исходным материалом для синтеза латекса являются сахара и продукты их превращения.
Сахара притекают к местам синтеза из листьев. Иногда в самом латексе обнаруживается
значительное их количество. Например, в латексе Hevea brasiliensis сахарозы содержится
до 45,6 мМ [Eschbach et al., 1986]. Для осуществления синтеза компонентов латекса
75
необходима определенная стадия дифференцировки ткани. В недифференцированной
ткани (в культуре ткани) латекс не образуется, но синтезируется, если формируются
млечникоподобные структуры [Dell, McComb, 1978 а]. Есть данные, что в каллюсе,
происходящем из пыльников гевеи Hevea brasiliensis, такие млечники присутствуют [Tan et
al., 2011].
Как считают ряд исследователей [Эсау, 1969; Васильев, 1977 и др.], млечники, скорее
всего, следует относить к классу экскреторных структур, так как неизвестно, чтобы
терпены, отложенные однажды в клетках, снова бы использовались растением [Васильев,
I977]. В то же время разнообразие содержащихся в латексе веществ и варьирование его
состава у разных растений позволяет предположить, что млечники выполняют какие-то
дополнительные функции [Эсау, 1969]. Например, млечный сок одуванчика Taraxacum,
цикория Cichorium и других сложноцветных растений играет роль в отпугивании
травоядных животных, поскольку среди его компонентов встречаются токсины [Харборн,
1985]. В основном, во внутриклеточных вместилищах хранятся продукты обмена, которые
получают возможность выхода наружу только при внешних повреждениях.
2.3.3. Секреция камеди и эфирных масел
Внутритканевая секреция камеди и эфирных масел представляет важный аспект
функционирования многих растений и часто определяется как защитное приспособление.
Камедь. Камедевые ходы встречаются в растениях родов Prunus, Brachychiton, Citrus,
Acacia и др. [Nussinovitch, 2009]. Всего камедь найдена в 40 родах из 30 семейств
покрытосеменных, и есть примеры среди голосеменных растений. У некоторых из них
камедевые каналы в нормальном состоянии не образуются, например, у Ailanthus
excelsa[Babu et al. 1987], Bombax ceiba [Babu, Shah, 1987], Citrus [Gedalovich, Fahn, 1985],
Sterculia urens [Shah, Setia, 1976] развиваются после инфекции во вторичной ксилеме.
Камеденосные каналы образуются разными способами у разных видов. Они бывают
схизогенными или лизигенными, иногда развиваются сначала схизигенно, потом на
поздних стадиях лизигенно.
Камеди, заполняющие протоки, представляют собой сложные собой сложные
природные продукты, которые часто видоспецифичны [Nussinovitch, 2009]. Чаще всего это
- комплекс из полисахаридов и терпенов или смесь флавоноидов, терпенов и жирных
кислот [Babu, Menon,1990; Nussinovitch, 2009]. Особенностью таких комплексов является
их способность набухать в воде, образуя гели и (или) коллоидные растворы.
Известны камеди под названием трагакант из азиатских или восточноевропейских
растений рода Astrogalus, (например, особенно богат этими экскретами вид Astrogalus
gummifer или бассорин, носящий название по иракскому городу Басра, где он найден у
76
растений рода Sterculia или азиатского дерева Cochlospermum gossypium) [Mohammadifar et
al., 2006; Balaghi et al., 2010]. У трагаканта изолированы такие соединения, как
растворимый в воде трагантин и нерастворимый в воде бассорин. Оба соединения
набухают в воде и образуют гель или гидрозоль. Для травянистых растений люцерны,
клевера
и
других
представителей
бобовых
характерно
присутствие
в
камеди
глюкоманнанов, камеди аравийских деревьев (гуммиарабик) часто включают также
уроновую кислоту в полисахариды, тогда как камеди водорослей могут, кроме того,
содержать остатки серной кислоты (агар, например).
У
большинства
растений,
как
считают,
камеди
образуются
в
результате
физиологических нарушений или различных болезней, при которых наступает разрушение
оболочек и клеточного содержимого (главным образом крахмала, а также углеводов,
встречающихся в клеточных оболочках). Это явление называется также гуммозом [Эсау,
1969]. Камедь может скапливаться не только в камедевых ходах, но и клетках ксилемы. На
воздухе камеди густеют и забивают рану, предотвращая обезвоживание и препятствуя
проникновению патогенов [Ghosh, Purkaystha, 1962]. Примером такой камеди является
гуммиарабик из Acacia senegal и A. verek. Он состоит из высокоразветвленного полимера
D-галактозы, L–арабинозы, D-глюкуроновой кислоты и L–рамнозы. Молекулярный вес
сахарных остатков достигает 100. Минимальная молекулярная масса камеди равна 40006000 Да [Stephen, 1980]. Обычно полимер находится в виде солей калия, кальция, магния
[Duffus, Duffus, 1984]. Гуммиарабик найден в камбиальной зоне Acacia senegal, где, как
полагают, он синтезируется [Joseleau, Ullmann, 1990]. Однако не выявлено градиента
транспорта этой камеди к месту экссудации. Раневой экссудат составляет до 90 %
мирового сбора этого клея, главным обазом в Судане. Камедь гхати представляет собой
экссудат растения Anogeissus litifolia, которое растет в Индии и Шри-Ланке. Это полимер
L–арабинозы, D-галактозы, D- маннозы, рамннозы, D-глюкуроновой кислоты и D-ксилозы,
и обычно существует в ввиде солей кальция [Duffus, Duffus, 1984]. В составе клея (камеди)
вишни входят полисахариды, включающие остатки галактозы, маннозы арабинозы, Dглюкуроновой кислоты и небольшого количества ксилозы [Кретович, I97l].
В зависимости от состава сахарных остатков различают [Stephen, 1980] несколько
типов полимеров в составе камеди. Наиболее распространенный тип (тип А)
арабиноглюкан обнаружен в 22 семействах содержит сахарные остатки, арабинозы,
рамнозы, ксилозы, фукозы, глюкуроновой и галактуроновой кислоты. Галактурорамнан
(тип Б) найден в семействе Sterculiaceae (Sterculia urens, S. setigera, S.acerifolia,
Brachychiton diversifolium). Его сахарные остатки - арабиноза, галактоза, фукоза,
глюкуроновая кислота. Ксилан (тип С) включает в себя остатки арабинозы, галактозы и
77
глюкуроновой кислоты. Встречается он довольно редко, в основном в семействах Liliaceae
(Phormium tenax) и Iridaceae (Watsonia pyramidata).
Химический
состав
камеди
нередко
чрезвычайно
сложен.
В
нем,
кроме
полисахаридов, обнаружены фенолы, аминокислоты и белковые компоненты. Из камеди
Gutierrezia sarothirae Градецким и Волленвебером [Hradetzky, Wollenweber, 1987]
выделено приблизительно 20 флавоноидов и структура 6 из них была установлена: 5,7,4'тригидрокси-3,6, 8, З’-тетраметоксифлавон; 5,7,3’ -тригидрокси-4-тетраметоксифлавон;
5,7,3’-тригидрокси-3,6,8,4’-тетраметоксифлавон и др. В составе камеди разных видов
Acacia обнаружены белковые полисахариды [Anderson, McDougall, 1985] и аминокислоты
[Anderson et al., 1972]. Содержание белковой части изменялось от 0,2 до 45 %.
Аминокислотный состав белков в зависимости от вида значительно варьировал, особенно
по отношению к оксипролину. Например, в камеди Acacia aestivalis на 55 остатков
оксипролина приходилось 1000 других аминокислот, а в камеди Acacia saliciformis это
соотношение было 287/1000. Количественные отношения аланина, аспарагиновой кислоты,
пролина и серина также варьировали. Камеди из Acacia hebeclada представляют собой
арабиногалактан, связанный с белком. Содержание белка в этом соединении было
относительно низким (12%), а содержание арабинозы-высоким [Churms et al., 1986].
Секреция гликопротеидов представляет собой сложный процесс [Peterson, Vermeer,
1984; Wu et al., 1991]. Белковый компонент синтезируется рибосомами, прикрепленными к
мембранам эндоплазматического ретикулюма. Синтезированные белки проникают в
цистерны эндоплазматического ретикулюма и аппарат Гольджи, где белки связываются с
углеводами,
образуя
гликопротеиды.
Продуцируемый
секрет
выделяется
по
гранулокриновому типу [Peterson, Vermeer, 1984].
В образовании камеди регулирующую роль, по-видимому, играет этилен. Обработка
плодов миндаля Prunus dulcis этиленом приводит к усилению образования камеди
[Morrison et al., 1987]. Такая же картина наблюдается и при гуммозисе у мускари Muscari
armeniacum [Miyamoto et al., 2010]. Фитогормоны кинетин, индолилуксусная кислота и
морфактин уменьшали размеры смоло0камедиевых каналов Commiphora mukul Engl. [Setia,
Shah, 1977]. В неповрежденной древесине Sterculia urens (сем. Sterculiaceae) нет
камедиевых каналов, но после обработки этиленом происходит их образование из
травматической паренхимы [Menon, Babu, 1989].
Эфирные масла. Масляные протоки характерны для семейств Calycanthaceae, Lauraceae,
Magnoliaceae, Simarubaceae, Winteraceae [Эсау, 1980] и Umbelliferae [Senalik, Simon 1986].
Они развиваются в листьях, как, например, у Eremophila, где эти протоки могут занимать
до 13 % среза листа, или других частях растений.
78
Масляные протоки зверобоя продырявленного Hypericium perforatum (Рис.27) хорошо
заметны на поверхности листа в виде темных пятен. На поперечном срезе виден темный
секрет, заполняющий проток, в котором содержится антрахинон гиперицин [Curtis and
Lersten, 1990]. Эфиромасляные протоки бархатцев Tagetes erecta располагаются в
паренхиме листовой пластинки и выступают с нижней поверхности листа (Рис. 28). На
срезе в масляном протоке виден секрет.
В корнях моркови Daucus carota масляные протоки располагаются во флоэме,
образуя связанную между собой сеть по концентрическим кольцам и радиальным линиям
[Senalik, Simon, 1986]. Интересно, что генетически различающиеся линии моркови имеют
разное количество масляных протоков. Секрет протоков состоит, в основном, из
терпеноидов, и среди них содержатся α- и β-пинены, мирцен, α-фeллaндрeн, α - терпинен,
лимонен, γ -терпинен, терпинолен, борнил ацетат, β- кариофиллен, E -γ -бизаболен [Senalik,
Simon, 1986].
Рис. 27. Зрелые лизогенные масляные протоки зверобоя продырявленного Hypericum
perforatum L. [Curtis, Lersten, 1990]. 1. Интактный лист. Светлые пятна это - масляные
железы, темные -протоки, заполнные темным секретом с гиперицином (х 20 мм). 2. На
срезе (Х) - зрелый масляный проток (х 20 мкм) 3. Секреторный канал (N) с черным с
содержимым (х 20 мкм) .
В секретах моркови существует тесная корреляция между количествами летучих
терпеноидов и нелетучих продуктов. Образование и накопление секрета осуществляется в
79
тилакоидах пластид секреторных клеток [Schnepf, 1974] (см. раздел 3.6). Затем масляные
капли появляются в цитоплазме и выводятся в масляный проток.
Эфиромасляные протоки хорошо развиты в кожуре плодов различных цитрусовых лимона Citrus limon, мандарина C.nobilis, апельсина С. sinensis и заполнены эфирными
маслами, состоящими из терпенов. Кроме обычных терпенов, в составе эфирного масла
встречаются соединения, относящиеся к другим группам химических соединений, а иногда
и редкие видоспецифические вещества. Количество индивидуальных соединений бывает
высоко и достигает нескольких десятков. В плодах борщевика Heracleum эфиромасличные
протоки содержат масла, в которых идентифицировано более 30 индивидуальных веществ.
Главными из них были сложные эфиры. В количественном отношении преобладали
октилацетат и октилбутират [Ткаченко, 1987]. В экcкреторних протоках кожуры плодов
Сitrus sinensis, C. paradisi, C. reticulata, C. klementin
Рис. 28. Микрофотографии листьев Tagetes erecta, полученные с помощью
сканирующего электронного микроскопа (Rusin et аl., 1988). 1. Cекреторные масляные
протоки (показаны стрелками) выступают с нижней поверхности листа х 100. 2.
Секреторный проток х 180.
наряду с эфирными маслами, обнаружены флавоноидные производные [Walther et al., l966]
– понканетин, нобилетин, и 3,5,6,7,8, 3’, 4‘ – гептаметоксифлавон (Рис.29).
80
Рис. 29. Флавоноиды в эфиромасляных протоках [Walter et al., 1966]. 1 – понканетин, 2
– нобилетин, 3 - 3,5,6,7,8, 3’, 4‘ – гептаметоксифлавон.
Особенно часто в секретах встречаются кумарины, которые растворены в эфирных
маслах. У руты душистой Ruta graveolens найдено 11 веществ кумариновой природы
(Рис.30), 6 из них идентифицированы [Денисова, I976] – умбеллиферон, ксантотоксин,
псорален, бергаптен, изоимператорин, рутамарин.
Рис.30. Кумарины в схизо-лизигенных вместилищах руты душистой Ruta
graveolens.
81
В секреторных вместилищах Dictamnus gymnostylis зафиксировано 6 компонентов
кумариновых производных - гликозид умбеллиферона, псорален, ксантотоксин, ауроптен и
ряд
других
неидентифицированных
соединений
[Денисова,
I976].
Соединения
кумаринового ряда, накапливаются в плодах Archangelica decurrens, также растворены в
эфирных маслах и локализуются в эфиромасличных каналах [Денисова, Драницина, 1962].
В виде гликозидов кумарины найдены почти в 70 видах растений. В бобах диптерикса
Dipterix их содержитоя 1,5 %, а в ясменнике Asperula - 0,7 %. Кумарины содержатся в
лавандовом, кассиевом эфирных маслах и перуанском бальзаме [Боннер, 1968].
Следует отметить, что набор кумаринов и их производных в секрете эфиромасляных
вместилищ разных органов в разных фазах развития неодинаков. Различается состав
кумаринов и в разных вместилищах одного и В эфирном масле и олеосмоле, заполняющих
масляные протоки корней аира тростникового Acorus calamus, обнаружены Ландером и
Шрелером [Lander, Schreler, 1990] разнообразные азароны: α-, β- и γ- азароны,
акоренон,акорон, изоакорон (Рис.31). Азароны – биологически активные соединения,
которые легко распознаются по характерному запаху. Они токсичны для насекомых и
змей.
Рис. 31. Азароны в эфирном масле и олеосмоле : β - азарон (1), акоренон
(2), γ-азарон (3), α- азарон (4), акорон (5), изоакорон (6).
В секреторных масляных протоках также локализованы токсичные для паразитов и
насекомых соединения, относящиеся к ацетиленовым производным того же органа –
полиацетиленам и тиофенам (Рис.32). Значительное количество полиацетиленов хранится
в полиацетиленовых вместилищах и ходах цветков [Lersten, Curtis, 1989] и вегетативных
органах [Christenses et al., 1990; Wang et al., 1990] представителей cем. Asteraceae и
сем.Cynareae [Christensen and Lam, 1990]. Среди них немало видоспецифических веществ.
Например, полиацетилен цикутотоксин выделен из секреторных вместилищ корней
цикуты Cicuta virosa(сем. Umbelliferae) [Anet et al., 1953]. Природные полиацетилены
82
Рис.32. Основные структуры полиацетиленов и тиофенов секреторных масляных
протоков и резервуаров растений.1-тетраиндиены и 2-трииндиены из Dahlia tubulata
(сем. Asteraceae); 3- гептадека-1,9- (Z), 16-триен-4,6-диин-3,8-диол из Artemisia borealis
(сем. Asteraceae); 4 – цикутотоксин из Сicuta virosa (cем. Umbelliferae); 5,6,7- однодвух и трехгетероцикличные тиофены из Tagetes patula (сeм. Asteraceae). 7-αтерциенил.
тетраиндиены и трииндиены [Михайловский, 2011] характерны для георгина Dahlia
tubulata (cем. Asteraceae), а гептадека-1, 9- (Z), 16-триен-4,6-диин-3,8-диол для полыни
Artemisia borealis (cем. Asteraceae). Отдельные вещества, заполняющие секреторные
протоки, содержат наряду с ацетиленовыми, также тиофеновые группировки как у
гетероциклических тиофенов из бархатцев Tagetes patula [Jente et al., 1988]. В маслах
интактных тканей корня Tagetes patula обнаружено до 47 % 5-(3-бутен-1-нил)-2,2'битиофена и 19.8% α-терциофена [Szarka et al., 2007]. Среди тиофенов α-терциенилу (Рис.
32, формула 7) свойственна особая роль как аллелохимиката -ингибитора роста растений в
фитоценозе [Iyengar et al., 1987], а также мощного инсектицида [Nivsarkar et al., 2001].
Хотя секреторные продукты хранятся в протоках, они представляют собой
динамическую
систему,
которая
изменяется
в
процессе
развития.
Это
хорошо
прослеживается на примере некоторых компонентов секрета масляных протоков бархатцев
Tagetes erecta. С применением жидкостной хроматографии высокого разрешения с
одновременной идентификацией методом масс-спектроскопии было исследовано
Рис. 33. Компоненты секрета масляных протоков бархатцев Tagetes erecta
пиперитенон (1), пиперитон (2), индол (3).
83
содержимое протоков [Russin et al, 1988]. В секрете найдены три компонента пиперитон,
пиперитенон и индол (Рис. 33). Присутствие последнего компонента впервые было показано
Биччи с соавторами [Bichi et al., 1985]. Количество обнаруженных соединений изменялось
по мере развития растения. До стадии цветения количество индола и пиперитона
непрерывно возрастало, затем наступал снижение, а на стадии позднего цветения
количество этих компонентов вновь возрастало, в то же время количество пиперитенона в
процессе развития уменьшалось. Возможно, что при этом происходило превращение
ненасыщенного пиперитона в менее насыщенный пиперитенон. Полиацетилены не являются
конечным продуктом метаболизма и могут подвергаться дальнейшим превращениям.
О биологическом значении секрета масляных протоков известно очень мало.
Считают, что эфирные масла с растворенными в них соединениями обладают
аллелопатическим действием и подавляют прорастание семян других видов растений, тем
увеличивая конкурентноспособность семян эфиромасличных растений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Внутритканевая секреция включает в себя образование газов и нелетучих секретов,
выделение их в межклеточное пространство и в воздухоносные полости растений. Газы и
газообразные продукты метаболизма заполняют воздухоносную систему, а нерастворимые
в воде и нелетучие продукты изливаются во внутритканевые каналы и ходы.
Воздухоносная система растения сообщается с окружающей атмосферой через устьица и
чечевички, и газы выделяются из нее путем диффузии. При механическом повреждении
ткани секреты и газы выделяются наружу путем диффузии и секреторного давления.
Воздухоносную систему растений заполняют атмосферные газы N2, CO2 и О2, а также
углеводороды, пары спиртов и альдегидов и многие другие соединения, несомненно
присутствующие во внутренней газовой среде растения, но пока не обнаруженные из-за
методических трудностей. Большинство органических газов, найденных в воздухе
растений, являются продуктами анаэробного дыхания, которое, как считают, расширяет
энергетические возможности растений и создает большое разнообразие метаболитов. В
зависимости от внутренних и внешних условий соотношение между аэробным и
анаэробным типами дыхания может изменяться, что приводит к изменению состава
внутреннего воздуха растений. Следует, однако, отметить, что наши сведения о
внутренней
газовой
экспериментальном
среде
материале.
недостаточны
Между
тем
и
основываются
изучение
названных
на
небольшом
выше
явлений
перспективно в научном отношении. Состав внутренней газовой, среды растений чувствительнейший показатель обменных процессов, от которых в конечном итоге зависит
84
физиологическое состояние растений. Избыточная углекислота может функционировать
как естественный регулятор дыхания, фотосинтеза, биосинтеза белков и других процессов.
Этилен как гормон контролирует многие физиологические и биохимические процессы,
реакции роста и развития. В регуляции ростовых процессов этилен выступает как
антагонист углекислого таза. Не менее сильное действие на клеточный метаболизм, повидимому, оказывают низкомолекулярные спирты и альдегиды. Известно, например, что
относительно низкие концентрации этанола вызывают стимуляцию роста путем влияния на
гормоны и энергетические ресурсы клеток.
Развитие воздухоносной системы и состав газов внутри нее во многом определяются
средой обитания. Сильно развитые межклетники особенно характерны для избыточно
влажных или очень засушливых зон. В зависимости от сезона года у растений, особенно
древесных, изменяется внутритканевая газоэкскреция. Накопление внутренних газов —
этилена, альдегидов, спиртов - может быть показателем устойчивости к стрессовым
факторам или стрессового состояния самого растения. Так усиленный синтез того или
иного метаболита зависит от анаэробного характера обмена. В ряде случаев синтез и
выделение этилена регулируется ацетилхолином или красным светом [Jones and Stutte,
1986].
В отличие от воздухоносной системы состав секрета внутритканевых каналов, ходов,
полостей определяется не столько средой обитания, сколько таксономическим положением
растений, имеющих специализированные секреторные клетки, где синтезируются
вторичные нерастворимые в воде продукты обмена. Секреты - смолы, камеди, латекс,
эфирные масла - имеют исходно общие пути биосинтеза, так как в основном представлены
разнообразными терпеноидами, отличающимися по строению, набором компонентов и
консистенцией. Выделение этих соединений из секретирующих клеток во внутритканевые
каналы и ходы осуществляется путем экзоцитоза, который как активный процесс требует
затрат энергии.
Значение внутренней секреции заключается, вероятно, в необходимости обмена
метаболитами между различными тканями (газы) и запасания некоторых продуктов в виде
латекса, смол, масел, камеди, многие из которых содержат соединения, защищающие
растения при поранении, так как эти вещества обладают антимикробным действием.
Химический состав секретов, особенно нерастворимых в воде, является предметом
интенсивного изучения, что особенно необходимо, поскольку многие продукты
внутренней секреции имеют важное практическое значение для производства и
агрокультуры.
85
Глава 3. ВНЕШНЯЯ СЕКРЕЦИЯ
Внешняя секреция осуществляется спецализированными секреторными клетками, которые
располагаются на поверхности растения. К ним относятся железистые волоски, солевые
железки, железки насекомоядных растений, осмофоры и гидатоды. Секреторные клетки
осуществляют биосинтез и выделение эфирных масел, терпеноидов, флавоноидов, жирных
кислот, слизей и других соединений и часто экскретируют их смеси [Wiermann, 1981].
Кроме того, они могут выделять различные водные растворы. Морфология железистых
клеток зависит от продуктов, которые они аккумулируют [Васильев, 1977; Wiermann,
1981].
3.1. ВЫДЕЛЕНИЕ РАСТВОРОВ ПРИ ГУТТАЦИИ
Считается, что гуттация (выделение капель воды листьями) обусловлена избыточным
снабжением надземной части растений водой в условиях резко сниженной транспирации
или накоплением солей происходящим с затратой энергии живыми клетками корня [Лютге,
Хигинботам, 1984; Логвенков, 1993]. Однако наблюдения в природных условиях [Генкель,
1976; Злобина, 1978] показали более сложный характер этого явления и его неоднозначную
зависимость от окружающих условий. У манжетки Alchemilla vulgaris L. и ряда других
растений гуттация начинается после инсоляции листьев на прямом солнечном свету и ей
предшествует сильный скачок транспирации, в результате чего увеличивается содержание
водяных паров в межклеточниках, где происходит их конденсация, а затем выделение из
листа в виде капель. В дальнейшем при нарастании водного дефицита происходит
усиление отдачи воды в парообразном виде, и гуттация прекращается [Генкель, 1976].
Следовательно, начальный период гуттации может быть связан не с падением
интенсивности транспирации, а ее усилением. Эти наблюдения были продолжены
[Злобина, 1978] на растениях лопуха большого Arctium lарра L. и мать-мачехи Tissilago
farfara L., а также боковых побегов хвоща Equisetum pratense Ehch. В лабораторных
условиях на проростках пшеницы также была установлена положительная корреляция
между влажностью почвы и интенсивностью света с одной стороны и усилением
транспирации и гуттации – с другой.
При гуттации вода с растворенными в ней веществами через окончания трахеид
проводящих пучков поступает к специализированной ткани - эпитеме, которая
представляет собой паренхимные клетки, лишенные хлоропластов. Через эпитему вода
проникает к покровной ткани - эпидерме, в которой есть гидатоды. Гидатоды (Рис. 34)
напоминают обычные устьица, но, в отличие от них, лишены способности открываться и
закрываться. Клетки, окружающие пору, имеют плотную цитоплазму и равномерно
утолщенные стенки. У некоторых
86
Рис.34. Гидатоды на поверхности листьев Begonia coccinea (Brouillet et al.1987) пpи увеличении в x
200 и 1000 раз. (Sa – устьице = англ. stomata)
растений нет эпитемы, и вода движется к водным устьицам по обычному мезофиллу [Эсау,
1969]. Цитологические исследования показали, что в гидатодах, например у Ficus
diversifolia, имеет место (см. раздел 1.2.3) экриновая секреция – выделение мелких молекул
из живых клеток [Belin-Depoux, 1987].
Выделение гуттационной влаги может быть обусловлено корневым давлением и при
удалении корневой системы оно прекращается. Гидатоды в этом случае представляют
собой по существу отверстия над окончанием трахеид, через которые выделяется
ксилемный сок, нагнетаемый корневым давлением. У ряда растений наблюдается и
активная гуттация, которая приводится в действие эпитемой, функционирующей в
качестве водной железы и активно секретирующей воду. В качестве примера структуры,
обеспечивающей выделение воды, приводим анатомическое описание гидатод у Potentilla
palustris (Рис.35), сделанное Куртисом и Лерстеном [Curtis, Lersten, 1986].
Гидатоды у этого растения располагаются на зубцах листьев - по 50 и более водяных пор,
сходных по размерам с обычными устьицами (14-22 мкм в длину). К гидатоде подходят
проводящие пучки. Между ксилемой и эпитемой располагаются 2-3 слоя клеток эпитемы с
плотной цитоплазмой, а межклеточники мелкие, многочисленные. Гидатоды могут
дифференцироваться в железистые трихомы [Эзау, 1980], которые напоминают по
структуре солевые железки. В этих случаях, как и при активной гуттации, удаление
корневой системы не препятствует выделению водных растворов. Но если убить клетки
эпитемы, гуттация прекращается. Имеются сведения [Lauter, Manns,1986], что потеря воды
может происходить и через железистые ворсинки. Так растения нута Cicer arietinum,
выращенные в теплице в оптимальных условиях, выделяют через железистые ворсинки
растворы, в составе которых обнаружены ионы хлора, водорода, малата и оксалата.
87
Рис.35.Гидатоды на поверхности листьев лапчатки Potentilla palustris L. (1 и 2) и пузырчатника
Physocarpus opulifolius (3-5) [Curtis, Lersten, 1986]. 1. Общий вид гуттирующего листа лапчатки. 2.
Сканирующая электронная микроскопия поверхности верхушки адаксиального зубца листа
лапчатки. Вверху - открытая гидатода. 3. Гуттация с краевого зубчика пузырчатки (стрелка), слева
- общий вид, посередине и справа - микрофотографии сканирующей электронной микроскопии
зубца листа с гидатодами на поверхности и продольном разрезе с фокусом на элементы
сосудистого окончания у выходного отверстия (1 см = 50 мкм.).
88
Механизм выделения воды активными гидатодами и железистыми ворсинками
неясен. В качестве возможного объяснения обсуждается механизм фильтрации под
давлением,
который
функционирует
при
поддержании
высокой
осмотической
концентрации и неодинаковой проницаемости плазмалеммы на разных полюсах клеток
эпитемы. Моделью активных гидатод могут служить гуттирующие одноклеточные
организмы, например гриб Pilobolus, который своим основанием поглощает воду, а через
верхушку выдавливает ее [Либберт, 1976]. Поддержание высокой осмотической
концентрации и неодинаковой проницаемости мембран железистых клеток требует
затраты энергии.
В работе А.Л.Синюхина [1973] появление гуттации связывается с потенциалом
действия, который возникает у растений при механическом или химическом раздражении.
Объектами его исследования служили папоротник Aspleniun trichomanes, произрастающий
на склонах гор и мох Bryum pseudotriquetrum. Оплодотворение этих растений возможно
только при наличии капельножидкой воды, которая выделяется при гуттации. Вызвать
гуттацию можно при кратковременном световом раздражении или электрическом стимуле.
При этом генерируется потенциал действия, который распространяется вдоль растения и
вызывает гуттацию. При блокаде потенциала действия гуттация не наблюдается. Скорость
распространения потенциала действия составляет у этих растений 0,5-2,0 см/сек.
Стимуляция гуттации начинается через 1,5-2 сек после генерации потенциала действия.
Гуттация свойственна широкому кругу растений. По данным Фана [Fahn, 1979]
гуттация наблюдается у 350 родов, принадлежащих к 115 семействам. Наиболее обильная
гуттация наблюдается в условиях тропической и субтропической зон. Один лист растения
Colocasia antiquorum может выделить за одну ночь от 10 до 100 мл воды. Верхушка
каждого листа этого растения дает до 200 капель в минуту [Kramer, 1956]. Трихомы
Monarda fistulosa за сутки экссудируют до 450 мкм3 водного раствора [Heinrich, 1973]. В
умеренной зоне гуттация интенсивно протекает у злаков, А.М. Гродзинский [1965]
отмечает, что у 30 родов и 54 видов злаков гуттация наблюдается очень часто и идет
весьма интенсивно.
Состав гуттационной влаги варьирует от почти чистой воды до разведенного
раствора органических и неорганических солей. Анализ гуттационного сока показал, что
наиболее распространенным ионом у разного рода растений является Са2+, хотя
идентифицированы также К+, Mg2+ и другие элементы [Fahn, 1979]. В гуттационной
жидкости из листьев кабачка Cucurbita реро обнаружено (в мМ) Са2+ — 0,9, К+ — 0,5,
Na+—0,7, H2PO4—0,2, NO3—0,4 [Кларксон, 1978]. Общая концентрация солей обычно
89
немного ниже, чем в ксилемном соке того же растения, что свидетельствует об извлечении
веществ из ксилемного сока во время его движения через эпитему.
В гуттационной воде обнаружены и органические соединения [Scheffer et al., 1965]. В
каплях гуттационной влаги, которую собирали обеззоленными фильтрами в течение 10
дней после появления всходов у 6 сортов посевной и 2 видов дикой пшеницы Triticum
dicoccoides, Aegilopus cylindrica, найдены 15 аминокислот, 9 простых сахаров и ряд
неидентифицированных соединений (амины, органические кислоты, олигосахариды,
пептиды). Сорта и виды отличались друг от друга по качественному составу и количеству
выделенных соединений. В гуттационных каплях проростков риса Oryza sativa,
выращенных на воде или питательном растворе, обнаружены [Horiguchi, 1987] пептиды
разной молекулярной массы и аминокислота глутамин. Возможно, что выделяющиеся
азотистые вещества являются продуктами деградации запасных белков эндосперма и в
форме пептидов транспортируются по ксилеме, из которой и попадают в секреты гидатод,
хотя их основное назначение служить источником азота для развивающихся проростков.
По данным Перрина и Карлин [Perrin, Karlin, 1966], в гуттационных каплях, собранных с
колеоптилей и листьев кукурузы Zea mays и томатов Lycopersicon esculentum, обнаружены
некоторые
витамины.
В
составе
гуттационной
воды
найдены
и
соединения,
флуоресцирующие в ультрафиолетовом свете микроскопа [Roshchina et al., 1998a;
Roshchina, 2008]. С помощью микроспектрофлуориметра показано, что гуттационная вода
у хвоща полевого Equisetum arvense имеет максимум (максимум 490-500 нм) в голубой
области спектра флуоресценции, как и клетки эпитемы (максимум 475 нм) гидатоды (Рис.
36). Предполагается, что в голубой области спектра флуоресцируют фенолы – гликозиды
5-замещенных флавонов, которые в большом количестве содержит этот вид [Сырчина и
др., 1980].
90
Рис.36. Спектры флуоресценции гуттационной воды и гидатоды таллома хвоща полевого
Equisetum arvense [Roshchina et al., 1998a; Roshchina, 2008].
Значение гуттации может состоять в том, что таким образом растение освобождается
от избытка воды и солей. Возможно, это необходимо и для терморегуляции. Однако
следует отметить, что соли, выделяемые при гуттации, при их накоплении и
концентрировании могут повреждать растения и вызывать некрозы тканей.
3.2. CОЛЕВЫЕ ЖЕЛЕЗКИ И СЕКРЕЦИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЛЕЙ
Солевые железки характерны для многих видов растений, приспособленных к обитанию на
засоленных почвах. Сюда относятся представители семейств Plumbaginaceae, Tamaricaceae,
Verbenaceae, Gramineae и др. В листья растения поступает значительное количество соли,
которая непрерывно выделяется на поверхность листа, и затем отсюда сдувается ветром
или смывается дождем. У растения Avicennia marina (рис.37) соль (в основном хлориды
натрия и калия) на поверхности листа образует корку. У другого вида этого рода Avicennia
germinans капли секрета, обогащены катионами калия, натрия и магния [Balsamo et
al.,1995]. Когда концентрация Na
+
изменяется во внешней среде, то наблюдаются
увеличение рН с 5, 5 до 7.0 и значительное уменьшение тока, регистрируемое в солевых
железах с помощью микроэлектродов. Мел-содержащие железы характерны для растения
Cressa cretica, они возвышаются на поверхности листа (Рис. 38). Солевые железы описаны
в развитых листьях кермека Limonium platyphyllum [Степанова, 1983,Vasilyev, Stepanova,
1990] и Odyssea paucinervis (Poaceae) [Somaru et al., 2002].
У лебеды Atriplex balimus солевые железы также возвышаются над поверхностью листа, а
количество желез на I мм2 у разных растений колеблется от 500 до 1000. У кермека
Limonium gmelinii на 1 мм2 насчитывается до 700 таких желез, и они могут выделять
91
Рис.37. Экскреция соли солевыми железками листьев Avicennia marina [Ish-ShalomGordon, Dubinsky, 1990]. Виден лист, покрытый кристаллами соли в виде корки на
поверхности листа.
около 1 мм3 раствора в час, т.е. примерно 0,05 г соли [Сатклиф, I964].
92
Анатомия железистых клеток у разных родов различна. Описание головчатого волоска
Atriplex дано рядом авторов [Osmond et al., 1969, Buvat 1989 и др.]. Волосок состоит из
клеток ножки и пузыревидной головки (Рис.39). Клеточная ножка, которая соединяет
Рис.38. Солевые железы Cressa cretica. Адаптировано по [Weiglin, Winter,1988]. 1. Ветка
растения с солевыми железами. Бар 0.5 см, 2. Схема разреза листа с солевой железкой
(стрелка) и мертвыми трихомами (TR), 3. Снимок поверхности листа с указанием
стрелками солевых желез и трихом, 4. Железистый волосок, содержащий мел Ca CO3,
сканирующая электронная микрофотография, бар 19 мкм.
железки с поверхностью листа, наполнена густой цитоплазмой. В ней располагаются
клеточные органеллы и везикулы. В клетке - пузыре большую часть объема занимают
центральная вакуоль (в которой накапливаются соли и откладываются в виде кристаллов)
и тонкий слой пристеночной цитоплазмы с хлоропластами, митохондриями, тельцами
Гольджи, многочисленными везикулами и эндоплазматическим ретикулюмом. Стенка
клетки, расположенной между ножкой железы и пузыревидной клеткой, пронизана
многочисленными плазмодесмами, обеспечивающими симпластическую связь между
клетками. Структура пузыревидных волосков Atriplex nummularia напоминает структуру
описанного выше вида лебеды, но имеет очень крупную головку — до 100—200 мкм
93
Рис.39.Пузырчатый солевой волосок Atriplex halimus (Адаптировано по [Fahn,1979; Buvat, 1989].
Cтрелками показано направление активного транспорта солей. 1- Пузырчатая головка, 2 – ножка
волоска. 3-эпидермис. Пути ионного транспорта. Прерывистая линия - апопластический
транспорт, сплошная линия - симпластический транспорт [снимок Smaoui A.1975 из монографии
Buvat, 1989].
[Uchiyama, Sugimura, 1985]. Кремниевые соли, а также соли кальция и магния, образуют у
железок на нижней стороне листа Atriplex sp. кристаллы, которые хорошо видны в виде
темных пятен (регистрация обратно рассеянного от биообъекта света ближнего
инфракрасного диапазона [Кутис и др., 2005]) под оптическим когерентным микроскопом
[Roshchina et al., 2007b]. Кристаллы имеют размеры порядка 20-40 мкм. Профили
интенсивности томографического сигнала вдоль отрезка, проходящего через обе стенки
железки и включение внутри нее, которое рассеивает зондирующее излучениесил сильнее,
чем окружающее его жидкостное содержимое. Более того, данные указывают на
слоистость кристаллического образования.
Солевая железка растения Cynodon (сем. Poaceae), напротив, имеет крупную
базальную клетку (разросшуюся эпидермальную) и мелкую верхушечную [Thomson,
Healey, 1984]. Солевые железки Avicennia состоят из одной базальной и 8-12 радиально
расположенных секреторных клеток [Thomson, Healey, 1984]. В структуре содержимого
клеток наряду с общими чертами ультраструктуры наблюдаются различия в степени
вакуолизации, количестве и плазматического ретикулюма и активности аппарата Гольджи
[Васильев, 1977; Thomson, Healey, 1984; Uchiyama, Sugimura, 1985].
Кристаллы соли часто видны в солевых железках Chenopodium album L. в
люминесцентный микроскоп при возбуждении ультрафиолетовым светом в диапазоне 360380 нм (Рис. 40 А). Свечение зеленого цвета может быть связано с присутствием
фенольных соединений в кристалле, поскольку чистые соли обычно не флуоресцируют.
94
Рис.40. Флуоресценция солевых
желез мари белой Chenopodium
album L. (Адаптировано из работ
Roshchina, 2008 и Roshchina et al.,
2011). Вид под люминесцентным
(А)
и
лазер-сканирующим
конфокальным (Б) микроскопами.
В – спектры флуоресценции
соответственно интактного листа,
полученные
с
помощью
микроспектрофлуориметра MF-1
(сплошная линия секреторные
железки, прерывистая линия –
несекреторные клетки)
В оптическом разрезе вид железы в конфокальный микроскоп представлен отложениями
соли по краям слоистой структуры (Рис.40 Б). В спектрах флуоресценции желез и смывах с
листа - экстрактах различными растворителями (Рис.40 В) преобладают максимумы в
голубой (420-430 нм) и в зелено-желтой (530-560 нм) областях спектра.
В железистые клетки соли попадают вместе с транспирационным током из
ксилемных окончаний проводящих пучков. Их движение осуществляется в основном по
апопласту. Однако часть ионов может поступать в клетки железок и по симпласту — через
плазмодесмы из цитоплазмы клеток мезофилла. Затем из цитоплазмы пузыревидной
клетки ионы проходят через плазмалемму с помощью механизмов активного транспорта
(активная экриновая секреция) в экстраплазматическое (свободное пространство) c
последующим выделением через поры в кутикуле пузыревидной клетки [Thomson, Healey,
1984]. Дополнительным механизмом, участвующим в выделении солей, может быть
гранулокриновая
секреция
[Васильев,
1977].
Это
подтверждается
электронно-
микроскопическими исследованиями, в которых показано [Platt-Aloia et al.,1983], что у
галофита Tamarix aphyllia ионы перед секрецией компартментируются в микровакуолях и с
их помощью проникают через плазмалемму на поверхность гланд. В пузыревидной клетке
соли накапливаются также в крупной центральной вакуоли, куда они поступают из
цитоплазмы через внутреннюю мембрану — тонопласт. Проникновение осуществляется
при участии активных механизмов, локализованных в тонопласте. Для этого процесса АТР
поставляется
митохондриями
пузыревидной
клетки.
Возможно
также
участие
хлоропластов в снабжении энергией, так как они присутствуют в клетке ножки и
пузыревидной клетке [Osmond et al., 1969]. По другим данным [Люттге, Хигинботам,
1984], эти пластиды фотосинтетически неактивны и, следовательно, не могут участвовать в
снабжении секреторных клеток энергией. Накопление соли в клетке-пузыре продолжается
до тех пор, пока клетка не разорвется, вылив соли на поверхность листа [Thomson, Healey,
95
1984; Uchiyama, Sugimura, 1985]. Можно считать, что этот процесс происходит по типу
голокриновой секреции. Солевые железки солеустойчивого вида Aviсennia marina (сем.
Verbenaceae) по описанию [Ish-Shalom-Gordon, Dubinsky, 1990] экскретируют соль с
помощью двух механизмов - мерокриновой и голокриновой секреции (Рис. 41). В случае
Рис.41. Схематическое изображение двух способов секреции соли из солевых желез
Avicennia marina [Ish-Shalom-Gordon, Dubinsky,1990] I - мерокриновая секреция. II голокриновая секреция. 1 - эпидермальная клетка, 2 - кутикула, 3 - клетка ножки, 4 секреторная клетка, 5 - поры в кутикуле, 6 - субклеточное пространство, 7 - везикула.
мерокриновой секреции (Рис.41. I) в субклеточном пространстве солевой раствор
смешивается с пектиновыми веществами и протекает через поры в кутикуле, образуя
баллоноподобную везикулу, которая увеличивается в размерах, пока не произойдет разрыв
пузырька. При голокриновой секреции (Рис.41 II) - солевой раствор аккумулируется в
субклеточном пространстве, вызывая высокое давление на кутикулу, которая разрывается,
и солевой раствор вытекает. Первый механизм осуществляется в растении регулярно, тогда
как второй - изредка.
По наблюдениям А.А. Степановой [1983] и A.E. Васильева [Vasilyev, Stepanova,
1990], в клетках солевых железок листа кермека плосколистного Limonium platyphyllum
(сем. Plumbaginaceae) мембрана вакуоли находится в тесной связи с плазмалеммой.
Возможно, что пассивное выделение ионов в оболочку происходит через этот контакт, а не
путем экзоцитоза. Однако остается все же неясным, как и с помощью какого механизма
преодолевается барьер плазмалемма — тонопласт.
Как активный физиологический процесс, секреция зависит от температуры и
присутствия кислорода и тормозится ингибиторами метаболизма [Arisz et al., 1955;
Gorham, 1987]. Состав и концентрация секретируемых железами солей различны и
определяются составом и концентрацией окружающего корни раствора. Концентрация
96
солей в секрете обычно на 2 порядка выше, чем в ксилемном соке [Gorham, 1987], реже такая же.
В составе секрета обнаружены различные катионы, главным образом Na+, K+, Mg2+,
Са2+ и анионы Cl-, NO3-, HCO3-, SO4-, а также органические вещества [Thomson, 1975;
Faradey, Thomas, 1986]. У растений Diplachne fusca имеются железки с порами для выхода
солей наружу. На засоленной почве они выделяют на поверхность листа Cl-, Na+, а также
K+, Mg2+, Са2+ [Breauv et al., 1983]. Секреция солей происходит, по-видимому,
избирательно, и не все ионы легко сортируются. В опытах Винке с соавторами [Wieneke et
al., 1987] при равном количественном составе солей в растворе, в который помещались
срезанные листья Leptochloa fusca L.в их секрете количество ионов Na+ превышало
содержание K+ -ионов. В этих же условиях ионов Cl- выделялось больше, чем Na+. В
присутствии кальция секреция ионов хлора снижалась, и большее количество его
удерживалось в тканях листа, а секреция натрия и калия немного стимулировалась.
Интенсивность секреции солей очень высока. Так вес жидкости, выдeляемой
Limonium latifolium за сутки, равен половине веса листа [Arisz et al., 1955] У солевых
железок растений Cynodon скорость выделения соли (NaCl) составляла 2,14x10-6 нмоль/сут
на железку, или 5,25x10-9 нмоль/с. м2 [Oross et al, 1985]. Для других растений сведения
приведены в табл.5. Способность экскретировать соль зависит от видовых особенностей
растений: она выше у обитателей мангровых зарослей, засушливых, пустынных и
засоленных районов.
При низкой концентрации солей в окружающем растворе солевые железки выделяют
почти чистую воду и, таким образом, функционируют как обычные гидатоды [Васильев,
1977; Эсау, 1969]. Следует отметить, что некоторые исследователи не выделяют
Таблица 5. Скорость выделения солей различными растениями [Gorham, 1987].
Вид
Aeluropus litoralis
Armeria maritima
Avicennia marina
Glaux maritana
Leptochloa fusca
Limonium vulgare
Partina anglica
Внешняя
соленость,
моль.м -3
300
200
700
200
250
200
200
Экскреция соли,
мкмоль.кг-1
сухой массы. с-1
11,5
0,09
3,49
0,35
0,45
0,94
0,96
Литературный источник
Pollack,Waisel, 1970
Rozema et al.,1981
Waisel et l.,1986
Rozema et l.,1981
Gorham., 1991
Rozema et al.,1981
Rozema et al.,1981
солевые железки в особую группу секреторных образований, а рассматривают их как
водяные железки-гидатоды, которые сходны с ними по структуре и функции.
97
Выделительная функция солевых железок рассматривается как приспособление к
избыточному засолению, с помощью которого поддерживается солевой баланс растений.
Благодаря этой особенности некоторые представители сем. Plumbaginaceae выносят
значительное содержание в почвах тяжелых металлов и других вредных веществ. Так
армерия Галлера Armeria halleri нередко встречается на старых отвалах медных рудников в
странах Западной Европы, и этот вид, вероятно, может использоваться в соответствующих
районах при озеленении шахтных отвалов.
3.3. СЕКРЕЦИЯ НЕКТАРА
Секреция нектара осуществляется специализированными секреторными образованиями —
нектарниками, которые расположены на цветках (флоральные нектарники) и вегетативных
органах (экстрафлоральные нектарники) [Pacini, Nepi, 2007]. Флоральные нектарники
занимают на цветке разное положение. Кольцеобразные, дисковидные или другой формы
нектарники располагаются под тычинками, у основания завязи, между тычинкой и
завязью, иногда в виде железистых многоклеточных волосков на лепестках.
Нектарники. Цветки Австралийского кустарника Thryptomene calycina (ceм. Myrtaceae)
включают два типа секреторной ткани (Рис.42). Нектарники флоральной трубки
секретируют нектар богатый фруктозой и галактозой возможно через многочисленные
устьица в эпидермисе. Другой тип нектароносных желез в пыльниках содержит липиды и,
вероятно, фенолы. Они секретируют нектар через пору на конце железы, где он
Рис. 42. Продольный разрез цветка Thryptomene calycina [Beardsell et al. 1989]. G - Железа
пыльника N - нектароносная ткань флоральной трубки (т). S - столбик пестика. О - яйцеклетка,
окруженная губчатой тканью (ST) и субэпидермальный слой рассеянных масляных желез (OG). Se
- лепесток. А - пыльник.
98
смешивается с пыльцой, образуя источник питания для насекомых. Эта двойная секреция
питательного материала необходима, чтобы цветок посещали как можно больше
разнообразных насекомых-опылителей. Кроме нектарников флоральной трубки и
пыльников имеются рассеянные масляные железы субэпидермального слоя. Завязь цветка
снаружи также покрыта рассеянными масляными железками [Beardsell et al., 1989].
Интересный пример нектароносной функции - нектарники Asclepias syriaca (сем.
Asclepiadaceae), расположенные в особых углублениях (камерах) рыльца пестика [Kevan et
al., 1989]. Нектар, находящийся в камере рыльца, является средой развития пыльцы. В
сухой стигматической камере пестика пыльца не развивается. Для прорастания пыльцы
нектар должен содержать 5-30% сахаров, необходимых для развития пыльцы и также для
кормления опылителей-насекоыых. В жаркие сухие дни нектар испаряется, и концентрация
раствора сахара превышает 40%, что может ингибировать прорастание пыльцы. Однако
как только ночью цветок покроется влагой, пыльца вновь начинает прорастать [Kevan et
al., 1989].
Экстрафлоральные нектарники встречаются на стеблях, листьях, прилистниках и
цветоножках цветков. Внешний вид нектарника дистальной части чашечки Campsis
radicans показан на рис. 43. Нектарники чаще всего возникают из эпидермальных и
Рис.43. Нектарники. Слева.Экстрафлоральные нектарники (н) Campsis radicans на наружной
стороне дистальной части чашечки [Fahn, 1979]. а — чашечка и часть трубки венчика, х 5; б —
два нектарника (сканирующая электронная микрофотография, увел. 50). Справа. Флоральные
нектарники в окрашенных участках лепестков цветка Alstroemeria sp. Под снимком
спектры флуоресценции в УФ- свете [адаптировано по Roshchina, 2008]
99
субэпидермальных
клеток,
которые
становятся
меристематическими,
многократно
делятся,образуя железки разной формы (нектарники-эмергенцы). Ряд растений имеют
нектарники, морфологически никак не выраженные, и в этом напоминают флоральные у
Alstroemeria (Рис.43). В этом случае функции нектарообразования и нектаровыделения
выполняют сами эпидермальные и суб-эпидермальные клетки тех или иных частей цветка.
Например, нектар выделяют основания тычиночных нитей и лепестков чая Thea, стенки
завязи жасмина Jasminum. У однодольных растений нектарники состоят лишь из одного
слоя железистой эпидермы.
Структура нектарников разнообразна и иногда достигает большой сложности.
Представленное на рис.44 схематическое изображение экстрафлоральных нектарников
может использоваться для ознакомления со структурой этих образований. Основной в
нектарнике является секреторная ткань, выделительные клетки которой отличаются
высокой активностью обмена веществ. Секреторная ткань располагается под эпидермисом,
Рис.44.Схематический рисунок экстрафлоральных нектарников Ailantrhus glandulosa в
продольном разрезе[Clair-Maczulajtys et Bory, 1983]. 1. Нектарник средней части листа,
находящийся в погруженном состоянии, х 45; 2. Нектарник стебельчатого прилистника, х
210. ВЭ – верхний эпидермис, НЭ – нижний эпидермис, К – кутикула, У – устьице, ЖВ –
железистые волоски, ПВ – прозрачные волоски, ПП – палисадная паренхима, ГП –
губчатая паренхима, ТПН -ткань призматического нектарника, ЗНТ -зона транспорта
нектара, С – сосуды, П – пора, Н – нектар, А – алкалоиды, Т – таннины (на темном участке
рисунка 1 справа), Х – оксалат кальция.
покрытым кутикулой, которая защищает нежные выделительные ткани. Эпидермис иногда
имеет устьица. Нектарники тесно связаны с проводящими пучками, так как для их
деятельности необходим постоянный приток органических веществ. Проводящие пучки
или проникают в секреторную ткань, или заканчиваются слепо поблизости от поверхности
100
нектарника, и питательные вещества поступают к ним через клетки паренхимы. У
представителей семейства Maranthaceae имеются неструктурированные нектарники
(лишенные дифференцированной нектароносной ткани) [Kirchoff, Kennedy, 1985]. У этих
растений нектар секретируется нектароносной паренхимой и затем выделяется через пору.
Подобные нектарники часто располагаются в месте соединения влагалища листа с
черешком. Снаружи их можно отличить от окружающей ткани только по более светлому
цвету и отсутствию волосков.
В период секреции клетки нектарников заметно отличаются друг от друга в
зависимости от рода растения [Васильев, 1977; Wist, Davis, 2006]. Однако богатство клеток
цитоплазмой и насыщенность ее клеточными органеллами — пластидами, митохондриями,
рибосомами и другими структурами — являются, по-видимому, общими чертами
ультраструктуры нектарников. В них в период секреции иногда наблюдается разрастание
плазмалеммы, обусловленное увеличением поверхности клеточных стенок. Подобные
изменения могут способствовать секреции путем экзоцитоза (гранулокриновая секреция).
Кроме того, большая поверхность плазмалеммы обеспечивает больше места для
мембранных насосов и систем переносчиков [Люттге, Хигинботам, 1984].
Состав нектара. Нектар, продуцируемый секреторными структурами, является сложным
комплексом веществ, в котором преобладают сахара, главным образом сахароза, глюкоза,
фруктоза, мальтоза, рафиноза и др. Однако среди углеводов распространены три первых
сахара [Winter, Huber, 2000]. По содержанию сахаров нектары покрытосеменных принято
делить на три группы: нектары с преимущественным содержанием сахарозы, нектары с
преобладанием глюкозы и фруктозы и нектары с равным содержанием всех трех сахаров.
У цветковых и нецветковых нектарников Sansevieria есть заметные различия в
соотношении дисахаридов и моносахаридов: у первых преобладает сахароза, тогда как у
вторых — глюкоза и фруктоза [Tanowitz, Kochler, 1986]. Отношение дисахаридов к
моносахаридам варьирует в нектаре цветков от 1 до 4,4, тогда как в нецветковом нектаре
оно гораздо меньше — от 0,16 до 0,55. В целом сахара составляют 12—87% сухого
вещества экскрета [Fahn, 1979].
Кроме того, в состав нектара входят аминокислоты, содержание которых
незначительно [Baker H, Baker I. 1973]. В нектарах обнаружены все протеиногенные
аминокислот. Среди них наиболее распространенны ми являются 10 аминокислот:
аргинин, гистидин, лизин, триптофан, фенилаланин, метионин, треонин, лейцин,
изолейцин и валин. У австралийских видов Acacia нектар включает до 18 видов
аминокислот, в основном глутамин, фенилаланин, тирозин, и их количество достигает 6,7
мкмоль/мл [Кnох et al., 1986]. Часто встречаются также глутаминовая и аспарагиновая
101
кислоты. Секреция сахаров и аминокислот происходит, по-видимому, независимо друг от
друга. Это было показано [Gottsberger et al., 1989] при анализе цветочного нектара 4-х
видов растений Hibiscus rosa-sinensis, Malvaviscus arbreus, Abutilon pictum, Fushsia speciose
[Gottsberger et al., 1989].
Помимо сахаров и аминокислот, в состав нектара входят белки, органические
кислоты, витамины, ферменты, минеральные соли [Васильев, 1977; Fahn, 1979]. Иногда
цветочные нектары содержат токсины, химическая природа которых не всегда
установлена, чаще всего это терпеноиды, алкалоиды и гликозиды [Murphy,1992].
Пирролизидиновые алкалоиды найдены в меде ряда растений, основой которого является
нектар [Deinzer et al, 1977]. Недавно в составе нектара нашли пролин [Carter et al., 2006].
Нектар цветков Ruta graveolens содержат набор кумариновых производных [Андон,
Денисова, 1974]. Токсический гликозид арбутин определяет токсичность нектара
багульника Ledum palustre (Ericaceae), а сапонины - каштана конского Aesculus
hippocastanum [Baker, Baker, 1983]. Алкалоиды найдены в нектаре рыльца пестика табака
Nicotiana sylvestris [Baker, Baker, 1983]. Помимо указанных соединений, в нектаре могут
быть белки, например у табака Nicotiana найдены нектарины, специфические растворимые
белки [Carter et al., 1999; Carter, Thornburg, 2000; 2003; 2004 b,c; Thornburg et al., 2003]. Они
различаются по своему составу: нектарин - гермино-подобный белок с марганецсуперосиддисмутазной активностью, а нектарин III - бифункциональный фермент с
свойствами монодегидроасорбат редуктазы и карбангидразы, тогда как нектарин V
содержит флавин и как оксидаза окисляет глюкозу. В качестве защиты от патогенов в
нектаре встречаются ферменты глюканаза и хитиназа [González-Teuber et al., 2010].
Кроме того, флоральный нектар часто выделяет своеобразные ароматические
вещества, что играет роль в привлечении насекомых для опыления и поедании растений
травоядными животными. В частности, показано, что летучие соединения цветочного
нектара Cactylanthus taylorii явно участвуют в процессах опыления, как аттрактанты
опылителей [Ecroyd et al., 1995]. Например, терпеноид линалоол цветочных нектарников
может участвовать в химических взаимодействиях растения с опылителями [Raguso,
Pichersky, 1999]. Присутствие во флоральном нектаре фенолов служит биохимическим
маркером сбора пыльцы с растений вереска, где эти соединения найдены в заметных
количествах [Ferreres et al., 1996]. В нектаре найден и витамин С [Griebel, Hess, 1990].
Изменения общего метаболизма крахмала в нектарниках способны регулировать состав и
выделение флорального нектара [Ren et al., 2007].
C использованием лазерного масс- спектрометрического микроанализатора изучен
катионных состав нектара 20 видов растений [Heinrich, 1989]. Преобладающим катионом в
102
нектаре являлись ионы К+ (35-74% от общего содержания катионов). Концентрации
остальных катионов уменьшались в следующем порядке Na+ (в среднем 17,9%),
Са2+(12,8%), Mg2+(5,9%), Al (4,6%), Fe2+(1,2%), Mn (O,8%). Ионы играют существенную
роль в cекреции нектара [Kronestedt and Robards, 1987; Kronestedt-Robards et a1., 1989].
Количество Са2+ и Mg2+увеличивается на поздних стадиях секреции: Са2+ на 47% - с 18 до
26,46 мкг.г-1 сырой массы, Mg2+ нa 56% - с 8 до 12 мкг.г-1 сырой массы. Что касается K+, то
особой разницы в его содержании на разных этапах секреции не обнаружено. Содержание
ионов Na+ на поздней стадии увеличивалось с 30 до 38 мкг.г-1 сырой массы, что тоже не
очень существенно [Kronestedt-Robards et al., 1989]. Кислотность нектара может быть
разной - от очень кислого рH 3 у Silene alba (сем. Caryophyllaceae) до очень щелочного рH
10 у Viburnum costaricanum (сем. Caprifoliaceae) [Baker, Baker, 1983].
Различия в составе нектара и нектарников можно наблюдать и в неповрежденной
ткани или отдельных клетках с использованием люминесцентной микроскопии и ее
модификаций – микроспектрофлуориметрии и конфокальной микроскопии [Roshchina et
al., 1998a; Roshchina, 2008]. Показано, что некоторые нектарники и нектар содержат
флуоресцирующие органические компоненты, и различия в их составе отражаются в
спектрах флуоресценции (Рис. 45). Эмиссия, возбуждаемая ультрафиолетовым светом,
наблюдается в голубой или зеленой области спектра, и в отличие от собственно
нектарников, нектар имеет более выраженные максимумы в обеих областях спектра.
Флоральный нектарник у Passiflora coerulea содержит нектар с определенным количеством
фенолов, флуоресцирующих при возбуждении в ультрафиолете с двумя максимумами 480
и 550 нм в зелено-желтой области спектра. В экстрафлоральных нектарниках (на листовых
черешках) того же растения нектар флуоресцирует, главным образом в голубой области с
максимумом 460-470 нм (возможно за счет терпеноидов), что указывает на иной состав
компонентов секрета. Фенольные соединения флорального нектара могут участвовать в
окислительно-восстановительных реакциях, которые являются элементами защиты от
атаки микробов [Carter, Thornburg, 2004a; Carter et al., 2007]. Нектарники могут
продуцировать защитные вещества [Horneret al., 2007].
В зависимости от расположения и вида нектарников состав секрета может
значительно изменяться. Это можно продемонстрировать на примере растения вигны Vigna
unguiculata, у которого нектарники располагаются на листовых прилистниках и цветках
(табл.6). Особенно большие различия наблюдаются в балансе между сахарами и другими
органическими соединениями. В нектарниках прилистников более низкое отношение
аминосоединения/сахара, чем в нектарниках цветков. В этих же структурах содержится
существенно меньше органических кислот [Pate et al., 1985]. Состав сахаров нектара, как,
103
Рис.45. Схематичный рисунок и спектры флуоресценции интактных клеток нектарников
цветка (вверху слева) и листового черешка (вверху справа) у Passiflora coerulea.
Адаптировано по [Roshchina, 2008]. Стрелками показано расположение нектарников и
нектара.
например, у растений рода Acacia, может значительно меняться в зависимости от погодных
условий [Knox et al., 1986]. Продукция углеволов нектара и его состав значительно
Таблица 6. Состав органических растворимых соединений нектара из нектарников листовых
прилистников, цветков соцветий и флоэмного сока замороженных плодов Vigna unguicutata L. [Pate
et al., 1985].
Вещество
Концентрация в нектарнике или соке, мг. мл-1
прилистников
Соцветий
флоэмном соке
Всего сахаро
550—660
500—630
190—220
Сахароза
127-244
100—271
180—210
Глюкоза
170-352
145-252
5,7—6,6
Фруктоза
170—354
145—252
3,4—4,3
Аминокислоты
0,05-0,10
12,5—17,0
16,6—33,2
Уреиды
-
-
0,01-0,02
Органические кислоты
10—57
36—188
9—60
Примечание. (—) - не определялось.
104
варьируют в зависимости от строения нектарников и их локализации в индивидуальных
цветках [Davis et al., 1998].
Источником сахаров для образования нектара лишь в небольшой степени являются
резервы самой секретирующей клетки. Большая часть поступает из потока ассимилятов по
ситовидным трубкам. Основную роль в таком движении, как полагают [Васильев, 1977;
Зауралов, 1985], играет симпластический транспорт — передвижение по цитоплазме и
плазмодесмам. Однако, в основном, склонны считать [Курсанов, 1976], что движение идет
преимущественно по апопласту — межмицеллярным и межфибриллярным пространствам
клеточных стенок, которые представляют меньше препятствий для движения.
Опыты с введением в среду
14
С-сахаров показали, что основным транспортируемым
сахаром является сахароза, иногда с небольшим гидролизом на конечной стадии секреции
[Nicol, Hall, 1988] Однако у представителей сем. Rosaceae, как показали Белецки и
Редгвелл [Bileski, Radgwell, 1980] основным транспортируемым углеводом при ceкреции
нектара является сорбитол.
В нектарниках идет превращение углеводов в нектар определенного состава,
характерного для данного вида [Schnepf 1974; Зауралов, 1985]. Выделившийся нектар не
идентичен флоэмному соку. Сравнение состава флоэмного сока и нектара (см. табл.6)
показывает, что нектар содержит гораздо больше сахаров и меньше азотистых веществ,
чем флоэмный сок. Таким образом, по мере продвижения сока флоэмы и превращения его
в
нектар
происходит
избирательное
удерживание
азотистых
компонентов
и
метаболическое превращение сахаров [Pate et al., 1985].
Транспорт
нектара.
Предполагаемая
модель
транспорта
и
выделения
нектара
секреторными волосками канатника Abutilon striatum (сем. Malvaceae) представлена на
Рис.46. Каждый трихом покрыт эпидермисом и состоит из клетки ножки (5),
промежуточных клеток (3 и 4), транспортирующих преднектар, и клетки головки (2).
Первым этапом транспорта нектара служит выход флоэмного сока из ситовидных трубок.
Дальнейший транспорт возможен как по симпласту через плазмодесмы (7), так и по
клеточным стенкам - апопласту (7). Робардсу и Старку [Robards, Stark, 1988] методом
электронной микроскопии и техникой замораживания-скалывания удалось показать
существование
в
клетках
секретирующего
волоска
стабильной
внутриклеточной
мембранной системы, называемой секреторным ретикулюмом (8 и 9). Эта мембранная
система тесно связана с плазмалеммой. Наполнение секреторного ретикулюма ceкрeтом
ведет к повышению гидростатического давления, что, как полагают, происходит за счет
гидролиза сахарозы, основного транспортного сахара, до глюкозы и фруктозы.
105
Рис.46. Движение нектара по секреторному волоску. Адаптировано по Робертсу и Старку
[Robards, Stark, 1988]. 1- капля секрета. 2- клетка головки. 3-6 – клетки ножки, по которой к
клетке головки идет преднектар и затем нектар. 7 - отдельная клетка, в которой есть
секреторный ретикулюм (целая клетка и отдельный участок апопласта между клеточной
стенкой и плазмалеммой). 8 и 9 - секреторный ретикулюм и 10 – его мембрана,
примыкающая к плазмалемме. 11 – плазмалемма. 12 – клеточная стенка.
В свою очередь это ведет к открыванию предполагаемых ”сфинктеров” в месте контакта
цистерны сеиретируемого ретикулюма и плазмалеммы, которые открываются наружу, и
таким образом секрет попадает в апопласт. Выделение нектара происходит через
верхушечную клетку (головку), при этом нектар преодолевает плазмалемму и клеточную
оболочку.
Механизм
мембранного
транспорта
при
секреции
неясен.
Возможно,
что
секретируемые сахара передвигаются в фосфорилированной форме. В качестве механизма
выделения нектара из верхней клетки трихома рассматривается экринная секреция. В
106
случае Abutilon возможно участие механизма котранспорта (совместный транспорт)
системы Н+ - caxар [Robards, Stark, 1988]. Предполагается и участие гранулокриновой
секреции. Нектар сначала аккумулируется в эндоплазматическом ретикулюме, а затем в
отпочковавшихся
от
него
везикулах
транспортируется
через
наружную
цитоплазматическую мембрану путем экзоцитоза [Fahn, 1979; Зауралов, 1985; Robards,
Stark, 1986]. Имеются данные и о том, что в различных железах могут работать разные
механизмы секреции нектара.
Пройдя плазмалемму, нектар выделяется через клеточную оболочку. Считается, что
она легко проницаема. Но на ее поверхности есть кутикула. Растворенные сахара могут
через нее просачиваться, если в кутикуле есть поры [Fahn, 1979]. У родов Citrus, Ruta и
Vinca rosea нектар выделяется через устьица [Jeffгее, 1986]. Если же толстая кутикула не
имеет пор, то нектар накапливается между кутикулой и оболочкой в так называемом
субкутикулярном пространстве и, разрывая кутикулу, выходит на поверхность. У
австралийских видов Acacia кутикула на поверхности нектарников не имеет видимых пор
и разрывов, но очень тонка (менее 1,6 мкм) и имеет дискретные зоны высокой и низкой
электронной плотности [Knox et al., 1986]. Возможно, что через эти полупроницаемые
участки диффундирует нектар, формируя капли на поверхности железы.
Продолжительность периода секреции нектара разная. Экстрафлоральные нектарники
молодых деревьев австралийских видов Acacia могут секретировать весь год, особенно в
условиях вегетационного домика [Knox et al., 1986]. Однако взрослые деревья резко
увеличивают продукцию нектара во время цветения осенью. В этот период каждый
нектарник может выделять до 15 мкл в день и не меньше 3,5 мкл нектара. Максимальное
количество нектара у разных растений секретируется в разное время суток. Наиболее
интенсивная секреция у лимона Citrus limon [Fahn, 1979] и австралийских видов Acacia
[Knox et al., 1986] приходится на утренние часы, у настурции Tropaeolum majus
наблюдается в полдень и вечером [Fahn, 1979]. Скорость выделения нектара довольно
высока. За 2—3 дня нектарники банана Musa выделяют 1—2 мл приблизительно 32%-го
раствора сахара, или 25-50 мкмоль/ч на цветок. Для сравнения приводим скорость
выделения глюкозы из запасающих эпидермальных клеток лука Allium L. В раствор, не
содержащий сахара. По данным Люттге и Хигинботам [Люттге, Хигинботам, 1984], она
составляет всего 10 нмоль/час см2. У Vaccinium myrtillus L. [Pahlke, 1989] скорость
выделения нектара цветками на единицу площади составляла 1,34-0,68 г м-2 в сутки, а на
один цветок в зависимости от возраста цветка 0,66-2,7 мг в сутки. За весь период цветения
(14 дней) цветками образуется 6,45-3,2 г м-2 нектара. У Acacia terminalis наибольшее
количество нектара у цветущих растений достигает 15 мкл в день на 1 нектарник. При
107
дожде количество секретируемого нектара увеличивается, туман такого действия не
оказывает [Knox et al., 1985]. При выделении нектара концентрация и состав сахаров в нем
может изменяться. Так при 20o С цветки Strelitzia reginae выделяли нектар со скоростью до
5 мг/ч сахара в течение 7 суток. В начальный период концентрация сахара достигала 25%,
а в конце секреции менее 10% [Kronestedt-Robards et al., 1989]. В этом же растении в
начале секреции количество глюкозы и фруктозы секретируется меньше, чем сахарозы, а
затем, наоборот до окончания секреции. При этом отмечен постоянный уровень (на 1 г.
сырой массы) К -30 мкг и Na -150 мкг и возрастание уровня Са -47 и Mg -56 к концу
периода секреции [Kronestedt-Robards, 1989].
Таблица 7. Эффект концентрации сахарозы в культуральной среде на секрецию нектара
экстрафлоральными нектарниками клешевины Ricinus communis за 24 чaca (Nichol, Hall, 1988).
Объем
нектара
(мм3)
Общее кол-во
Сахара, мкмоль
Состав нектара,
мкмоль
Фруктоза
Глюкоза
Сахароза
Изолированные нектарники в растворе сахарозы,
моль.м-3
0
50
100
200
400
600
0,5
0,7
1,0
1,2
1,2
0, 7
Интактные
нектарники
0,27
0,25
0,48
0, 68
, 0,82
0,95
1,22
0,11
0,11
0,05
0,10
,0, 12
0,03
0,20
0,19
0,09
0,28
0, 29
0,11
0,34
0,31
0,17
0,39
0,39
0,17
0,44
0,49
0, 29
Интенсивность выделения нектара зависит от концентрации сахара, притекающего в
нектарники [Pacini, Nepi. 2007]. Это было показано [Nichol, Hall, 1988] в модельных
опытах с изолированными экстрафлоральными нектарниками
клещевины Ricinus
communis. В искусственной культуральной среде поддерживали секрецию изолированных
нектарников (табл.7) только те сахара, которые содержит нектар (сахароза, фруктоза и
глюкоза). Другие сахара не поддерживали секрецию. Выход нектара зависел от
концентрации сахаров в культуральной среде.
Геном и нектарообразование. Прослеживается связь нектарообразования с геномом. В
зависимости от плоидности растений существует определенная вариабельность в строении
нектарников и их функции [Davis et al., 1996]. Генетическая связь существует и между
размером цветка и объемом нектара [Galliot et al., 2006a], а также процессом
нектарообразования и привлечением определенных опылителей у петунии [Galliot et al.,
2006 b].
Особое значение приобретают генетические исследования путей синтеза нектара [Ge
et al., 2000], в том числе с применением таких модельных систем как арабидопсис
108
Arabidopsis thaliana, у которого удобно изучать экспрессию различных генов на мутантах
[Kram, Carter, 2009]. Так у этого объекта обнаружен ген, кодирующий синтез инвертазы,
найденной в клеточной стенке и необходимой для образования нектара [Ruhlmann et al.,
2009]. Установлен ген, кодирующий GDSL липазу, секретируемую в составе нектара
Jacaranda mimosifolia [Kram et al, 2008]. Кроме того, исследованы транскриптосомы совокупность генов, кодирующих компоненты флорального нектара [Kram et al., 2009].
Нектарники табака Nicotiana экспрессируют гены, кодирующие синтез специфических
белков нетара - нектаринов, и эта эспрессия регулируется многочисленными промотерами
[Carter, Thornburg, 2003].
Как синтез нектара, так и его секреция являются активными процессами, для которых
необходима энергия клеточного метаболизма. Поставляет энергию в виде АТР
окислительное фосфорилирование. Этому способствует наличие большого количества
митохондрий в секреторных клетках с хорошо развитыми кристами. В связи с этим
интересно сообщение О. А. Зауралова и др. [1986] о том, что в нектарниках тыквы
Cucurbita pepo содержится больше фосфорных соединений, чем в других тканях растений.
Кроме того, максимум содержания фосфатов совпадает с периодом усиленной секреции
нектара, что объясняется использованием фосфатов в процессах дыхания и транспорта
сахаров через мембраны. Фермент АТФ-аза, необходимый для расщепления АТФ при
активной секреции локализуется в эпидермисе, то есть на конечном этапе ceкреции
[Nichol, Hall, 1988]. Как энергозависимый процесс секреция подавляется низкой
температурой, анаэробиозом и ингибиторами дыхания (2,4 динитрофенол, фторид натрия и
флоридзин) на 30-95% [Nichol, Hall, 1988].
Значение выделения нектара. Обычно выделение нектара рассматривается как
экологическое приспособление для привлечения на цветки насекомых-опылителей,
следовательно, нектар является аттрактантом для этих насекомых. Нектар, секретируемый
ловчими насекомоядными растениями Nepenthes, Cephalotus, Sarracenia, Darlingtonia
служит наиболее эффективной приманкой для определенных насекомых [Joel and Juniper,
1982; Joel, 1986].
Однако приспособление растений к опылению состоит не только в привлечении
насекомого нектаром и специфической морфологической организации цветка. В ряде
случаев существенную роль играет ответ секретирующей ткани на механическое давление
или раздражение со стороны насекомого. В волосках нектарника при раздражении
немедленно генерируется потенциал действия, который распространяется от места
раздражения по железистым клеткам и тяжам протофлоэмы во флоэму проводящих
пучков, стимулируя нектарообразование и нектаровыделение. Молоток с сотрудниками
109
[1968] проследили за функциональной активностью нектарников при механическом
раздражении цветка, липы мелколистной Tilia cordata Mill. Нектарники в цветках липы
располагаются на верхнем участке внутренней поверхности чашелистиков, покрытых
волосками эпидермального происхождения. Под влиянием механического воздействия на
волоски нектарника в клетках выделительной железы и проводящего пучка возникает
потенциал действия. Во флоэмных клетках потенциал действия характеризовался
амплитудой 60-80 мв, секреторных клетках - не более 30-40 мв. Лина мелколистная
секретирует большое количество нектара (более 5 мг на цветок). После механического
раздражения нектарника кисточкой (через каждые 3 сек.) в проводящих пучках цветков
липы наблюдается стимуляция выделения нектара. Уровень стимуляции достигает 13-27%.
Функция потенциала действия может состоять в изменении проницаемости и энергетики
клеток проводящих путей, а также в развязывании или стимуляции определенных реакций
метаболизма железистых клеток, обеспечивающих переработку в нектар поступающего
флоэмного сока.
Возможно, что нектар имеет и другое значение. Он стимулирует прорастание пыльцы
на рыльце пестика [Карташова, 1965] и может содержать репелленты, отпугивающие
нежелательных насекомых [Baker, Baker, 1982]. Функцию защиты растения от травоядных
насекомых (например, тлей) могут выполнять и экстрафлоральные нектарники, привлекая
муравьев, которые, собирая сладкие выделения растений, отпугивают насекомыхвредителей [Харборн, 1985]. Поскольку нектарники встречаются и на листьях, и на
нецветковых растениях (папоротники), их физиологическую роль следует рассматривать в
более широком плане [Курсанов, 1976]. Высказываются предположения, что через
нектарники растение освобождается от избытка сахаров, если их поступает в тот или иной
участок растения больше, чем может использоваться.
Однако значение нектара, по-видимому, не ограничивается теми функциями, которые
уже перечислены выше. Опытами с введением радиоактивных изотопов показано, что
нектар используется самим цветком, так как происходит его поглощение клетками цветка.
В момент опыления сахара нектара, меченные
14
С, обнаруживаются в области рыльца, а
после оплодотворения — в области семезачатков, где в это время начинается развитие
зародыша. Кроме того, вещества нектара передвигаются и в другие части растений —
листья, корни. Предполагается, что нектарники синтезируют, подобно эфиромасляным
железкам, какие-то гормональные вещества, необходимые для процессов оплодотворения,
развития завязи и плода. Возможно, такими веществами являются стероидные гормоны,
которые обнаружены у высших растений. Сложным и слабо изученным вопросом является
эволюция нектарников. Некоторый его анализ дается в обзоре Джеффри [Jeffree, 1986].
110
Предполагается, что экстрафлоральные нектарники появляются, только начиная с
папоротников Pteridophytes. Дарвин в 1877 г. (цит. пo: [Jeffree, 1986]) впервые описал их у
орляка обыкновенного Pteridium aquilinum. У папоротников нектарники, очевидно,
выполняют защитную функцию, прежде всего от муравьев и других Arthropoda. Однако
подобный защитный механизм характерен в основном для тропических видов, тогда как в
умеренной зоне папоротники не секретируют нектар. Этот же феномен наблюдается у
злаков, за исключением вида Campsis, который, хотя и растет в умеренном климате,
происходит из тропической группы растений семейства Bignoniaceae. Таким образом,
экстрафлоральный тип нектарников наиболее древний. Переход к флоральному типу
нектарников начался у голосеменных Gymnospermae растений с появлением их у родов
Ephedra и Welwitschia на репродуктивных органах. Однако флоральные нектарники не
характерны для ветроопыляемых растений. Естественно, что они редко встречаются у
покрытосеменных однодольных Monocotyledoneae растений по сравнению с двудольными
Dicotyledoneae
растениями.
Появление
флоральных
нектарников
связывается
с
перекрестным опылением.
3.4. ВЫДЕЛЕНИЕ УГЛЕВОДОВ
Функцию секреции сахаров и полисахаридов на определенном этапе развития выполняет
каждая растительная клетка при образовании клеточной оболочки (см. раздел 1.2). Однако
в ряде случаев эта функция становится основной и выполняется дифференцированными
секреторными клетками. К ним принадлежат одиночные клетки - слизевые идиобласты
(см. раздел 1.5) и слизевые железки, относящиеся к внешним секреторным структурам.
Слизевые железки располагаются на разных органах: листьях, стеблях, корнях, бутонах,
развивающихся
плодах
[Tomoda.et
al.,
1987].
Как
секреторные
клетки
могут
рассматриваться и периферические клетки корневого чехлика, которые отличаются от
остальных клеток своей структурой [Rougier, 1981]. Они содержат развитый аппарат
Гольджи с обычными и большими вытянутыми гипертрофированными цистернами, от
которых отходят маленькие везикулы (из негипертрофированных цистерн) и большие
(диаметром 0,3 мкм) сферические пузырьки (из гипертрофированных цистерн). Мембраны
этих везикул включаются в плазмалемму, освобождая секрет в свободное пространство
клетки, и затем секрет проходит через клеточную стенку.
Гелеподобная слизь, окружающая корневой чехлик, обнаружена у многих видов
[Cкворцов, 1994]. Сухой вес слизи корневого чехлика 3-х дневных проростков кукурузы
составляет 0,1%. Слизь, как и любой другой гель, обладает слабой водоудерживающей
способностью. При водном дефиците слизь не выделяется из корня через клеточную
стенку и накапливается в периплазматическом пространстве. При погружении такого
111
корня в кювету с водой капля слизи появляется очень быстро (через 3-4 мин) [Guinel,
McCully, 1986].
Основную часть полисахаридов слизи составляют β- (1→4) глюкановые цепи, в
которых много свободных гидроксильных групп. Общий молекулярный вес слизи
корневого чехлика кукурузы составлял в дальтонах 2х106 [Paull et al., 1975] или 9х107
[Floyd, Ohlrogge, 1971]. В слизи также присутствуют моносахара [Mогге et al., 1967] и
феруловая кислота [Harris, Hartley, 1976]. Остатки феруловой кислоты, связанные с
гидрофильными сахарами, образуют диферуловые мостики между полимерами [Smith,
Hartley, 1983]. В слизи корневого чехолика находятся белки и сахара - фукоза до 20%,
арабиноза, ксилоза, манноза, галактоза, глюкоза. Общее количество полисахаридов,
экскретируемое корнем, составляет от 15 до 20 мкг в экстрактах (100 мл) при отмывании в
этом объеме воды от 200 до 300 корневых верхушек за 20 часов [Chaboud, Rougier, 1984].
По данным Паулла и др. [Paull et al., 1975] скорость выделения слизи корневым чехоликом
кукурузы Zea mays составляет 0,79 мкг в час.
Лучше других растений изучен состав слизи, секретируемой корнями пшеницы
Triticum и вигны Vigna [Moody et аl., 1988]. Водорастворимый компонент этих слизей
состоит из углеводов, содержание которых достигает соответственно 95,5 и 97,5%, а
количество белков - 5 и 3%. Основные моносахариды у пшеницы - арабиноза, ксилоза,
глюкоза и галактоза, а у вигны доминируют арабиноза, галактоза и глюкоза. Содержание
фукозы в слизи обоих корней незначительно. Слизь корней вигны включает больше
уроновых кислот, чем слизь корней пшеницы (11,5 против 4%). Арабиногалактановый
белок выявлен в слизи обоих видов корней [Moody et al., 1988].
Выделение слизи наблюдается и у папоротников. Молодые гаметофиты Botrychium
dissectum (сем. Ophioglossaceae) продуцируют слизь, содержащую мукополисахариды,
одевающие как покровом внешнюю поверхность проксимальных клеток (Рис.47. 1).
Гистохимическое изучение секрета показало, что в составе слизи содержатся сахара с
соседними
гидроксильными
группами,
карбоксилированные
сахара
и
небольшое
количество сульфатированных сахаров, белки и фенолы. Химический состав слизи
папоротника существенно отличается от слизи, выделяемой корневой системой кукурузы.
Например, в составе слизи корней кукурузы входят цепи β-(1→4)-глюкана и гидрофильные
цепи фукозы и галактуроновой кислоты [Miki et al., 1980], а главными сахарами являются
глюкоза (30%), фукоза (20%) глюкоза (18%) [Chaboud, 1983]. Слизь папоротника
Botrychium (Рис.47. 1) имеет сходство с корневой слизью по физическим свойствам обнаруживает фибриллярные элементы после замораживания. Но она не содержит главных
компонентов слизи корня кукурузы - β-(1→4) -глюкана, а также сульфатированных
112
сахаров [Melan, Whittier, 1989]. Есть и функциональные отличия между вышеупомянутыми
видами слизи. Слизь папоротника защищает гаметофиты от
Рис.47. Выделяющие слизь секреторные структуры. 1 -Молодой гаметофит папоротника
Botrychium dissectum (Ophioglossaceae) с тонким кольцом слизи х 1,46 [Melan, Whittier,1989]. 2 и 3
– Пищеварительные железки ловушки насекомоядного растения Utricularia monanthos Hook (2продольный разрез ловушки, 3 – отдельный железистый волосок под сканирующим элетронным
микроскопом). Адаптировано из [Fineran, 1985].
высушивания и действует как резервуар воды, но вряд ли имеет значение для
предохранения от высыхания корней [Guinel, McCulli, 1986]. Скорее всего, слизь корня
помогает
микоризным
грибам
в
инфицировании
корневых
систем,
а
также
хемотаксическому привлечению симбиотических микроорганизмов [Rougier, Chaboud,
1985].
Выделение слизи и механизм слущивания клеток корневого чехлика Raphanus sativus
рассматривается Е.М. Бармичевой [1982]. Секреция слизи, происходящая путем
экзоцитоза, приводит к накоплению секрета за плазмалеммой, вызывает разрыв
плазмодесм
и
закупоривание
слизью
плазмодесменных
каналов.
Со
слизью
транспортируются ферменты, которые вызывают разбухание срединной пластинки и
изменение самих клеточных стенок. Все это приводит к нарушению связей между
клетками и их обособлению. Таким образом, вокруг корня образуется чехол из слизи,
облегчающий его продвижение в почве.
113
В ловчих образованиях насекомоядных растений Utricularia vulgaris, Drosera
rotundifolia наряду с другими специализированными структурами имеются слизевые
железы, выделяющие ловчую слизь, приклеивающую насекомое к поверхности листа
[Juniper, 1986; Joel, 1986]. Слизь, выделяемая железками насекомоядных растений (см.
общий вид секреторных желез на примере Рис. 47. 2 и 3), отличается по составу от слизи
папортника присутствием, помимо полисахаридов, ферментов трипсина, пепсина и
холинэстеразы [Juniper et al., 1989; Roshchina and Semenova, 1995; Roshchina, 2008]. Слизь
насекомоядных растений содержит и токсические вещества, парализующие насекомое.
Одно из них — алкалоид кониин — обнаружен у Drosera.
Выделения слизистой консистенции характерны и для желез рыльца пестика и
являются приспособлением для прилипания к рыльцу пыльцевых зерен [Cresti et al., 1986].
Кроме того, слизистые секреты столбика пестика (накапливаются в межклетниках), внутри
которого растет пыльцевая трубка, способствуют ее продвижению к яйцеклетке для
последующего оплодотворения [Schmidt-Adam and Murray, 2002]. В экссудате рыльца
пестика встречаются полисахариды и другие компоненты сложного состава (см. раздел
3.5.). Состав подобных выделений зависит от вида растений. Например, слизистый секрет
рыльца у Lycopersicon peruvianum обогащен арабиногалактанами, но беден белками [Webb
and Williams, 1988].
Наружные клетки семенной кожуры Linum, Cydonia также выделяют клейкую слизь,
которая закрепляет семя на поверхности почвы и благодаря гигроскопичности улучшает
водный режим всходов и защищает их от высыхания [Fahn, 1979]. Структура слизи семян
имеет фибриллярный вид для ряда растений [Schnepf, Deichgraber, 1983 a,b]. К выделениям
полисахаридной природы относятся и камеди, секретирующиеся при поранении растений
(см. раздел 2.3.3.). Это явление возникает, например, при повреждении стволов и ветвей у
Cerasus, Prunus и др.
Химический состав слизи у разных растений неодинаков, хотя все они являются
полисахаридами с высокой молекулярной массой. Слизь листьев тисса Taxus faccata и туи
Thuya occidentalis после гидролиза образует галактозу, рамнозу, глюкозу, арабинозу,
ксилозу и небольшое количество (менее 5%) уроновой кислоты [Distelbarth, Kull, 1985]. Но
в слизи волосков у окопника лекарственного Symphytum officinale, кроме указанных
компонентов, присутствуют и алкалоиды, например симфитин и эхимидин (Рис.48), что,
по-видимому, играет защитную роль от повреждения паразитами [Couet et al., 1996]. При
аналогичной обработке слизи корневого чехлика Zea mays освобождаются глюкоза,
галактоза, галактуроновая кислота, ксилоза, арабиноза, фруктоза, манноза [Fahn, 1979].
Ловчая слизь, выделяемая железками насекомоядных растений Drosera, Drosophyllum,
114
Рис. 48. Алкалоиды в слизи окопника лекарственного Symphytum officinale
Pinguicula и др., является кислым полисахаридом, состоящим из глюконовой кислоты,
галактозы, арабинозы, ксилозы, рамнозы и других веществ [Fahn, 1979]. В составе слизи
рыльца многих растений, кроме сахаров, образующихся при гидролизе полисахаридов,
немало свободных моносахаридов, белков, аминокислот, фенолов [Knox, 1984], а также
липидов [Cresti et al., 1986]. По химической природе и способу секреции слизевые
полисахариды близки к пектиновым веществам матрикса клеточной стенки [Stephen, 1980].
Слизеобразующие клетки имеют строение, характерное для любых секреторных
клеток (см. разделы 3.3; 3.6; 3.7). Синтез полисахаридов происходит у них в аппарате
Гольджи из cахаров, притекающих в секреторные клетки из других органов. Выделение
секрета осуществляется с помощью пузырьков Гольджи по гранулокриновому типу
[Васильев, 1977; Fahn, 1979]. Кинетика образования слизи была определена [Peterson,
Vermeer, 1984] в железках Mimulus tillingii (сем. Scrophulariaceae). Показано, что везикулы
Гольджи занимают около 18,2% общего объема каждой секретирующей клетки и образуют
34,4 мкм3 слизи в минуту, т.е. около 530 везикул могут прилипать к плазмалемме каждую
минуту. Слизь может откладываться между плазмалеммой и оболочкой или выдавливаться
через клеточную оболочку и попадать наружу. В клетках корневого чехлика Zea mays
слизь секретируется при участии фермента глюкозо-6-фосфатазы, локализованного в
плазмалемме и клеточной стенке [Moore, McClelen, 1985]. Этот же фермент принимает
участие в образовании и секреции слизи клетками животных.
Слизи, выделяющиеся на поверхность растения, могут играть роль смазочного
материала при росте корней и заливать рану с поверхности при механическом
повреждении. Предполагается, что слизь играет важную роль в защите растения от
высыхания и повышает их морозоустойчивость. Эти выводы основаны на следующих
экспериментальных данных. Выделенные и высушенные слизи листьев Taxus faccata и
Thuya occidentalis способны связывать большое количество воды (до 300% сухого веса
растения) [Distelbarth, Kull, 1985]. У морозостойких сортов обнаружено больше слизистых
115
веществ, и их количество повышалось зимой, тогда как в летние месяцы оно было
минимальным [Distelbarth, Kull, 1985].
Одной из функций корневого чехлика является восприятие силы тяжести, которое
находится в зависимости от секреции слизи корневым чехликом. Недостаточная секреция
слизи является причиной того, что первичные корни кукурузы Zеа mays агеотропного
сорта не обладают чувствительностью к силе тяжести, вследствие утраты диктиосомами
способности к секреции слизи [Mille, Moore, 1990]. Напротив, у гравичувствительного
сорта кукурузы секреторные клетки выделяют большое количество слизи, которая
заполняет все пространство между чехликом и основным телом корня. С помощью
электронного микроскопа, в периферических клетках корневого чехлика выявлены
диктиосомы с пузырьками, которые мигрировали к плазмалемме, сливались с ее
мембранами и таким образом экскретировали слизь.
Слизь, выделяемая корнями, способна связывать тяжелые металлы и тем самым
предотвращать повреждения, которые могут быть вызваны токсическими металлами:
алюминием [Horst et al., 1982], свинцом, медью, кадмием и цинком [Mench et al., 1978]. Но
слизь связывает также необходимые микроэлементы, такие, как железо и марганец
[Jauregesi, Reisenauer, 1982], и таким образом может осложнять минеральное питание
растений. О способности слизей связывать минеральные элементы свидетельствуют также
опыты [Mench et al., 1987], в которых из корневого экссудата Zea mays была выделена
высокомолекулярная фракция > 1 000 Да, состоящая в основном из белка и
гликопротеидов. Эта фракция была способна связывать металлы в следующей
последовательности: Pb>Cu>Cd>Zn. Возможно, что существует несколько механизмов
связывания металлов: адсорбция, образование комплексов или хелатов и др. [Mench et a!.,
1987]. Более детально биологическая роль слизей, секретируемых корнями, и их основные
свойства рассмотрены в обзоре [Rougier, Chaboud, 1985].
Сахара находят не только в слизи, но и в железистых волосках, например Oацилсахара в трихомах листьев
Nicotiana attenuata, которыми питаются гусеницы
[Weinhold.and Baldwin, 2011]. Сложные эфиры сахаров, например, такие как 6-0Ацил,2,3,4-три-0-ацил-α-D-глюкопиранозил-β-D-фруктофуранозид (см. формулу ниже)
найдены и в железистых трихомах Nicotiana tabacum, где они встречаются вместе с
терпеноидами (см. раздел 3.9) [Severson et al., 1985; Kandra, Wagner, 1988]. Предполагают
[Weinhold.and Baldwin, 2011], что эти соединения являются компонентами защиты
растения от поедания гусеницами. В систему защитных органов включают и железистые
116
волоски B-типа дикого картофеля Solanum berthaltii Hawkes, которые содержат различные
эфиры сахарозы [King et al., 1986;1987].
Чашечка цветка Ipomoea cairica (Convolvulaceae) имеет трихомы, продуцирующие
кислые полисахариды [Paiva and Martins, 2011]. Поверхность растения, покрытая этим
секретом весьма гигроскопична, поэтому предполагают, что выделение полисахаридов
вместе с белками предохраняет клетки от высыхания.
3.5. СЕКРЕЦИЯ ПРОТЕИНОВ
Секреция белков — довольно распространенное явление в растительном мире
[Lüttge,1971]. Они выделяются многими клетками, как специализированными, так и
неспециализированными. В качестве наиболее яркого примера обычно рассматривается
секреция белков-ферментов пищеварительными железками насекомоядных растений. Эти
железки даже специально выделены для исследований из насекомоядного вида Nepenthes
для исследования их химического состава [Rottloff et al., 2009].
Приспособления для дополнительного питания животной пищей имеют около 400
видов растений [Fahn, 1979; Juniper et al., 1989; Richards, 2001]. Лучше других изучены
особенности строения представителей семейства Utriculariaceae. А. Л. Тамариным [1986]
описана тонкая структура ловчих пузырьков Utricularia vulgaris. Приспособления для
ловли и переваривания насекомых у этого растения представляют собой мелкие пузырьки,
которые располагаются в количестве 60—70 штук на рассеченных на нитевидные доли
листьях. Трихомы в ловчих пузырьках представлены десятью видами, среди которых
находятся рецепторные, секреторные и всасывающие. Пищеварительные железки по виду
напоминают эфиромасляные секреторные клетки (см. 3.6), а по внутренней структуре —
секретирующие белок животные клетки. Они выделяют рибонуклеазу, липазу, эстеразу,
кислую фосфатазу и огромное количество протеиназ [Fahn, 1979]. Гидролитические
ферменты выделяются на поверхность листьев только после попадания на него насекомых.
117
Слизь включает ферменты трипсин, пепсин и холинэстеразу [Juniper et al., 1989; Roshchina
and Semenova, 1995; Roshchina, 2008].
До этого ферменты синтезируются в секреторных клетках головки пищеварительной
железки и накапливаются в большом количестве в периплазматическом пространстве и
вакуолях. Ультраструктуре и общей анатомии секреторных структур у насекомоядных
видов Pinguicula vulgaris, Drosera и Aldrovanda vesiculosa уделено большое внимание в
работах ряда ученых [Васильев, Муравник, 1986; Vasilyev, Muravnik, 1988 a, b; Муравник,
1988; 1991; 2000; Муравник и др., 1995].
Появление насекомого в ловушке служит сигналом к началу экскреции белковой
слизи из пищеварительной железы. Причем здесь играет роль не столько механическое
раздражение, ибо капли дождя не вызывают экскреторного процесса, а скорее всего
химическое, за счет азотистых органических веществ, выделяемых самими насекомыми.
Например, под влиянием такого стимула (добавления в жидкость покоящейся ловушки
нуклеиновых кислот, белков и аммиачных солей) у насекомоядного растения саррацении
Sarracenia purpurea, наблюдаются экспрессия протеаз, активность нуклеаз, РНК-аз и
фосфатаз [Gallie and Chang, 1997]. Причем у молодых ловушек растения экспрессия
гидролаз под влиянием раскрытия ловушки может развиваться в течение нескольких дней.
Воспринимают сигнал особые сенсорные клетки или сенсорные волоски, в которых
генерируется потенциал действия, передаваемый от клетки к клетке [Volkov et al., 2009;
2011]. Подобный потенциал действия вызывает тигмонастические движения - скручивание
или закрывание листа-ловушки у Dionaea и Drosera [Williams, Spanswick,1976; Bentrup,
1979]. Механизм явления - такой же, как и при возбуждении потенциала действия у
животных - деполяризация мембраны (у Dionaea с амплитудой до 120 мВ) за счет
изменения ионной проницаемости [Williams, Spanswick,1976]. Образование потенциала
действия происходит за 2-3 минуты, и он распространяется в течение 12 минут. Часто,
кроме триггерных волосков, у насекомоядных растений есть еще и привлекающие
насекомых нектар-секретирующие железки, которые развиваются раньше, чем начинается
секреция ферментов [Bentrup, 1979]. Роль электрических явлений в движениях ловчих
систем у различных насекомоядных в последние годы активно изучается в ряде
лабораторий [Volkov et al., 2009; 2010].
Электронно-микроскопический анализ железок листа Pinguicula vulgaris, также
относящихся к семейству пузырчатковых (Utriculariaceae), проведенный А.Е. Васильевым
и Л.Е. Муравник [1986], показал, что при переходе к синтезу и секреции гидролитических
ферментов
в
цитологические
секреторных
изменения.
клетках
Возрастает
пищеварительных
объем
железок
гранулярного
наблюдаются
эндоплазматического
118
ретикулюма, тогда как плотность распределения свободных рибосом не увеличивается.
Авторы полагают, что синтез гидролаз локализован на мембраносвязанных рибосомах и
транспорт их к местам хранения может происходить как с участием, так и без участия
аппарата Гольджи. Обстоятельный обзор о строении и функциях железистых волосков,
связанных с ловчими пузырьками, приводит Файнеран [Fineran, 1985].
Другим примером клеток, секретирующих ферменты в процессе развития и
эмбриогенезе, могут служить структуры семян [van Engelen, De Vries, 1992; Couto et
al.,1994], в частности клетки алейронового слоя зерновок. При прорастании они
синтезируют и секретируют в запасающие клетки эндосперма гидролитические ферменты
амилазу, протеазу, фосфатазу, гликозидазу, РНКа-зу и др. Более детально изучен синтез и
секреция α-амилазы. Гистохимические эксперименты [Akazawa, Hara-Nishimura, 1985]
показали, что изоэнзимы α-амилазы образуются не только в алейроновом слое, но и в
щитке, в котором определяются на более ранней стадии развития. Однако амилаза,
синтезированная в щитке, составляет только 5—10% общей амилазы, секретируемой в
эндосперм, а большая часть образуется в самом алейроновом слое [Akazawa, HaraNishimura, 1985]. С использованием меченного золотом антитела против α-амилазы
показано участие аппарата Гольджи в секреции α-амилазы из алейроновых клеток [Gubler
et al., 1986]. В результате секреции ферментов в эндосперм запасные вещества переходят в
усвояемое состояние. Растворимые продукты гидролиза поглощаются шитком зародыша и
расходуются на его рост [Васильев, 1977].
Фитогормоны,
по-видимому,
могут
регулировать
секрецию
гидролитических
ферментов. Инкубация изолированного алейронового слоя с гиббереллиновой кислотой
(10-7М) вызывает синтез гидролитических ферментов и их секрецию. Полагают [Brown,
Brodl, 1988], что гиббереллин управляет синтезом и секрецией этих белков в семенах
ячменя Hordeum на уровне транскрипции. Абсцизовая кислота в этом процессе является
антагонистом гиббереллина. Из других факторов существенное влияние оказывает
тепловой шок, который вызывает прекращение синтеза секреторных белков и их секреции
из алейронового слоя из-за диссоциации ламелл эндоплазматического ретикулюма и
блокирования
ассоциации
α-амилазной
мРНК
в
полисомах,
связанных
с
эндоплазматическим ратикулюмом [Brown, Brodl, 1988].
Cекреция протеинов осуществляется и рыльцем пестика в процессах подготовки
восприятия пыльцы, необходимой для оплодотворения. Поверхность рыльца покрыта
железистым эпидермисом с богатыми цитоплазмой клетками, которые часто имеют форму
сосочков и покрыты кутикулой (Рис.49). Измерение проницаемости [Reger, 1989] показало,
что верхушка папиллы (сосочка) хорошо проницаема для секрета, а многочисленные
119
разрывы кутикулы, возможно, служат для выделения поверхностного секрета и воды для
смачивания пыльцы. В зависимости от состава эксудата различают рыльца с липофильным
и гидрофильным секретом. Полагают [Dumas et al., 1988], что секреция липофильных
соединений осуществляется по типу голокринной секреции, например, как у форзиции
Forsythia (сем. Oleraceae). Гидрофильный секрет выделяется по типу гранулокринной
секреции,
как
у
Aptenia
cordifolia.
Часто
экссудат
рыльца
пестика
содержит
флуоресцирующие соединения – терпеноиды и фенолы [Roshchina, 2008].
Несмотря на разнообразие химического состава у растений разных видов основным
веществом секрета рыльца являются белки. По химическому составу
Рис.49. Экскреция секрета пестиками. Слева. Стереомикроскопия рыльца пестика тюльпанаTulipa
sp. Адаптировано по [Roshchina et al., 2012]. 1а –общий вид, 1b и 1c -Сосочки с прозрачным и
желтым секретом Справа. Электронная микроскопия разреза пестика Nicotiana tabacum.
Адаптировано по [Cresti et al., 1986]. 1 – Молодое рыльце с межклетниками в железистой зоне,
наполненной экссудатом х 85, 2 - Папилла – сосочек на поверхности рыльца выходит из железистой
ткани х 3400 (Электронная микроскопия), 3 – зрелая опыленная поверхность рыльца с экссудатом х
200
120
белковые вещества секрета рыльца пестика, по-видимому, отличаются от внутриклеточных
белков. Во всяком случае, сравнение [Reger, 1989] обоих этих белков у Pennisetum
americanum,
проведенные
методом
электрофокусирования
при
электрофорезе
в
полиакриламидном геле показало их существенные различия. Одна из фракций белка
пелликулы (белковая пленка на поверхности рыльца) является гликопротеидом с
молекулярной массой 180-200 кДа. Этот белок - основной компонент секрета играет
какую-то роль в раннем узнавании пыльцы, когда она контактирует с белковой
пелликулой. В обзоре Думаса с соавторами [Dumas et ai., 1988] развиваются представления
о том, что железистые клетки рыльца пестика имеют специализированные рецепторы,
способные узнавать пыльцу, соответствующую его генотипу. Во время внутривидового
скрещивания рыльце пестика покрытосеменных растений различает пыльцу другого вида и
отторгает
ее,
поддерживая
видовую
стабильность.
Напротив,
при
межвидовом
скрещивании собственная пыльца отторгается и принуждает растение к неродственному
скрещиванию, характеризует феномен самонесовместимости пыльцы. Рецепторными
белками являются s- гликопротеины, найденные на поверхности рыльца, но не в столбике
или вегетативной ткани [Nasrullah et al., 1985]. Их молекулярное взаимодействие с
идентичными или комплементарными s-белковыми молекулами, находящимися в
пыльцевых зернах, по-видимому, лежит в основе узнавания пыльцы.
Экссудат
рыльца
пестика
обладает
чрезвычайно
высокой
биологической
активностью. В нем обнаруживается эстеразная, в том числе и холинэстеразная активности
[Bednarska, Tretyn, 1989]. Белок со свойствами эстеразы - гликопротеид с молекулярной
массой 180000 - 200000 Да был найден в составе секрета пестика Pennisetum americanum
[Reger, 1989]. В выделениях пестика найдены также АТФазы, нуклеазы, главные
компоненты мессенджерной системы циклического АМФ. У ряда растений, например, у
кукурузы обнаружено выделение нуклеазы в первые минуты контакта с пыльцой в жидкой
среде, и это вызывает полную деградацию экзогенной ДНК. Нуклеазы могут
диффундировать не только из пестика, но и из пыльцы. У кукурузы это происходит
одновременно и из рыльца пестика и из пыльцы [Dumas et al., 1989].
Железистые ткани пестика в иных случаях выделяют секрет более сложного состава.
В экссудатах рыльца Citrus limon, кроме белков, обнаружены липиды, полисахариды,
гликопротеиды, аминокислоты, фенолы, алкалоиды [Tiezzi et al., 1983]. Этому же вопросу
посвящены исследования Кандасами [Kandasamy, 1986]. Анализ состава экссудата на
разных стадиях развития Cyamopsis tetragonoloba показал, что по мере созревания рыльца
количество общих растворимых белков возрастало, увеличивалось также содержание
общих и растворимых cахаров. В экссудате обнаружены липиды, свободные жирные
121
кислоты, аминокислоты, фенолы. Среди фенольных соединений преобладала р-кумаровая
кислота.
По мере созревания рыльца состав секрета изменяется [Heslop-Harrison J., HeslopHarrison
Y.,
1985].
Зрелое
рыльце
Oenothera
organensis
покрыто
секретом,
представляющим собой эмульсию, непрерывная фаза которой — липиды (68— 75%), а
дисперсная фаза — вода с полисахаридами, главным образом пектиновыми веществами,
глюкозой, небольшим количеством сахарозы. Созревающее рыльце сначала имеет
кратковременную фазу секреции белков, затем происходит секреция липидов. В
последнюю очередь выделяются полисахариды, и рыльце становится восприимчивым к
пыльце. В секреторных клетках измерена средняя скорость выделения секрета. Одна
клетка поверхности рыльца за 1 час выделяет столько секрета, что он покрывает площадь
109 мкм2 [Heslop-Harrison J., Heslop-Harrison Y., 1985].
Секреция белка осуществляется и пыльцевыми зернами. Гидратация пыльцы,
наступающая вслед за её контактом с сосочками рыльца, сопровождается выделением
различных белков в течение первого часа. Пик выделения белков у табака крылатого
Nicotiana alata наблюдается через 15-20 мин [Шпилевая, Ильченко, 1984]. Секреция белков
продолжается и во время роста пыльцевых трубок, для которых этот процесс имеет
значение для взаимоотношений с тканями пестика. Благодаря секреции белков вокруг
пыльцевой трубки создается специфическая микросреда, способствующая ее росту.
Выделение химических веществ пыльцой является важнейшим аспектом процесса
оплодотворения. Например, фермент холинэстераза выделяется пыльцой гиппеструма при
прорастании и участвует в механизме узнавания пыльцы пестиком [Roshchina, Melnikova,
1998; Рощина, 1999]. При попадании секреторных молекул из пыльцы на рыльце пестика
появляется отрицательный потенциал действия. На рыльце пестика, например, Lilium
martagon такой сигнал (-30 мВ) появляется очень быстро в течение 3-17 минут, после чего
цветок быстро закрывается, что является показателем окончания оплодотворения
[Sinyukhin, Britikov, 1967].
Секрецию белка чаще всего в виде гликопротеидов могут осуществлять и железки
обычных листьев. Это явление довольно широко распространено у растений, например, у
железок тополя Populus suaveolens, Populus deltoides, ивы Salix sp. и скополии Scopolia
stramonifolia [Васильев, 1977]. Для железистых клеток этих растений характерна
высокоспециализированная структура. Они не содержат крупных вакуолей, вследствие
чего цитоплазма выглядит плотной, в ней сильно развит гранулярный ретикулюм и
аппарат Гольджи. Железки исследованных растений приобретали структуру клеток,
секретирующих белок лишь на определенном этапе развития листа, до этого они
122
выглядели как терпеногенные клетки. Считают [Васильев, 1977], что в онтогенезе листа
происходит смена функций железок от секреции терпеноидов к секреции белка. Таким
образом, значение секреции белков многообразно — от пищеварительной функции
насекомоядных растений и гидролиза веществ запаса семени, при котором эти вещества
переходят в удобную для питания зародыша форму, - до участия в узнавании и ориентации
пыльцы на рыльце пестика.
В последние годы особое внимание уделяется выделению белков, так называемых
филлопланинов (phylloplanins от английского слова phylloplane = листовая поверхность).
Такие белки находят на поверхности листьев рядом с трихомами или прямо на трихомах
растений рода Nicotiana [Shepherd et al., 2005]. Полагают, что филлопланины участвуют во
взаимодействии растение-насекомое и служат для защиты от поедания листьев.
Выделение белков в слизи свойственно и поверхности корней [Скворцов, 1994].
Лектин и разнообразные ферменты (пероксидазы, эстеразы), выделяемые экссудатами
корней, могут индуцировать развитие клубеньковых бактерий в ризосфере [Jones and
Robinson, 1989].
Следует отметить, что способность секретировать белки чрезвычайно развита у
растений. При определенных условиях белки секретирует любая клетка. Так опыты с
тканевыми культурами показывают, что высокоактивную пероксидазу выделяют клетки
вигны Vigna sp. [Moreno et al., 1990] и арахиса Arachis hypogaea [Huystee, Turcon, 1973], а
клетки каллюса табака Nicotiana tabacum - супероксиддисмутазу [Nicolova et al., 1990].
В качестве защитной реакции против патогенов в нектаре растений при
инфицировании
появляются
так
называемые
относящиеся
к
патогенезу
белки
(pathogenesis-related) (см. Главу 6). Например, показано, что при заражении различными
типами микроорганизмов в экстрафлоральном нектаре у пяти видов рода акация Acacia
присутствуют глюканаза и хитиназа [González-Teuber et al., 2010], а в флоральном нектаре
восточного табака Nicotiana langsdorffii × Nicotiana sanderae особые белки - нектарины
[Carter et al., 1999].
3.6. ВЫДЕЛЕНИЕ ЭФИРНЫХ МАСЕЛ
К внешним секреторным структурам, осуществляющим синтез и выделение эфирных
масел, относятся железистый эпидермис и железистые волоски разной степени сложности.
Кроме того, синтез компонентов эфирных масел может происходить, очевидно, и в
клетках, не входящих в состав специализированных структур.
Железистые волоски располагаются только на надземной части растения. Железистая
поверхность, выделяющая терпены, характерна для некоторых соцветий [Skubatz et al.,
123
1995] и рыльца пестика многих цветков [Dumas, 1988]. На листьях они часто покрывают и
абаксиальную, и адоксиальную стороны. На Рис. 50 показан один из таких железистых
Рис. 50. Лазерная сканирующая конфокальная микроскопия содержащих масла секреторных
волосков листа золотарника обыкновенного Solidago virgaurea L. (адаптировано из работ
[Roshchina., 2008; Roshchina et al., 2011]. Возбуждение флуоресценции лазером 466 нм.
Оптические срезы флуоресцирующего волоска с каплей выделяющегося масла проводили через
каждый 1 мм.
волосков
на
листе
золотарника
в
момент
секреции
капли
эфирного
масла,
флуоресцирующей при возбуждении лазером конфокального микроскопа.
C
помощью
сканирующей
электронной
микроскопии
получены
снимки,
позволяющие представить и внешний вид эфиромасличных структур. На рис.51 видны два
типа волосков у Diplopeltis petiolaris и Newcastelia viscida, железки которых секретируют
одни и те же терпеноидные соединения. Железки Diplopeltis (см. Рис.51 а) имеют головки
округлой формы, сидящей на ножке. Трихомы Newcastelia (см. Рис.51 б) характеризуются
раскидистыми разветвлениями верхушками (слева) или верхушками шаровидной формы и
связаны с эпидермисом короткой ножкой (справа).
В структурном отношении эфиромасляные железки довольно разнообразны. У мяты
перечной Menta piperita железистый волосок состоит из многоклеточной ножки и
одноклеточной головки. У шалфея Salvia glutinosa ножка представлена одной клеткой, а
головка многоклеточная [Fahn, 1979]. Железистые трихомы у рода Artemisia образованы 10
клетками, из которых 2 апикальные не содержат хлорофилла, остальные 8 - с
хлоропластами: 2 пары субапикальные, 2 клетки ножки и 2 клетки базальные [Ascensao,
Pais, 1985]. Выделение эфирных масел у растений семейства губоцветных происходит из
резервуара, образуемого вздутием общей кутикулы восьми клеток железистого волоска,
тогда как у конопли для этого имеется выделительная клетка [Fahn, 1979].
124
Рис.51. Листовые железистые
волоски на ножке [Dell,
McComb, 1978]. а — волоски
Diplopeltis petiolaris; б —
волоски Newcastelia viscida
(сканирующая
электронная
микроскопия, увел. 250)
Количество эфиромасляных железок, находящихся на листе, является наследственно
обусловленным признаком. Возникнув при дифференциации трихом листа количество
желез затем не меняется. Однако на дифференцировку трихом влияет ряд условий и среди
них баланс гормонов. В этом отношении интересны опыты [Bhaumic, Datta, 1989],
проведенные на побегах Mentha arvensis, обработанных ланолиновой пастой с гормонами.
Было обнаружено, что индолилуксусная кислота и кинетин не влияли на число желез во
всем
диапазоне
исследованных
концентраций
(1x10-6M
-
6x10-6M).
Напротив,
нафтилуксусная кислота (1x10-6M), гибберелловая кислота (2x10-6M) и 2,4-Д (2,4 дихлорфеноксиуксусная кислота 4x10-6M) значительно увеличивали их количество. Кроме
того в опытах c Coleonema album [Berger et al., 1990] показано, что обработка растений
регуляторами роста (2,4-Д и р-хлор-феноксиуксусная кислота, нафтилуксусная кислота в
малых концентрациях и в высоких концентрациях кинетин) увеличивает образование
эфирного масла [Berger et al., 1990].
Количество эфирных масел в растениях изменяется в течение суток. Например, у
цветков лаванды Lavandula spp. эфирные масла накапливаются во второй половине дня, а у
роз – наоборот, в ранние (4-6 часов) утренние часы [Fahn, 1979]. Температура также
оказывает влияние. При высокой температуре усиливается выделение летучих масел.
125
Специальными железками, в которых у ряда растений вырабатываются эфирные
масла, ответственные за аромат цветков, являются осмофоры, в которые могут
превращаться различные части цветка, приобретая форму крыльев, ресничек или ворсинок
[Эсау, 1969]. Осмофоры растений влажных горных лесов, таких как у рода Scaphosepalum
(сем. Orchidaceae), представляют собой железистые подушечки, расположенные на
адаксиальных поверхностях верхушек чашелистиков [Pridgeon, Stern, 1985]. В цветках
Restrepia функцию осмофоров выполняет слой эпидермальных клеток с небольшими
выростами — папиллами [Pridgeon, Stern, 1985]. Такие же участки секреторной ткани
встречаются в осмофорах Stanhopea [Stern et al., 1987] (Рис.52). Осмофоры выделяют
вещества, обладающие запахом, привлекающим опылителей.
Структура всех железистых клеток в период секреции имеет черты сходства. Все они
богаты цитоплазмой с сильно развитым агранулярным эндоплазматическим ретикулюмом,
который часто становится доминирующей клеточной органеллой. Хорошо развит
пластидный аппарат, состоящий из многочисленных лейкопластов. Пластиды тесно
связаны с элементами ретикулюма путем образования агранулярным ретикулюмом
своеобразных футляров вокруг лейкопластов [Васильев, 1977; Fahn, 1979; Bernard-Dagan et
al., 1982]. Кроме того, в клетках семян содержатся масляные тельца [Huang,1992].
Эфирные масла широко распространены у растений и играют важную роль в жизни
растений и биоценозе [Gershenzon and Dudareva, 2002]. Они обнаружены у 2000 видов
растений, относящихся к 60 семействам [Franz and Novak, 2009; Handbook of Essential Oils,
2009], но чаще всего встречаются у представителей семейств Labiatae, Umbelliferae,
Compositae, Rosaceae, Rutaceae, Myrtaceae, Cruciferae. Состав эфирных масел у этих
растений изменяется в онтогенезе и в зависимости от вида растения.
Продуцируемый железистыми клетками секрет - эфирное масло - представляет собой
смесь веществ. Всего из эфирных масел выделено около 1000 органических соединений.
Среди них насыщенные, и ненасыщенные, ароматические терпеновые, сесквитерпеновые
моно- и бициклические углеводороды и их кислородные производные — спирты,
альдегиды,
кетоны,
простые
и
сложные
эфиры,
кислоты,
лактоны,
а
также
гетероциклические соединения [Боннер, 1968]. Состав эфирных масел различается,
например, у железистых трихом мяты перечной Mentha piperita [Maffei et al.,1989].
Пельтатные волоски адаксиального эпидермиса листа содержат больше ментола и ментона,
а также их производных (до 60 % масла), чем такие же трихомы абаксиального
эпидермиса. Кроме ментоловых терпенов, там же находят и другие монотерпены и
сесквитерпены. В некоторых эфирных маслах присутствуют фенолы. Например, масла из
почек Populus nigra содержат ряд метилированных флавоноидных агликонов (см. раздел
126
Рис.52. Осмофоры цветков Stanhopea, вид под сканирующим электронным микроскопом
[Stern et al., 1987]. а – цветок Stanhopea oculata (звездочкой помечен осмофор; б –
поверхность осмофора с секреторной тканью (показано стрелками); в и г – папиллы на
участке секреторной части осмофора (сканирующая электронная микроскопия).
3.7). Железистые структуры полыни Artemisia campestris содержат в своем составе, кроме
сесквитерпенов, полиацетилены [Ascensao, Pais, 1987]. Встречаются вместе с терпенами и
алкалоиды, как в пельтатных (щитовидных) волосках завязи у тропического растения
Zeyheria montana (Bignoniaceae) [Machado et al., 2006], а также некоторые другие
соединения. Например, у Leonotis leonurus железистые волоски включают наркотические
вещества [Ascensao et al., 1995]. Однако наиболее характерным компонентом эфирных
масел являются терпены, главным образом, монотерпены (С10) и сесквитерпены (C15).
Монотерпены представляют собой летучие эфирные масла. К ним относятся, например,
гераниол, лимонен, ментол, камфора, α-пинен — важнейшие душистые вещества
растительного происхождения (Рис.53). Именно им цветки многих растений обязаны своим
ароматом. Аромат может быть связан с присутствием в железках цветков одного
127
химически чистого вещества, но большей частью определяется их сложной смесью.
Тончайший аромат липы обусловлен присутствием в эфирном масле алифатического
сесквитерпенового спирта - фарнезола [Денисова, 1989]. Запах розы вызывается
первичными терпеноидными спиртами, включая гераниол, нерол, цитронеллол, а запах
ландыша Convallaria L. (сем. Liliaceae) обусловлен третичным спиртом линалоолом
[Харборн, 1985]. Источником аромата являются обычно железистый эпидермис лепестков,
но испускают пахучие соединения тычинки и нектарники, а также многочисленные
железки. Нормально развитый трихом продуцирует довольно много секрета. Так в головке
железы Mentha piperita содержится до 0,07-0,1 мкг эфирного масла.
В составе летучих масел присутствуют и оксигенированные производные монотерпенов,
изучению которых придается большое значение. В работе американских ученых [Karp et
al., 1987] подробно изучалось превращение (+)-сабинена, главного олефинового
компонента летучих масел листьев шалфея Salvia officinalis, полыни Artemisia absinthium,
пижмы Tanacetum vulgare, в оксигенированные продукты, кетоны (—)-3-изотуйон и (+)-3туйон. Показано, что эти процессы окисления (+)-сабинена в (+)-цис-сабинол и т.д.
катализирует микросомальная фракция эпидермальных клеток листьев шалфея. Этот
процесс зависит от присутствия НАДФН и O2 в среде. Авторы приводят доказательства
того, что эпидермальные масляные железы шалфея, полыни, пижмы содержат в
микросомальной
фракции
цитохром
Р450-зависимую гидроксилазу
— оксигеназу,
высокоспецифичную к (+)-сабинену, превращающую олефины в оксигенированные
продукты. Сесквитерпены играют меньшую роль в формировании запаха, но это самая
обширная группа среди известных терпенов. К их числу относятся и довольно редкие
соединения: моноциклический гермакрен, бициклический кариофиллен и др. выделенные
из василька Centaurea solstitialis [Buttery et al., 1986]. Сесквитерпеновые фураны
характерны для представителей семейства Lauraceae [Hayashi and Komae, 1980].
Биологически активными являются сесквитерпеновые лактоны, особенно у растений из
рода Tagetes [Rodriguez et al., 1976; Rodriguez, Malbry, 1977].
К терпеноидам относятся также растительные гормоны — абсцизовая кислота
(С15Н20О4), гибберелловая кислота (С19H20O6) и стероиды. К этой же группе веществ
относится зингиберен (цингиберен), выделенный [Lundgren et al., 1985] из имбиря Zingiber
officinale (Рис.53). Он также присутствует в эксудатах железистых волосков томатов
Lycopersicon sp [Lin et al., 1987] и определяет устойчивость растения от повреждения
128
Рис.53. Терпены – компоненты эфирных масел в составе секрета железистых волосков
колорадским жуком [Carter et al, 1989 b]. Концентрация цингиберена в молодом листе
Lycopersicon hirsutum на площади 2 см2 составляет 160-250 мкг [Carter et al., 1989a].
Полагают, что с присутствием цингиберена в желизистых волосках связана устойчивость
растений к колорадскому жуку. В железистых волосках томатов идет b активный синтез
метилкетонов
[Fridman,
2005].
Из
кислородных
производных
алифатических
сесквитерпенов распространен неролидол, который содержится в эфирном масле цветков
апельсина Citrus sinensis [Кретович, 1971]. В составе эфирного масла иногда преобладает
какой-либо один компонент терпеноидной природы. В этой связи представляет интерес
эфирное масло железистых волосков Calamintha mentifolia Host. (сем. Lamiaceae). В нем
преобладали пиперитон, составляющий 67%, другой терпен сабинен - 7% и остальные
компоненты - 25% [Hanlidou et al., 1991]. Однако состав эфирного масла часто весьма
129
Таблица 8. Доминирующие компоненты в составе эфирных масел у разных видов растений.
Растение
Calamintha mentifolia
Coridothymus capitatus
Majorana syriaca
Melissa officinalis
Mentha piperita
Micromeria fruticosa
Phellodendron amurense
Главный компонент
Пиперитон оксид (62,9-67,6%)
Тимол (38,8%)
р-Цимен (22,2%), карвакрол (33,0%)
Гераниол (31,6%), нераль (19,5%)
Ментон (35,21 %), изоментон (12,52 %)
Пулегон (61,4%)
Мирцен (90%)
Rosmarinus officinalis
Salvia dominica
α-Пинен(17,0%), эукалиптол (23,2%)
α- Туйон (24,8 %), линалоол (15,3-24,6 %),
камфора (19 %)
Эукалиптол (23,5%), камфора (17,7%)
Сесквитерпены (70%). Линалоол (32%),
линалил ацетат (44%)
γ-Терпинен (50,9 %)
S. fruticosa
S. sclarea
Satureja thymbra
Ссылка
Hanlidou et al., 1991
Werker et al., 1985
-“-“Maffei et al., 1989
Werker et al., 1985
Heinrich and Schultze,
1985
Werker et al., 1985
-“-“-“-“-
сложен и может включать в себя одновременно несколько десятков различных терпенов.
Так железистые волоски ладанника Cistus ladaniferus синтезируют смесь - ладан,
состоящую из 70 различных терпенов [Konigs, Gulz, 1974]. В целом одно или несколько
соединений занимают в эфирных маслах доминирующее положение, как показано в
таблице
8.
Более
того,
одни
и
те
же
соединения
встречаются
в
разных
сочетаниях.Фундаментальная информация по этому вопросу дана в монографии
Танасиенко [1985].
Таблица 9. Некоторые компоненты эфирных масел цветков и пыльцы.
Растение
Преобладающие компоненты
Rosa davurica
(цветки)
Эвгенол (23,8), бензиловый спирт (24,5%), βионон (7,0%), линалоол (6,0%), дигидро ро- βUeyama et al., 1990 b
ионен (3,3%) и бензальдегид (2,5%)
Камфора (18,2%), 1,8-цинеол (16,5%), β-кубебен
(6,9%)
Dellacassa et al., 1990
Глобулол
(15,6%),
спатуленол
(9,3%),γэлемен(9,2%)
Dellacassa et al., 1990
Транс-оцимен, нонаналь, линалоол, борнил
ацетат, 3,7-диметилокта-1,5 (Е), триен-3-ол, δкадинен, бензиловый спирт и элемол. Все Ueyama et al., 1990 a
компоненты составляли 32, 53% от нейтрального
эфирного масла
Lippia alba
(цветки)
Aloysia
chamaedrifolia
(цветки)
Chimonanthus
praecox
(цветки)
Vitis L. (пыльца)
Ссылка
Этанол, изобутанол, изопентанол, пентанол,
гексанол, цис-гексен-З-ол-1, изопропилацетат,
этилкапронат, гексилацетат, изобутилкапронат, Егоров,
бензилацетат,
ацетатфенилэтанол,
кислоты 1971
уксусная, валерьяновая, терпены линалоол, нерол,
гераниол, фарнезол, β-ионон, альдегиды уксусный,
муравьиный,
пропионовый,
изомасляный, гексиловый, каприловый.
Егофарова,
130
В таблице 9 в качестве примеров представлены основные компоненты, входящие в
состав эфирного масла, извлеченного из цветков и пыльцы 5 видов растений. Состав масла
вербены
Lippia
alba
и
алоизии
Aloysia
chamaedrifolia
отличается
необычными
преобладающими компонентами. Эфирное масло пыльцы винограда Vitis L. особенно
богато разнообразием составляющих компонентов, среди которых наряду с терпенами
много
спиртов,
эфиров,
альдегидов.
Окисленные
соединения,
такие
как
гидропероксиэудесманолиды обнаружены у Artemisia umbelliformis [Cappelletti et al.,
1986].
В экскретах железистых волосков обнаруживаются иногда малораспространенные
соединения, которые, тем не менее, являются основными компонентами. Так в эксудате
железистых
волосков
табака
Nicotiana
tabacum
находятся
эфиры
сахаров
и
дуватриендиоловые дитерпены (см. Рис.53) [Severson et al., 1985; Kandra, Wagner, 1988]. В
эфирном масле копытня Аsarum, темьяна Thymus, мяты Mentha и аира болотного Acorus
calamus обнаружен азарон (4-пропенил-1,2,5-триметоксибензол [Ozarowski, 1956; Lander
and Schreiner, 1990]. Б.П. Токин (1980а) показал, что это соединение убивает парамеции.
В составе эфирных масел обнаружены также небензойные ароматические соединения
(рис.54), содержащие конденсированную систему из 5 и 7-членного циклов - азулены
Рис.54. Азулены в железистых волосках растений
[Хельбронер, 1963]. Хамазулен (1,4-диметил-7-этилазулен) выделен из ромашки Matricaria
chamomilla L. [Reichling et al., 1979; 1983;1984] and Chamomilla reticuta (L.) Rauschert
131
[Reichling et al., 1991]. Он найден также в эфирных маслах Artemisia princeps var. orientalis
[Yun et al., 1994]. Прохамазулен обнаружен в соцветиях и железистых волосках
тысячелистника Achillea millefolium [Stahl, Wollensah, 1985], а хамазулен найден среди
летучей фракции эфирных масел Artemisia princeps var. orientalis [Yun et al.1994]. С
помощью цитологических микрометодов показано, что прохамазулен находится именно в
железистых волосках Achillea millefolium [Stahl, 1952;1953;1957] и их клетки в
суспензионной культуре имеют те же системы синтеза терпенов [Figueiredo and Pais,
1994].Большинство азуленов окрашены в синий или сине-фиолетовый цвет (основные
максимумы в спектрах поглощения 580, 640, 700 нм). Азулены найдены в пыльце ряда
растений и вегетативных микроспорах хвоща полевого Equisetum arvense [Рощина и др.,
1995; Roshchina, 2008], а также хлоропластах весенних листьев клевера Trifolium repens и
хвои голубой ели Picea pungens [Roshchina, 1999; 2008]. Присутствием азуленов может
объясняться и цвет голубой хвои (ранее такая окраска приписывалась пустотам
эпидермальной ткани на фоне хлорофилла [Reicosky, Hanover, 1978]). Многие азулены
обладают бактериостатической активностью [Хельброннер, 1963; Коновалов, 1995], а
также способны регулировать прорастание пыльцы и вегетативных микроспор [Рощина и
др., 1998 б; Roshchina, 2004; 2007a]. По некоторым данным[Rekka et al., 1996; 2002],
механизм действия азуленов связан с участием в свободнорадикальных реакциях
перекисного окисления липидов.
Зависимость химического состава эфирного масла от вида растений хорошо
прослеживается (Табл.10) в опытах Дембицкого с сотрудниками [Дембицкий и другие,
I982] на растениях рода Dracocephalum (змееголовника). У всех представителей рода на
верхней поверхности листа располагаются в основном головчатые железы, а на нижней
сторона листа-пельтатные и головчатые. Виды, относящиеся к этому роду, могут иметь
Таблица 10. Состав секрета у разных видов змееголовника Dracocephalum.
Вид
Главные компоненты секрета
Dracocephalum
Сecквитерпеновые углеводороды (главным образом гермакрен Д и соединения,
grandiflorum
близкие к гратиссимену)
D. natans
-“-
D. scrobiculatum
-“-
D. nodulosum
Моноциклические терпены (1,8-цинеол, n-цимол) и бициклические соединения
ряда пинана (Е-пинокафон. изопинокамфон)
D. foetidum
Ациклические
кислородсодержащие
соединения
(гераниаль,
гераниол,
геранилацетат), продукты окисления лимонена с образованием специфического
альдегида n-мента-1,8-диеналя-10 или ацетата n-мента-1,8-диенола-10
D. moldavica
-“-
D. heterophyllum
-“-
132
сходный состав секрета, как у D. grandiflorum, D. natans и D. scrobiculatum,
cecквитерпеновые углеводороды, которые представлены главным образом гермакреном Д
и соединениями, близкими к гратиссимену или существенно отличаться, как у D.
nodulosum, у которого эфирное масло состоит, главным образом, из моноциклических
терпенов: 1,8-цинеола, n-цимола и бициклических соединений ряда пинена (Епинокамфон, изопинокамфон). Виды D. foetidum, D. moldavica, D. heterophyllum имеют
сходный
состав
секрета,
характеризующийся
наличием
ациклических
кислородсодержащих соединений (гераниаль, гераниол, геранилацетат) и продуктов
окисления лимонена с образованием специфического моноциклического альдегида nмента-1,8-диеналя-10 или ацетата n-мента-1,8-диенола-10, чем отличаются от всех других
исследованных видов. Таким образом, разные виды одного и того же рода могут иметь
сходный состав компонентов эфирного масла, но могут иметь и существенные отличия в
наборе веществ этого секрета.
Таксономические особенности растений часто определяют состав и количество
каких-либо компонентов эфирного масла [Fahn, 1979]. В розовом масле у дамасской розы
Rosa damascena Mill. (cем. Rosaceae) 50-60% составляет гераниол, 25-30 % цитронеллол и
до 10 % нерол, тогда как у лаванды Lavandula spica L. (сем. Lamiaceae) основные
компоненты - сложные эфиры линалоола и уксусной, масляной, валериановой и
капроновой кислот. Лимонное масло лимона Citrus limon Burm. (сем.Rutaceae) включает до
95% лимонена, у семейства Lamiaceae масло мяты Mentha piperita L. обогащено ментолом
до 70 %, а масло шалфея Salvia officinalis L. – до 15 % цинеолом.
Представление о количестве эфирного масла могут дать следующие цифры. В
цветках розы Rosa species эфирного масла содержится по весу 0,075%, в лепестках акации
Асасiа farnesiana - 0,084, у жасмина Jasminum grandiflorum - 0,4-0,05% [Fahn, 1979].
Количество разных терпенов исчисляется десятками разных видов в одном и том же
секреторном волоске, и число индивидуальных веществ достигает 150-270. Концентрация
терпенов в трихомах варьирует от 0 до 20% сухой массы растения [Kelsey et al., 1984].
Динамика содержания эфирного масла в растениях варьирует: часто максимум его
накопления приходится на цветение, иногда на период бутонизации или еще раньше – до
появления бутонов. При этом изменяется не только количество масла, но и его
качественный состав. Содержание эфирного масла зависит также от почвы, климатических
условий и времени года, влажности и возраста растений.
В большинстве случаев все части растения содержат масла одного состава.
Установлено также, что одни и те же органы, например листья, в зависимости от
133
положения на растении содержат эфирные масла, отличающиеся по составу и
соотношению компонентов [Zafra-Polo et al., 1988 a,b]. Но, бывают случаи, когда
различные органы растения имеют железистые волоски с эфирными маслами, резко
отличающимися по составу. По данным Вагнера [Wagner, 1991], железистые волоски с
эфирными маслами у шалфея Salvia dominica на стадии цветения содержат, главным
образом, линалоол (15,3 % в листьях, 24,6 % – в чашечке цветка и 16, 6 % – в венчике). У
другого вида того же рода S.sclarea преобладают сесквитерпены (до 70,2 % - в листьях),
тогда как в чашечке цветка – линалоол (32 %) или линалилацетат (44%). Содержание
эфирного масла зависит и от возраста растений, климатических условий и времени года.
Отдельный вопрос для изучения секреторной функции растений – генетические
особенности видов, в частности плоидность клеток. А.М.Бугара и Л.В.Русин [1988]
обнаружили, что роды мята Mentha L., шалфей Salvia L., лаванда Lavandula L., герань
Geranium L. имеют клетки секреторного типа с разным уровнем плоидности (число
наборов хромосом в клетке – 1с одиночный, 2 с двойной и т.д.). У мяты и лаванды
отмечена плоидность 2 с и 4 с, у шалфея -- 2 с, 4 и 8 с, у герани 4 с и 8 с. Увеличение
содержания ДНК в секреторных клетках является результатом эндорепродукции,
происходящей
на
заключительных
этапах
дифференциации
клеток
после
серии
последовательных митозов. В клетках секреторного типа с уровнем плоидности 4 с и 8 с
интенсивность транскрипции и синтеза белка, а также секреторная активность выше, по
сравнению с клетками, содержащими 2с ДНК.
Попытки выяснить пути синтеза терпенов в секреторных клетках были предприняты
в ряде исследований. На основании данных, полученных на изолированных трихомах,
которые были способны синтезировать монотерпены из самых ранних предшественников
[Dell, McComb, 1978b] была составлена схема путей биосинтеза терпенов (Рис.55).
Терпеноиды образуются из мевалоновой кислоты, синтезированной из притекающих в
лейкопласты
cахаров.
фосфорилированные
В
дальнейшем
промежуточные
из
мевалоновой
соединения:
сначала
кислоты
образуются
изопентилпирофосфат
(активный изопрен), из которого происходят все изопреноидные соединения. Путем
конденсации молекул изопентилпирофосфата образуются соединения, содержащие от двух
до нескольких тысяч изопреновых единиц. В биосинтезе секреторных терпеноидов
используется АТР как источник энергии и донор фосфатов. Биосинтез C5-C20
терпеноидных соединений рассматривается в обзорных публикациях [Боннер, 1968; Cori,
1983; Beale,1991; Пасешниченко, 1987; 2001; Miziorko, 2011]. 1-Деокси- D-ксилозо-5фосфатный путь биосинтеза изопреноидов описан Лихтенталером [Lichtenthaler, 1999].
Подробные представления о ферментах мевалонатного пути синтеза изопреноидов и
134
Рис.55. Пути образования терпенов из мевалоновой кислоты. Составлено по схемам из работ
[Dell, МcComb, 1978; Хелд, 2011]
135
отклонениях от основных путей биосинтеза представлены в обзоре Миозирко [Miziorko,
2011].
Большинство исследователей считают, что все этапы биосинтеза терпенов протекают
в самих секреторных клетках [Васильев, 1977; Croateau, Johnson, 1983]. Об этом
свидетельствуют ряд экспериментов. Кандра и Вагнер [Kandra, Warner, 1988] для
определения мест синтеза основных компонентов эксудата железистых волосков Nicotiana
tabacum использовали изолированные головчатые волоски и полоски эпидермиса без
железистых волосков (Табл.11). Через 20 ч экспозиции в водных растворах радиоактивно
меченых сахарозы, глюкозы, ацетата и СО2, определяли включение метки в два главных
компонента эксудата – дуватриендиол дитерпены и в эфиры сахарозы. Метка включалась
(табл.11) в оба компонента, находящихся и в изолированных головках желез,
Таблица 11. Места биосинтеза компонентов эксудата на свету в ткани средней
жилки Nicotiana tabacum [Kandra, Wagner, 1988].
Ткань
Дуватриендиол
(% включения метки)
Эфиры
Изолированные
железистые
головки
Эпидермис
с
головчатыми
железами
Эпидермис без головчатых желез
Субэпидермальная ткань
0,06
0, 11
1,93
0,82
0,0
0,0
0,0
0,0
так и в железистые головки на эпидермисе. Это доказывает, что местом синтеза основных
компонентов железистых волосков являются сами железистые волоски, а источником
углерода им служат СО2 и моносахариды. Экстракция содержимого железистого волоска
выявила, что в основном все циклазы и гидроксилазы находятся в железистых структурах,
и 30% карвеоловой дегидрогеназы также локализуется в железистом волоске. Поэтому
полагают, что биосинтез карвонов происходит исключительно в железистых волосках, в
которых этот природный продукт и накапливается. Считают, что синтез монотерпенов
регулируется фитохромом [Tanaka et al., 1989].
Железистые волоски шалфея Salvia officinalis и пижмы Tanacetum vulgare cодержат
ферменты синтеза терпенов (+) и (-) борнилпирофосфат циклазу, 1,8 - цинеол циклазу,
гумилен циклазу, (+) сабинен гидроксилазу и кариофиллен циклазу [Gеrshenzon et al.,
1987]. Главным монотерпеном, накапливающимся в железистых волосках мяты Mentha
spicata, является кетон (-) карвон (рис.53), который образуется циклизацией C10
изопреноидного
интермедиата
геранилпирофосфата
до
олефин
(-)
лимонена,
гидроксилированием до (-) трис-карвеола и последующим дегидрированием, а затем
собирается в железистом волоске [Gershenzon et al., 1989; Gersbach. and Dudareva, 2002].
136
Внутриклеточная компартментация синтеза терпенов может осуществляться в разных
участках клетки. Предполагается [Васильев,!977], что этот биосинтез осуществляется на
мембранах агранулярного ретикулюма, который обеспечивает необходимую поверхность
для размещения ферментов биосинтеза. При этом допускается участие гиалоплазмы и
матрикса органелл. Получены также данные о синтезе терпенов в специализированных
пластидах, где обнаружен фермент фитоенсинтетаза [Camara, 1984]. Такими пластидами
являются большие лейкопласты амебоидной структуры, которые имеют только несколько
внутренних мембран и их строма лишена рибосом [Bernard-Dagan et al., 1982].
Лейкопласты широко распространены в железистых клетках. В интактном виде их
выделили Бернар-Даган и др. [Bernard-Dagan et al., 1982] из кожуры Citrofortunella mitis и
показали,
что
везикулы
лейкопластов
синтезируют
монотерпены
из
изопентилпирофосфата. Поскольку мембрана лейкопласта связана с эндоплазматическим
ретикулюмом, терпеноиды могут проходить из мест их синтеза — наружной пластидной
оболочки — к месту их аккумуляции — экстраплазматическому пространству,
расположенному между целлюлозной оболочкой и кутикулой. Образование монотерпенов
происходило в лейкопластах, связанных с эндоплазматической сетью и в культуре клеток
винограда сорта Мускат [Dell, McComb, 1978b]. В них синтезировались монотерпены (С10)
линалоол, гераниол, цитраль, цитронеллол, концентрации которых изменялись в процессе
развития пластид.
В обзоре Грея [Gray, 1987], посвященного синтезу изопреноидов, приводятся данные
о том, что ацетил-КоА образуется в пластидах, митохондриях и цитозоле. Мевалонат же
синтезируется
в
хлоропластах,
микросомах,
возможно
и
в
митохондриях,
а
изопентилдифосфат - в хлоропластах, микросомах и митохондриях.
Локализация
фермента
гидроксилглутарил
СоА-синтетазы,
важного
в
метаболическом пути синтеза терпенов, показана на осмофорах тропического растения
Stanhopea
anfracta
эндоплазматическом
(сем.
Orchidaceae)
ретикулюме
между
[Curry,
Он
1987].
внутренней
и
найден
наружной
в
гладком
мембранами
митохондрии и в мембранах пластид. Позднее у другого объекта Gongora truncata,
обнаружили метилглутарил-КоА-синтетазу в гладком эндоплазматическом ретикулюме,
между внутренней и внешней мембранами амилопластов и между внутренней и внешней
мембранами митохондрий [Curry et al., 1989].
Особую роль играют окруженные мембраной масляные тельца, которые обладают
многими ферментами биосинтеза изопреноидов и могут также участвовать в биосинтезе
терпенов [Suire et al., 2000].
137
Для синтеза терпеноидов большое значение имеет степень дифференциации клеток.
На культуре клеток ткани Pelargonium fragrans показано [Brown et al., 1987], что
недифференцированные ткани этой культуры продуцируют всего 3% терпеноидов в виде
эфирных масел по сравнению со сформированными листьями растения. Культура тканей
рода Citrus также не образует летучих масел, состоящих из монотерпенов, которые
выделяют целые растения [Charlwood et al., 1986].
Зависимость
синтеза
компонентов
эфирного
масла
от
анатомической
дифференциации показано [Cotton et al., 1991a] на культуре клеток Artemisia dracunculus.
На стадии недифференцированной культуры в первое время основным компонентом
является фенилпропен (аллиланизол) затем появляется метилэвгенол, анетол, эвгенол,
хавикол. В таких культурах часто аллиланизол и метилэвгенол преобладают и их синтез
ингибируется в присутствии α-нафтилуксусной кислоты и бензиламинопурина [Cotton et
al., 1991b]. Компоненты эфирного масла культуры ткани показаны на рис. 56.
Рис.56. Компоненты эфирного масла в культуре ткани Artemisia dracunculus. 1- аллиланизол, 2 –
метилэвгенол, 3-анетол, 4 – эвгенол, 5- хавикол.
Этому же вопросу посвящены исследования Бергера с сотрудниками [Berger et al.,
1990]. В интактных растениях
они обнаружили 41 компонент эфирных масел, которые
представляли собой главным образом монотерпены. У фотомиксотрофного каллюса этого
растения, выращенного на свету, продукция терпенов начиналась только через 48 часов.
Терпены были представлены 11 видами монотерпенов и 5 сесквитерпенов. Гетеротрофный
каллюс (выращен в темноте) был лишен дифференцированных пластид и компонентов
эфирного
масла.
Таким
образом,
корреляция
между
светоиндуцированной
дифференциацией пластид и синтезом эфирного масла была подтверждена.
В недавнее время начаты исследования генетических механизмов образования
компонентов эфирных масел [Lange and Croteau, 1999]. Методами генной инженерии
сделаны попытки регулировать их образование и накопление у хозяйственно ценных и
лекарственных видов - цитрусовых растений и мяты [Lange and Croteau, 1999; Mahmoud
138
and Croteau, 2001; 2002; Wildung and Croteau, 2005]. Эти исследования предполагают
внедрение в обычный клон или сорт того или иного гена, котролирующего синтез
ферментов отдельных этапов биосинтеза терпенов, например лимонена [Mahmoud et al.,
2004].
Синтезированные компоненты эфирного масла выделяются из секреторных клеток
через плазмалемму и оболочку. Проникновение через плазмалемму происходит по
экриновому типу путем мономолекулярного транспорта [Васильев, 1977], или как
полагают [Fahn, 1979; Pridgeon, Stern, 1983], оно может происходить по гранулокриновому
типу. Из периплазматического пространства эфирное масло удаляется при разрыве
кутикулы, после чего может образоваться новая кутикула и накапливается новая капля
секрета. При благоприятной температуре эфирные масла через клеточную оболочку и
кутикулу диффундируют в газообразной форме. Для испарения в воздух летучих
низкомолекулярных терпенов, способных проникать сквозь пропитанные водой стенки
клеток, ни целюлозные клеточные стенки, ни кутикула не являются препятствием. Об этом
свидетельствует не только испускание цветками ароматов, но и воздействие паров
эфирных масел некоторых растений на сопутствующие им организмы [Kisser, 1958,
Денисова, 1989].
Терпеноиды, секретируемые железистыми волосками, чаще всего рассматриваются
как вторичные соединения, которые с чрезвычайной расточительностью (их свыше 5000,
см. рис.1) синтезируются растениями, что особенно ярко видно на примере розы
морщинистой Rosa rugosa [Hashidoko et al.,1994]. Функция их недостаточно ясна, хотя
известно, что некоторые группы терпеноидов обладают важной физиологической
активностью. Компоненты эфирных масел, по-видимому, способны к реутилизации и
вторичному использованию в метаболизме. Так метка, происходящая из
14
CO2,
фиксированная на свету и включенная в состав эфирного масла мяты Mentha piperita,
может затем включаться в первичные метаболиты, такие как сахара и аминокислоты
[Srivastava Luthra, 1991].
Значение выделения эфирных масел в жизни растений очень велико [Fahn, 1979]. Они
выполняют защитную функцию от болезней и вредителей, поскольку обладают
бактерицидными свойствами или отпугивают паразитов как репелленты. Ароматы масел
привлекают опылителей – насекомых или некоторых птиц. Окутывая растение облаком из
эфирных масел и уменьшая тем самым теплопоглощение солнечных лучей, организм
предохраняется от перегрева. Компоненты эфирного масла многих растений участвуют в
химических взаимодействиях в биоценозе (аллелопатии). Часто популяции эфиромасляных
растений образуют одновидовые сообщества из-за подавления роста других видов.
139
3.7. СЕКРЕЦИЯ СМОЛ
Смолы представляют собой смеси веществ, включая терпеноиды, флавоноиды и жирные
вещества. От эфирных масел они отличаются составом терпеноидов. Если в эфирных
маслах содержатся низкомолекулярные терпеноиды (главным образом монотерпены С10 и
сесквитерпены C15), то в смолах присутствуют как летучие, так и нелетучие
высокомолекулярные терпеноиды (главным образом, С20) [Croateau, Johnson, 1983]. Смолы
образуются в специализированных железистых волосках или на внутренней поверхности
смоляных каналов (см. 2.3.1.). Смолистые вещества, содержащие флавоноиды, также
выделяются железками почек древесных растений [Wollenweber et al., 1987 a]. Количество
железистых волосков на поверхности листа довольно велико. Так у Beyeria на один лист
приходится 30 000 волосков, у Eremophila — до 60 000 [Dell, McComb, 1978b].
Структура железистых волосков, продуцирующих смолы, может варьировать.
Железистый волосок Beyeria (Рис 57) состоит из двух клеток — клетки ножки и клетки
головки. Клетка ножки содержит многочисленные хлоропласты и относительно мелкие
вакуоли.
Напротив,
клетки
многоклеточной
ножки
Newcastelia
viscida
(сем.
Dicrastylidaceae) (см. Рис. 57) содержат мало хлоропластов и крупные вакуоли. Структура
клеток головок обеих желез сходна и характеризуется многочисленными амебоидными
пластидами, продуцирующими терпеноидные компоненты смол [Dell, McComb, 1978b].
Многочисленные желтого цвета смоляные железы облиственных побегов Azadirachta
indica (сем. Meliaceae) состоят из короткой ножки, субжелезистой ткани и 1—2-слойной
секреторной ткани, похожей на эпителий [Inamdar et al., 1986]. Общее строение
Рис.57. Два типа смолосекретирующих гландуллярных волосков [Dell, McComb, 1978a]. 1
— Beyeria; 2 — Newcasteiia; Я — ядро, В — вакуоль, С — смола, АП — амебоидные
пластиды, ХЛ— хлоропласты
140
железы обнаруживает сходство с нецветковыми нектарниками. Начало ей дает
единственная сосочковидная эпидермальная клетка.
Количество смол, которое могут продуцировать некоторые виды
Таблица 12. Количество смол в некоторых западноавстралииских растениях [Dell, McComb, 1978a]
Семейство
Вид
Mimosaceae
Acacia
glutinosissima
Beyeria viscosa
Diplopeltis
petiolaris
Dodonaea
viscosa
Halgania
lavendula
Newcastelia
viscida
Cyanostegia
angustifolia
Prostanthera
grylloana
Anthocercis
viscosa
Eremophila
fraseri
Olearia muelleri
Euphorbiaceae
Sapindaceae
“-“
Boraginaceae
Dicrastylidaceae
“-“
Lamiaceae
Solanaceae
Myoporaceae
Asteraceae
Смолы, %
сухого
веса
17
Смолы,
мг/ зрелый
лист
17,61
Смолы
железистого
волоска, мкг
2,4
Диаметр
железистого
волоска, мкм
55—65
20
25
46,0
11,6
0,2
1,3
15—25
50—90
7
2,2
0,5
95—115
29
8,1
1,5
20—30
15
2,3
0,2
20—45
17
2,8
1,6
35—45
12
0,1
0,7
30—75
28
24,4
0,9
45—60
17
38,0
0,2
35—50
9
0,8
1,0
40—65
австралийских растений, показано в табл.12. Из приведенных данных видно, что
отдельные виды растений значительно отличаются как по продукции смолы на сухой вес
листьев, так и по содержанию смол в железистых волосках. Первый показатель наиболее
высок у видов Halgania lavendula и Anthocercis viscosa, второй — у Acacia glutinosissima и
Cyanostegia angustifolia. В железистых волосках Heyeria определена [Dell, МсСomb, 1978b]
скорость секреции смол через стенку головки. Она составляла 6,3х10-5 мкг-мкм-2 день-1,
или 2х10-2 пикомоль с-1. В целом содержание смол в листьях может быть довольно высоко:
до 30% сухого веса зрелого листа и половину от незрелого.
Местом синтеза смол являются гландулярные волоски. В них обнаружена
мевалоновая кислота, которая является предшественником терпенов. Компартментация
синтеза смол также установлена. Показано, что смолы синтезируются в пластидах. На рис.
58 видно, что головка смоловыделяющего волоска цветков малины душистой Rubus
odorata не содержит хлоропластов и флуоресцирует в голубой области спектра за счет
терпенов
и
фенолов,
которые
синтезируются
в
клетках
фотосинтезирующие пластиды (красная флуоресценция хлорофилла).
ножки,
где
есть
141
Рис. 58. Смоловыделяющие волоски цветков малины душистой Rubus odorata. Слева -.
Внешний вид цветка (А), чашечка (Б) и часть стебля (В) с волосками (показаны
стрелками). Справа – схема волоска.
В железистых волосках растений довольно часто как продукт секреции встречаются
смеси смолы и масла, они известны как олеосмолы. Например, олеосмола Abies имеет 16—
20% летучих масел и 70—80% смолы [Dell, McComb, 1978a]. За счет капель эфирных
масел
в
нелетучих
компонентах
смол
смолоносные
растения
характеризуются
специфическим ароматом.
Олеосмолу секретируют гландулярные волоски листьев полыни Artemisia campestris
(Рис.59) [Ascensao, Pais, 1985; 1987] и многих других растений: Cistus,
Рис.59. Сканирующая электронная микрофотография поверхности молодого листа Artemisia
campestris (ssp.maritima), покрытого олеосмолой из железистых волосков (показано стрелками).
Адаптировано из работы [Ascensao, Pais, 1987]
142
Primula sinensis, Leonotis leonurus, Pelargonium zonale и т.д. [Ascensao, Pais, 1981;
Ascensao et al., 1995]. C использованием газовой хроматографии выявлены редкие
компоненты смол. В смолистом секрете многоклеточных головчатых железистых волосков
Рис 60. Сесквитерпеновые лактоны из железистых волосков подсолнечника [Spring et al.,
1989].1) Нивеузин С. 2) 15-гидрокси-З-дегидродезоксифрутицин. 4а) 1-метокси-4,5дегидронивеузин А. 3) Нивеузин В. 4) 4,5-дигидронивеузин А. 5) Агрофиллин А. 6-8)
Гермакранолиды.
листьев проростков и цветка подсолнечника Helianthus annuus найдено [Spring et al., 1987;
1989; Göpfert et al., 2005] 6 сесквитерпеновых лактонов (Рис.60): нивеузин С, 15-гидроксиЗ-дегидродезоксифрутицин, невеузин В, 4-5-дегидронивеузин, агрофиллин А и агрофиллин
143
В. На 1 см2 поверхности листа содержалось 1,67 мкг нивеузина и 13,9 мкг 15-гидрокси-Здегидродезоксифрутицина. Сесквитерпеновые лактоны из Helianthus annuus обладают
очень сильной антимикробной активностью, действуя на синтез ДНК, РНК и синтез белка.
Состав волосков может служить такcономическим признаком в систематике растений
[Göpfert et al., 2005]. Цитологические исследования показывают, что головчатые волоски
пыльника подсолнечника выделяют сложный секрет, он флуоресцирует в голубой области
спектра благодаря флавоноидам (которые также присутствуют в головке волоска) [Göpfert
et al., 2005]. Сесквитерпеновые лактоны кумамбрин А и Б найдены [Kelsey,
Shafizaden,1980] в железистых волосках Artemisia nova (Рис. 61) вместе с монотерпенами.
Кроме того, в железах многих представителей сем. Asteraceae (Ambrosia, Artemisia и др.)
находят специфические терпеноиды – артабсин, абсинтин, амброзин, кницин и др. (Рис.61).
Часто в составе железистых волосков, кроме сесквитерпеновых лактонов присутствуют и
бензофураны, например у рода Pappobolus [Spring et al., 1991].
Состав олеосмолы может изменяться в зависимости от географического положения
мест произрастания растения. Подобное явление было обнаружено у сосны
Рис. 61. Терпеноиды в железистых волосках
Pinus contorta. Поэтому функцию поверхностных смол связывают с экстремальными
климатическими условиями [Dell, McComb, 1978a]. Это подтверждается тем, что при
144
переносе растений из экстремальных условий в умеренные (теплицы или вегетационного
домика) вновь образованные листья имеют меньше волосков и продуцируют меньше смол.
Физиологическая функция поверхностных смол еще недостаточно выяснена. Возможно,
что смолы, растекаясь по поверхности листа или почек, образуют защитную гидрофобную
и нелетучую при температуре окружающего воздуха пленку и защищают ткани от
экстремальных воздействий [Dell, McComb, 1978b]. Предполагается также, что железистые
волоски снижают нагревание листьев, что ведет к уменьшению транспирации и
предотвращает угнетение фотосинтеза. Смолы также препятствуют внедрению в лист
насекомых, грибов и бактерий.
Кроме выше указанных веществ смол, Джефри [Jeffrее, 1986] сообщил о выделении
хвойными растениями семейств Podocarpaceae и Тахасеае, мхами и особенно семейства
Polypodiaceae, и многими покрытосеменными гормонов линьки насекомых типа экдизонов
— гидроксилированных стеролов, родственных по структуре холестеролу. Это может
иметь практическое значение, так как подобные соединения вызывают серьезные
нарушения в развитии насекомых. В результате образуются уродливые формы или
наступает гибель личинок. Следует отметить, что голосеменные и папоротники,
выделяющие экдизоны, почти не подвергаются нападению насекомых [Харборн, 1985].
3.8. СЕКРЕЦИЯ ФЕНОЛОВ
Хотя изопреноиды и составляют основные метаболиты трихом цветковых растений, но
существуют и другие вторичные соединения, которые присутствуют в железистых
волосках некоторых растений. К их числу относятся фенольные вещества. Информации о
них меньше, чем о терпенах, хотя фенолы, возможно, самые обычные компоненты желез
[Kelsey et al.,1984]. Бекман с соавт.[Beckman et al., 1972] показали, что из 39 изученных
ими видов растений железистые волоски 32 видов обладали способностью синтезировать и
запасать фенолы. По мнению Харборна [1985], в трихомах концентрируется около трети
общего содержания фенолов в листьях. Общее количество фенолов в волосках определено
в ряде работ [Beckman et al., 1972; Salatino et al., 1988a,b; Feucht, Treutter, 1990] и
установлено, что оно изменяется в зависимости от вида и рода растений. У древесных
пород больше всего флавоноидов содержится в трихомах Acer platanoideis и Prunus
subhirtella, среднее содержание - у Р. sargenti и низкое - у Aesculus hippocastanun, Tilia
grandiflora [Feucht, Treutter, 1990]. Фенолы находятся в трихомах в виде водорастворимых
гликозидов в клеточном соке (см. 1.4), но липофильные их агликоны могут
экскретироваться железистыми волосками в составе смолистых и масляных секретов в
наружную среду. В этом случае они аккумулируются на поверхности растения в виде
145
Рис. 62. Основные формулы представителей флавоноидов и кумаринов в составе
смолистых и эфирномасляных экскретов.
компонентов листовых смол или тонких мелких кристаллов [Wollenweber, 1985].
Флавоноиды (флаван-3-олы и проантоцианидины) играют важную роль в защите растения
146
от вредителей [Feucht, Treutter, 1999]. Метилсалицилат – содержащие секреторные клетки
в корнях растений, элементом защиты растения.
Простейшие фенольные соединения С6-фенолы в железистых волосках встречаются
редко. Однако в 1986 году появилась работа [Buffey,1986], в которой при исследовании
трихом томата Lycopersicon в периплазме найдены катехолы, а в цитоплазме - окисляющие
их ферменты. В составе смолистых и масляных растительных экскретов преобладают C6C3-C6 фенолы, а именно флавоноиды разных классов и их гликозидированные
производные, в меньшей мере С6-С3 фенолы (кумарины и эфиры кофейной кислоты), C6C2-C6 фенолы (стилбены, антрахиноны). Кроме того, встречаются и терпено-фенолы и их
производные (каннабиноиды и др.), а также разнообразные эфиры флавоноидов. Основные
формулы представителей флавоноидов и кумаринов даны на Рис.62.
Экссудаты листовых смол отличаются большим разнообразием флавоноидиых
Таблица 13. Флавоноидные агликоны, обнаруженные в смолистых эксудатах различных видов рода
амброзия Ambrosia [Wollenweber et al., 1987]
Вид
Флавоноидный агликон
Ambrosia
ambrosioides
Гиспидулин
Главный компонент
или малое содержание
Главный
Апигенин (эпигенин)
Следы
Лютеолин
“-“
Непетин (6-метоксилютеалин)
“-“
Ambrosia
artemilfolia
Ambrosia
camphorata
Ambrosia
cordifolia
Ambrosia
deltoides
Кверцетагетин-3,6-диметиловый
аксилларин и его производные
эфир
или
Главный
Томентин и патулетин
Главные
Непетин, лютеолин, кверцетин
Следы
3,6,4'-триметиловый эфир 6-гидроксикэмпферола
Главный
Гиспидулин, центауреидин или кверцетагетин3,6,4'-триметило-вый эфир и его производные
(хризоспленол-D и др.) и пиноцембрин
Следы
Оксиайяпин В или
триметиловый эфир
Главный
кверцетагетин
3,7,4'-
Кверцетин, его 3-метидовый эфир-изорамнетин и
рамнетин
Следы
3'-диметоксисудахитин и ксантомикрол
Гиспидулин, лютеолин и его метиловый эфир,
непетин, сидеритифлавон, кэмпферол, кверцетин,
рамнетин, рамнозин, омбуин
Главные
Следы
агликонов. Например, в составе смол ладанника (Cistus) найдено более 50 различных
флавоноидов [Vogt et al., 1987]. Имеется и определенная видовая специфичность состава.
Листья и соцветия некоторых представителей рода - Primula покрыты многочисленными
147
головчатыми
многоклеточными
железами,
на
поверхности
которых
находится
эксудативный материал в виде палочко- или иглоподобных кристаллов (мучнистый налет).
Изучение химического состава эксудата примулы показало, что секрет состоит, главным
образом, из незамещенных флавонолов. 5- Гидроксифлавон и 2- гидроксифлавон найдены
у 18 видов, 5-дигидроксилавон образуют 11 видов примул [Wollenweber, 1985].
Присутствие же 5-гидрокси-6-метоксифлавонов было характерно только для одного вида
Primula sinensis. Видовая специфичность состава флавоноидов
подтверждается изучением флавоноидных агликонов рода Ambrosia сем. Compositae (тaбл.
13).
В гландулярных волосках в составе смолистого секрета доминируют 6-метокси
производные флавоноидов, включая редкие и видоспецифичные продукты, такие как
сидеритифлавон, оксиайяпин В. Подобные флавоноиды (Рис.63) обнаружены также в
Рис.63. Флавоноиды и кофеаты из Baccharis и Gutierezia. 1) 7-бензоилхризин. 2) 3,5,7тригидрокси-6-метбксифлаванон. 3) тригидроксифлаванон. 4) алнузин. 5) джацеидин. 6)
судахитин. 7) фенилэтилкофеат. 8) бензилкофеат.
смоле листьев и стеблей Baccharis bigelovii (сем. Asteraceae) [Arriaga-Giner et al., 1986].
Некоторые другие липофильные фенолы (халконы, фенилэтилкофеат и бензилкофеат)
также обнаружены в смоле листа рода Baccharis (B.salicifolia, у B.sarothroides)
148
[Wollenweber et al., 1989a]. Растение Gutierezia sarothrae также имеет смолистые железки,
которые экскретируют смолистые вещества, содержащие например у растений рода фиалка
Viola [Hayden and Clough, 1990], могут быть также флавоноидные агликоны джацеидин и
судахитин (Рис.63) [Hradetzky et al., 1987].
Много флавоноидов находят в экссудатах разных органов растений. В эксудатах
Ambrosia deltoides обнаружены главным образом З'-диметоксисудахитин и ксантомикрол и
кроме того кумарины скополетин и айяпин, у A. artemisiifolia - кверцетагетиновые
производные, а у A.ambrosioides - скутеллареин-6-метиловый эфир (гиспидулин).
Подобные внешние агликоны найдены у многих семейств высших растений. Из
видоспецифических халконов в составе экскретов известен неосадуранетин (4'-OМе
халкон) [Wollenweber, 1984]. Большое количество флавоноидов (11 % сухого веса)
содержат эксудаты папоротников Pityrogramma chrysophylla и P.triangularis, например,
галантин (3,5,7-ОН флавонол) и изальпинин (7- OMe флавонол) и др. Обогащены
флавоноидными агликонами и экссудаты представителей сем. Boraginaceae [Wollenweber et
al., 2002].
В эксcудатах железок Artemisia oliveriana, Pulicaria gnophaloides, Tanacetum
polycephalum преобладают 6-метоксилированные флавонолы и флаваны [Wollenweber and
Rustaiyan, 1991]. В пельтатных железках листьев мяты Mentha piperita также обнаружены
флавоноидные агликоны [Voirin et al., 1993]. Ряд флавоноидов найден в изолированных
железистых волосках подсолничника Helianthus annuus [Riesenberg et al., 1987]. Они были
обнаружены при добавлении к трихомам гидроокиси калия, который окрашивал волосок в
оранжевый цвет за счет флавонолов. Флавоноидные соединения находятся в железистых
волосках на обеих поверхностях листа, тогда как халконовые агликоны возможно только в
восковом слое листовой кутикулы [Riesenberg et al., 1987]. Видоспецифические
флавоноиды диплакон (6-геранил эриодикциол) и дигидрофлавон диплакол найдены в
смоле железистых волосков, распространенного в Калифорнии кустарника Diplacus
aurantiacus сeм. Scrophulariaceae [Lincoln, 1990, Lincoln, Walla, 1986]. Смола составляет до
30% от сухого веса листа и состоит из диплакона, диплакола и их производных. Экссудат
листьев сорного растения Polanisia trachysperma состоящий из терпеновых смол содержит
более 12 метилированных флавоноидных агликонов, имеющих 6,8-диметокси замещения
[Wollenweber et al., 1989а,b,с]. Еще один класс флавоноидов катехины (флаван-З-олы),
например эпикатехин, локализованы в листовых волосках многих древесных растений
[Feucht, Treutter,1990].
Богатый материал по экскреции фенолов получен на почках семейства Betulaceae.
Зимние почки деревьев этого семейства покрыты чешуеобразными многоклеточными
149
Рис.64. Клеющие железы (коллеторы) в почечных прилистниках Rhizophora magle L.
(сем. Rhizophoraceae) [Lersten, Curtis, 1974]. 1. Клеющие железы диаметром около 1 мм в
основании прилистника, отделенного от почки х 20; 2. Продольный срез клеющей железы
х 66; 3. Поперечный срез железы, показывающий внутренюю массу клеток, окруженных
паллисадно-подобным секреторным эпидермисом. Стрелка указывает на кутикулу,
которая отходит от оболочки клеток под давлением смолоподобного секрета.
железистыми волосками и выделяют вязкий липофильный секрет, содержащий фенольные
производные [Asakawa et al., 1977]. У представителей сем. Betulaceae, Hippocastanaceae,
Rizopharaceae и др. имеются клейкие железистые ворсинки - коллетеры (colleters) (Рис.64),
находящиеся на кроющих чешуях почек или у основания прилистников, покрывающих
молодые побеги [Lersten, Curtis, 1974]. Аналогичные структуры найдены и в семействе
Orchidaceae, например у Rodriguezia venusta [Leitặo and Cortelazzo, 2008]. В составе секрета
клеющих желез-коллеторов также много фенольных соединений [Thomas, 1991].
Интересно, что пчелиный клей - прополис смолистое вещество, смешанное с воском,
которое собирают пчелы с почек, содержит такие же флавоноиды, как почечный эксудат
[Wollenweber et al., 1987]. Газо-жидкостный хроматографический анализ [Greenaway et al.,
1987] эксудата почек и прополиса показал, что экссудаты почек тополя служат первичным
строительным материалом для создания пчелами прополиса. Большая часть тополиного
экссудата включается в прополис без изменения, в том числе флавоноидные агликоны.
Помимо них в прополисе обнаруживаются циннамовая и бензойная кислоты и их
производные.
Исследования почек из рода Alnus показало, что в молодых железистых клетках
эндоплазматический ретикулюм слабо развит. Однако с началом экскреторной фазы он
увеличивается, появляется трубчатая агранулярная структура. Это изменение тесно
150
связано с экскрецией флавоноидных агликонов и, возможно, липофильных терпеноидных
веществ. Когда секреция окончена, эндоплазматический ретикулюм исчезает [Wiermann,
1981]. Экссудат из ольхи Alnus pendula содержит смесь флавоноидных агликонов,
фенольных кислот, эфиров и спиртов, нейтральных фенилпропаноидных производных
[Suga et al., 1972]. В почках тополя Populus (сем. Salicaceae) липофильный материал,
содержащий
флавоноидные
агликоны,
секретируется
железистым
эпителием
на
внутренней стороне почечных чешуек.
Таблица 14. Фенолы в экссудатах почек древесных растений
Семейство/Вид
Salicaceae
Populus nigra
P. deltoids
Populus
balsamifera
P. x Jackii
Populus
euphratica
Populus ciliate
Betulaceae
Alnus rochnei
Betula nigra
Ostrya carpinifolia
Преобладающий компонент
Ссылка
Эфиры изоферуловой кислоты ароматических и
алифатических спиртов
Эфиры кофейной и алифатических спиртов
Флавоноиды:
Галангин (16-23 %),
Пиноцембрин (26-30%),
Пиноцембрин халкон (до 20 %),
Пинобанкзин-3-ацетат (14-25 %)
Флаваноны (35%)
Метилированные и этерифицированные флаваноны
(30%). Флавоны (13 %)
Дигидрохалконы (70%)
Greenaway et al., 1988 а
Greenaway et al., 1988 b
Greenaway et al., 1990
a,c
Greenaway et al., 1990 с
Дигидрохалконы (14-15 %),
Флаваноны (30-49%),
Флавоны (13-28 %)
Метилированные флаваноны (4-12%)
Эфиры фенилпропеновых и ацетилированных
производных глицерина (~70%)
Эфиры кофейной и ацетилоксикофейной кислот (~ 70
%)
“-“
Флавоны, флавонолы, 6,7, 4’-триметиловый эфир 6гидроксикемпферола, 6, 7, 4’ – триметиловый эфир
кверцетагенетина
Флавоны,
флавонолы,
6-метиловый
эфир
скутелларетина, 3,6, 7 – и 3, 6, 4' – триметиловые
эфиры 6-гидроксикемпферола и др.
Флавоны, 3, 2',4' –триметиловый эфир морина
Wollenweber et al., 1991
Greenaway et al., 1991
Greenaway and Whatley,
1991
“-“
“-“
Четкие межвидовые отличия наблюдаются в составе фенолов выделений почек
древесных растений (Табл. 14). У разных видов тополей преобладают разные виды
флавоноидов. В настоящее время из смолистых эксудатов почек тополей выделено и
охарактеризовано более 30 различных флавоноидов, среди них хризин (5,7-ОН флавон),
галангин (3,5,7-ОН флавонол), пиноцембрин (5,7-ОН флавонон) найдены во многих видах
[Wollenweber, 1984]. Из редких веществ обнаружены некоторые метильные производные
эпигенина, кэмпферола и кверцетина, 2 халкона и флавон с гидроксильной группой. Эти
флавоноиды встречаются у разных видов тополей с вариациями в их количестве.
Флавоноиды характерны преимущественно для Populus deltoides, тогда как для Populus
151
balsamifera- дигидрохалконы (Табл. 14). В отличие от других видов рода Populus
липофильный экскрет зимних почек Populus lasiocarpa не содержал флавоноидных
агликонов [Asakawa, Wollenweber, 1976]. В экссудатах почек Populus euphratica Oliv.
найдено 59 компонентов и
среди них 37 фенолы, в основном
производные
фенилпропеновых кислот и их глицериновые эфиры, а флавоноиды также отсутствовали
[Greenaway et al., 1991]. В эксудате почек Populus euphratica среди производных (около 1%
каждого вида) фенилпропеновых кислот и их глицериновых эфиров найдено большое
количество феруловой кислоты (до 25 %). Сверх того присутствуют кумаровая кислота (до
13,8%), бензойная кислота, ванилин, сиреневый альдегид, ванилиновая кислота, салицин
(1%), эфиры феруловой и кофейной кисллот [Greenaway et al., 1991]. У Populus ciliata из 52
компонентов эксудата почек 38 включают эфиры кофейной и ацетилоксикофейной
кислоты [Greenaway, Whatley 1991, тогда как y Populus nigra L. также есть эфиры
изоферуловой кислоты, образуемые с ароматическими и алифатическими спиртами
[Greenaway et al., 1988а] и эфиры кофейной кислоты с алифатическими спиртами
[Greenaway et al., 1988b].
Фенольные соединения часто обнаруживают в выделениях корней, чему посвящена
специальная
литература,
поскольку
обсуждается
их
роль
в
аллелопатических
взаимоотношений растений в фитоценозе [Гродзинский, 1965; 1989; Иванов, 1973; Мороз,
1984]. Сиреневая, ванилиновая, коричная (циннамовая), кумаровая кислоты и производные
бензойной кислоты обнаружены в корневых экссудатах Arabidopsis thaliana [Walker et al.,
2003].
В железистых волосках имеются и видоспецифические фенолы (Рис.65). По данным
Волленвебера [Wollenweber, 1984] выделение редко встречающихся флавоноидов
наблюдается у родов Artemisia, Brickellia, Eupatorium, Haplopappus, Beyeria, Flourensia,
Ericameria, Encelia, Gerea. Часто названия фенолов обусловлены родом или видом
растения, которые их экскретируют алнустон из Alnus, колеон из Coleus и др. Примером
таких
фенольных
соединений
является
и
госсипол,
который
содержится
в
пигментированных железах и обусловливает токсичность хлопчатника [Bell et al., 1987].
Лизигенные пигментированные железы расположены на листьях и стеблях. Токсичность
почек и семян также связана с присутствием в этих органах госсипола. В листовых железах
и секреторных протоках зверобоя Hypericum (ceм. Clusiaceae/Hypericaceae) обнаружен
гиперицин - фотосенсибилизирующее производное антрахинона, который вызывает
токсикоз животных в виде фотодермита [Mathis, Ourisson, 1959]. Нафтохиноны
плюмбагин, дрозерон и др. характерны для секретов насекомоядных видов рода Drosera
[Finnie and van Staden, 1993].
152
Рис. 65. Таксон-специфические фенольные соединения, встречающиеся в секретах
железистых волосков растений. 1. Нордигидроквариаретовая кислота из Larrea. 2.
Стилбены из Alnus (R1 = H, R2 = H, R1 = OH, R2 = OH, R1 = OCH3, R2 = OH, R1 = OCH3, R2
= OCH3). 3. Алнустон из Alnus. 4. Примин из Primula. 5. Маргаспидин из Drypteris. 6.
Колеон из Coleus. 7. Гемигоссипол из Gossypium. 8. Госсипол из Gossypium.9.
Гиперицин из Hypericum. 10. ∆9 – Тетрагидроканнабинол из Cannabis. 11. Каннабидиол
из Cannabis.
153
Другим примером высокой специфичности секретируемых соединений являются
каннабиноиды терпенофенольные соединения [Turnel et al., 1978], которые выделяются
гландулярными трихомами конопли Cannabis sativa (Рис.66).
Рис.66. Железистые волоски конопли Cannabis sativa L. Под сканирующим электронным
микроскопом [Mahlberg et al., 1984] 1-молодые (3 мм длины) прицветники женского цветка,
обильно покрытые железистыми и не железистыми трихомами х 35. 2-зрелый прицветник с
головчатыми железистыми волосками. 3-головчатые железы на ножке х 810. 4-сидячие
головчатые железы х 810.
Среди каннабиноидов распространены 2 соединения: ∆9-тетрагидроканнабинол и
каннабидиол (cм. Рис.65). Количество каннабиноидов в железах конопли изменяется с
возрастом, падая с 57 нг на железу у созревшей гланды до 35 - у старой и 9 у опавших
органов [Mahlberg et al. 1984]. Имеет значение и тип желез. Если железа на ножке у
прицветника, то основное количество главного каннабиноида 9-тетрагидроканнабинола
сосредоточено в гланде и чем она ближе к жилке, тем больше в ней его содержание. У
сидячих
желез
листа
этот
компонент
практически
отсутствует.
В
содержании
каннабидиола между железами на ножке и сидячими железами также наблюдаются
различия. У первых, характерных для прицветников, его в 7 раз больше, чем у сидячих
гланд. В синтезе каннабиноидов, как полагают [Mahlberg et аl.,1984] принимают участие
пластиды. Каннабиноиды обладают наркотическим действием, наиболее ядовит ∆9-
154
тетрагидроканнабинол. Это соединение является токсином для большинства насекомых,
кормящихся на растении.
Новым направлением исследований являются эксперименты с изолированными
секреторными структурами. Изолированные гландулярные клетки стеблей Lysimachia
fordiana Oliver содержат хиноновые пигменты фордианины А и В, фордианахиноны А и В
(Рис. 67), что определено методами высокоэффективной газо-жидкостной хроматографии в
сочетании с масс-спектрометрией [Huang et al., 2009]. Железки интактного листа
Lysimachia nummularia обычно красного цвета (Рис. 67).
Рис. 67. Фенольные соединения из стеблей Lysimachia fordiana Oliver [Huang et al., 2009] и красные
железки на листе Lysimachia nummularia под обычным (1) и люминесцентным (2) микроскопом
[Рощина, неопубликованные данные].
В железистых волосках синтезируется довольно много соединений, содержащих один
или более фенольных остатков. Однако все они, за исключением флавоноидов, образуются
из
общего
биосинтетического
предшественника
—
фенилаланина
или
его
непосредственного предшественника шикимовой кислоты. В биосинтезе флавоноидов два
ароматических кольца образуются различными путями (Рис. 68). Основное бензольное
кольцо А образуется из ацетата, а в синтезе конденсированного кольца В исходным
метаболитом также является шикимат или фенилаланин, образуемый при каталитическом
расщеплении белков.
Маргна [1980] рассматривает биосинтез флавоноидов и других фенилпропаноидов
как
механизм
отведения
из
среды
активного
метаболизма
ненужных
остатков
дезаминированного фенилаланина. Таково главное назначение этого процесса и лишь во
вторую очередь — для образования веществ специфической структуры, которые могут
обладать физиологической активностью. Фенольные соединения, освобождающиеся при
155
Рис.68.Биосинтез флавоноидов. Адаптировано по [Dell and McComb., 1978 a].
повреждении трихом, могут играть роль детеррентов и обеспечивать невосприимчивость
растений к бактериальной или грибной инфекции [Харборн, 1985]. Полагают, что
экскреторные соединения могут действовать в качестве аллелопатических агентов. Они
могут быть аутотоксичны или воздействовать на соседние растения [Гродзинский, 1965].
Находясь в выделениях железистых волосков некоторых растений, например Lycopersicon
escutentum, катехолы, рутин, кофейная и хлорогеновая кислоты являются защитными от
насекомых соединениями [Duffey, 1986].
3.9. СЕКРЕЦИЯ АЛКАЛОИДОВ
Исследования, проведенные с помощью электронной микроскопии, показали, что
алкалоиды содержатся в активно растущих тканях, меристемах, инициальных клетках
флоэмы и ксилемы, и в эпидермальных клетках листьев и стеблей [Neumann, 1985; Frohne
and Pfänder, 2005; Nelson et al., 2007; Cordel Ed., 2011]. Алкалоиды обычно накапливаются
в клеточном соке растений (см. 1.4), где образуют соли с определенными органическими
кислотами, такими, как троповая, атроповая и тигликовая кислоты, или этерифицируются
спиртами (тропин, нортропин, скопин) [Levitt, Lovett, 1985]. В ряде случаев алкалоиды
156
аккумулируются в железистых волосках и выделяются из них в окружающее пространство
[Frohne and Pfänder, 2005].
Сведения о секреции алкалоидов железистыми волосками картофеля Solanum
tuberosum, табака Nicotina tabacum, полыни Artemisia absinthium содержатся в обзорных
статьях [Levitt, Lovett, 1985; Neumann, 1985; Zador, Jones, 1986; Schilmiller et al., 2008].
Лучше других изучена секреция алкалоидов у Nicotiana stocktonic, в листьях которых были
обнаружены никотин, норникотин (Рис.69) и оксиацилнорникотин [Zador, Jones, 1986].
Причем два первых
Рис. 69. Алкалоиды железистых волосков. 1 — никотин, 2 — норникотин, 3 — томатидин
(ликоперсицин)
соединения найдены только в трихомах. С помощью меченных 2-14С никотина и
норникотина было показано, что никотин образуется в корнях и листьях растения, затем
превращается
в
норникотин,
который
метаболизируется
в
трихомах
в
быстро
секретируемый N-оксиацилнорникотин. У некоторых видов табака найден фермент
синтеза этого соединения -N-ацетилтрансфераза, которая локализована в листовых
трихомах [Huesing et al., 1989]. Экскретируя алкалоиды, растение защищается от
насекомых. Состав защитных алкалоидов у разных видов дикого табака и культурного
значительно отличается. N-ацилнорникотин содержится в листовых трихомах диких видов
табака Nicotiana repanda, N.stocktonii, N. mesophila, а у культурных видов его нет совсем
или очень мало [Huesing et al., 1989]. Присутствие алкалоидов зафиксировано в трихомах и
некоторых других видов растений. В хмеле обыкновенном Humulus lupulus (сем.
Cannabiaceae) на кроющих чешуйках, прицветниках и околоцветнике имеются золотистожелтые железки, которые содержат алкалоид лупинин [Яценко-Хмелевский, 1980].
Алкалоиды горденин и скополамин, а также бензиламин α-гликозинолатное производное
обнаружены в трихомах томатов Lycopersicon [Lovett, 1987]. В смеси с эфирными маслами
в железистых волосках некоторых видов Solanum находятся стероидные алкалоиды [Fahn,
1979].
157
В плодах Capsicum annuum алкалоид капсаицин (Рис.70), обусловливающий их
жгучий вкус, локализуется, главным образом, в эпидермальных железистых образованиях
на семяносцах и находится там в смеси
Рис.70. Алкалоиды, выделяемые секреторными клетками.
с эфирными маслами [Fujiwake et al., 1980; Никитин, Панкова, 1982; Zamski et al., 1987].
Под ультрафиолетовым светом люминесцентного микроскопа капсаицин в эпидермальных
клетках плаценты плода флуоресцирует в виде отдельных гранул в везикулах или
вакуолярных структурах [Suzuki et al., 1980]. Примером нежелезистой экскреции
алкалоидов растениями является выделение берберина (Рис. 70) в окружающую среду
Рис. 71. Флуоресценция алкалоидов, выделяемоых кончиком корня руты Ruta graveolens
[Roshchina, 2008]. В спектрах желто-оранжевой флуоресценции виден максимум 590 нм.
158
клетками суспензионной ткани василистника Thalictrum minus [Tabata et al., 1987].
Способность синтезировать берберин специфична для данного вида растения и является
активным процессом. Как было установлено, секреция – температурозависимый процесс и
подавляется ингибитором протоплазматической мембраносвязанной АТФазы ваданатом
[Tabata et al., 1987].
Весьма наглядно выглядит под люминесцентным микроскопом (Рис.71) выделение
алкалоидов кончиком корня руты Ruta graveolens [Roshchina, 2005a; 2008]. В спектрах
желто-оранжевой флуоресценции кончика корня виден максимум 590-596 нм, характерный
для акридоновых алкалоидов (Рис.71). Среди выделяемых продуктов преобладает алкалоид
рутакридон [Aliotta and Cafiero, 1999; Kuzovkina et al., 2004].
Синтез многих алкалоидов происходит как в хлоропластах [Wink, 1985; 1998; (Ed)
2010; Roberts et al., 2010], так и в цитоплазме [Deus-Neuman, 1984; Roberts et al., 2010].
Индольные алкалоиды образуются в хлоропластах. Например, установлено, что ряд
ферментов синтеза виндолина локализован в хлоропластах листьев Catharanthus roseus, и
связан с тилакоидами [Dе Luca, Cutler, 1987]. Общий механизм образования алкалоидов
заключается в реакции Манниха, при которой происходит взаимодействие амина с
альдегидом
и
карбаионом,
в
результате
чего
образуется Шиффово
основание,
преобразующееся в алкалоид [Waller and Nowacki, 1978; Гудвин, Мерсер, 1986, Müntz,
1984]. Предшественниками многих аминов служат аминокислоты, например, для синтеза
алкалоида лупинина - лизин, для никотина - аспарагин и т.д.
Экскреция алкалоидов растениями может иметь значение как одна из форм удаления
избытка токсичных азотистых веществ- продуктов обмена. Кроме того, общеизвестна
функция секретируемых алкалоидов как репеллентов и аттрактантов. Экскреция
алкалоидов важна для защиты растений от атаки насекомых. Многие растения семейства
Solanaceae секретируют через трихомы вещества, обладающие инсектицидным действием.
К их числу относится и N -оксиацилнорникотин и томатин - стероидный алкалоид из
томатов Lyсopersicon esculentum [Duffey, 1986], N-ацил норникотин и другие его
производные из Nicotiana repanda [Laue et al., 2000] и другиз видов этого рода [Gorrod J.W.
and Wahren J. (Eds), 1993].
3.10. СЕКРЕЦИЯ АМИНОВ
Амины выделяются как специализированными структурами, такими как стрекательные
волоски, поверхностью тканей корня, поверхностью вегетативных (споровых растений) и
генеративных (пыльца семенных растений) микроспор. Примеры некоторых из них
приведены на Рис. 72. Особенно интересно, что среди этих соединений присутствуют
159
Рис.72. Амины растительных выделений
ацетилхолин, катехоламины (в том числе дофамин, норадреналин), гистамин и серотонин,
известные как нейротрансмиттеры для животных организмов, обладающих нервной
системой [Рощина, 1991a; 1991б; Roshchina, 2001; 2010]. Стрекательные волоски
встречаются у представителей четырех семейств двудольных растений: Urticaceae,
Euphorbiaceae, Loasaceae, Hydrophyllaceae [MacFarlane, 1963; Levin, 1973; Lookado and
Pollard, 1991]. По своей структуре они являются эмергенцами, так как в их образовании
принимают участие не только эпидермальные, но и более глубоко расположенные клетки
(Рис.73). Жгучие эмергенцы описаны рядом авторов [Эсау, 1969; Thurnston,1974; Fahn,
1979; Ахалкаци, Васильев, 1984]. У крапивы Urtica dioica стрекательные волоски длиной 2
мм покрывают всю надземную поверхность растения, ось соцветия и абоксиальную
сторону околоцветника. На 1 мг биомассы приходится до 100 стрекательных волосков.
Эмергенцы (Рис.73, 1) состоят из крупной бутылковидной жгучей клетки эпидермального
происхождения и много численных клеток субэпидермального слоя, обертывающих ее
нижнюю часть. Жгучая клетка имеет сложное строение. Оболочка ее инкрустирована
кремнеземными тельцами (особенно много их на верхушке волоска, как показано на
Рис.73, 2 и 3) состоят из крупной бутылковидной жгучей клетки эпидермального
происхождения,
протопласт
содержит
центральную
вакуоль,
пересекаемую
многочисленными цитоплазматическими тяжами, и крупное ядро. Преобладающими
компонентами цитоплазмы являются эндоплазматический ретикулюм, многочисленные
митохондрии и лейкопласты [Ахалкаци, Васильев, 1984]. Клетки, прилегающие к
160
Рис. 73. Стрекательные волоски. 1. Типы стрекательных волосков [Fahn, 1979]. а —г - у
крапивы Urtica dioica, а, б - поверхность волоска в световом микроскопе при разном фокусе
объектива, в - интактная верхушка волоска, г - верхняя часть того же волоска после удаления
утолщенной верхушки, д- продольный разрез волоска Dalechampia roezliana. Кристалл отмечен
черным. 2. Изображение стрекательного волоска крапивы, полученное методом оптической
когерентной микроскопии (адаптировано по [Roshchina et al., 2007]. 3. Электронная
микроскопия такого же волоска [Buvat, 1989].
основанию стрекательного волоска, богаты цитоплазмой и содержат хлоропласты. В целом
их структура имеет черты сходства с другими секретирующими клетками.
Состав секрета довольно сложен. В нем найдены биогенные амины серотонин (5гидрокситриптамин) и гистамин, а также триметил-замещенный амин - холиновый эфир
ацетплхолин [Emmelin, Feldberg, 1947; 1949; Collier, Chesher, 1956 и др.]. Кроме того,
некоторые стрекательные клетки содержат муравьиную кислоту. Впервые ацетилхолин и
гистамин в жгучих волосках листьев и стеблей крапивы обнаружили Эммелин и Фельдберг
[Emmelin, Feldberg, 1947]. В трихомах Urtica urens концентрация этих веществ была
измерена. Ацетилхолин составляет 0,018-0,027 мг/г сырой массы и находится на таком же
высоком уровне, что и у животных в нервных клетках [Emmelin, Feldberg, 1947; Fluck and
Jaffe, 1976], а гистамин достигает концентрации 20-143,5 мг/г сырой массы [Emmelin,
Feldberg, 1947, Saxena et al., 1965]. В стрекательных волосках Urtica dioica обнаружено
серотонина от 3 до 5 мг/г сырой массы [Соlliеr, Chesher,1956]. Гистамин серотонин,
161
ацетилхолин найдены не только у разных видов крапивы, но и у других родов семейства
Urticaceae - в стрекательных волосках гималайского растения Girardinia heterophylla
[Saxena et al., 1966], австралийского вида Laportea moroides [Robertson, Mcfarlane,1957], где
концентрация достигает 0,2 мг/г сырой массы. Кроме того, гистамин в довольно высокой
концентрации (до 1,25 мкг на одну иглу) и серотонин (620-1250 мкг/г сырой массы)
присутствует в жгучих волосках листьев южно-американского растения Jatropha urens,
принадлежащего к семейству Euphorbiaceае [Villalobos et al., 1974]. Серотонин найден и в
волосках плодов бобового растения Mucuna pruriens. Именно ацетилхолин серотонин и
гистамин вызывают ожог кожи животных или человека при попадании на них секрета
жгучих волосков, что вызывает болевую реакцию при соприкосновении с листьями этих
растений. Таким образом, в жгучих волосках эмергенцев содержатся три азот-содержащие
вещества, которые в животных клетках выполняют фуикцию медиаторов, то есть
участвуют в переносе возбуждения в виде химического сигнала от клетки к клетке. Более
подробные сведения о концентрации и механизмах действия этих соединений в растениях
описаны в специальных монографиях [Рощина,1991; Roshchina, 2001a]. Процессы синтеза
секрета происходят в самих стрекательных клетках, и он аккумулируется в вакуолях и
полостях эндоплазматического ретикулюма [Fahn, 1979]. Синтез ацетилхолина (Рис.74)
Рис. 74. Схема биосинтеза аминов, обнаруженных в стрекательных волосках крапивы
162
осуществляется с участием фермента холинацетилтрансферазы из предшественников —
ацетил- СоА и холина. Скорость процесса у Urtica dioica составляет 1 нмоль мин-1, или
1,067 мкмоль. мин-1 мг-1 белка [Smallman, Maneckjee, 1981]. Гистамин образуется путем
декарбоксилирования
аминокислоты
гистидина,
которое
осуществляется
гистидиндекарбоксилазой [Roshchina, 2001a]. Образование серотонина включает в себя два
этапа:
гидроксилирование
декарбоксилирование
его
триптофана
при
с
участии
образованием
ферментов
5-гидрокситриптофана
и
триптофангидроксилазы
и
триптофандекарбоксилазы [Roshchina, 2001a]. Образование аминов из аминокислот —
явление, свойственное не исключительно жалящим эмергенцам. Этот процесс играет
важную роль в азотном обмене растительных организмов, и амины найдены в составе
многих растений, например, в белене Hyoscyamus, белладонне Atropa belladonna, дурмане
Datura stramonium, томатах Solanum lycopersicum и шпинате Spinacia oleracea [Кретович,
1971]. Серотонин обнаружен [Regula, 1986] в зародышах Juglans nigra, где его содержание
составляет 180 мг/г сырой массы.
Образующиеся амины не всегда являются конечными продуктами обмена, как это,
по-видимому, имеет место в стрекательных волосках. Амины могут снова вовлекаться в
обмен и использоваться в качестве строительного материала при синтезе различных
азотистых соединений. Особенно легко они используются для синтеза алкалоидов
[Кретович, 1971]. Что касается физиологического назначения стрекательных волосков, то
оно, как полагают, состоит в отпугивании травоядных животных путем впрыскивания под
кожу аминов. Механизм этого действия зависит от структуры жалящей клетки [Fahn,
1979]. Например, стрекательный волосок Urtica dioica имеет утолщенную верхушку,
которая легко удаляется при контакте с каким-либо предметом и открывает жалящий
конец. Острые края, остающиеся после отделения головки, легко прокалывают кожу, и
содержимое волоска изливается в ранку. Стрекательная клетка Dalechampia roezliana в
апикальной части трихома имеет кристалл, который при соприкосновении с животными
выходит из клетки и прокалывает кожу. Токсины стрекательного волоска при этом
впрыскиваются в ткани животного и вызывают ожог. У тропических представителей
семейства Urticaceae, особенно лапортеи Laportea urentissima, жалящее действие
стрекательных волосков особенно болезненно и вызывает даже обмороки [Robertson,
Mcfarlane,1957]. Гипотеза о защитном действии жгучих волосков по отношению к
растительноядным млекопитающим была экспериментально доказана только в 1984 г.
[Pollard, Briggs, 1984].
Выделение ацетилхолина или фермента его гидролиза холинэстеразы (маркера
присутствия ацетилхолина) осуществляется и поверхностью корней и поверхностью
163
пыльцы [Roshchina, 2001a; Roshchina, 2010]. Катехоламины и серотонин обнаруживаются
по флуоресценции после обработки глиоксалевой кислотой в выделениях пыльцы
гиппеаструма Hippeastrum hybridum [Roshchina, 2001a]. Предполагается, что они участвуют
в процессах хемосигнализации между организмами в биоценозе [Roshchina and Melnikova,
1998]. Очень большое количество дофамина (до 4,4 % сухой массы) выделяется
тихоокеанской водорослью Ulvaria obscura [van Alstyn et al., 2006]. Этот катехоламин
окисляется, превращаясь в токсичный красный пигмент дофахром, тем самым водоросль
защищается от поедания морскими организмами. Есть данные, что стрекательные волоски
Cnidoscolus texanus (сем. Euphorbiaceae) содержат серотонин, который тоже участвует в
защите растения от поедания животными [Lookado, Pollard, 1991].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Внешняя секреция осуществляется железками и железистыми волосками разной степени
сложности [Lüttge, 1971]. В них происходит биосинтез продуктов секреции и
функционирует механизм удаления секрета из клеток. Значение этих структур велико в
качестве механизма защиты растения от насекомых и паразитов [Stipanovic, 1983], так и
для привлечения опылителей [Dobson, 2006]. Структуры железистых клеток мало
отличаются друг от друга. Все железистые клетки невелики, ядра их крупные, цитоплазма
кажется плотной. Для функционирующих желез характерно увеличение числа, размеров и
активности органелл, среди которых наибольшее значение имеют ядра, диктиосомы,
митохондрии, пластиды, большая поверхность плазмалеммы. Характерны многочисленные
плазмодесмы, связывающие железистые клетки друг с другом и окружающими
паренхимными клетками.
Синтез секрета и его выделение являются активными процессами, требующими
значительных затрат энергии. В основном такая потребность удовлетворяется за счет АТР,
образуемой в процессе окислительного фосфорилирования. Секреция через гидатоды
протекает по экриновому типу, тогда как в нектарниках — по гранулокриновому. В ходе
эволюции, вероятно, гидатоды предшествовали секреторным железкам [Belin-Depoux,
1987]. Количество и состав выделяемого секрета, куда входят основные продукты
метаболизма — белки, углеводы, жиры — и вещества вторичного обмена — терпены,
эфирные масла, алкалоиды и др., а также вода и соли, определяются систематическим
положением растений в растительном царстве.
В литературе не раз делались попытки связать анатомо-морфологичес-кие
особенности строения секреторных структур, химической природы их секретов с
систематическим положением растений [Seaman, 1982]. Имеющиеся сведения позволяют
164
выявить определенные закономерности, хотя мы ни в коей мере не считаем их
абсолютными. Речь может идти только о тенденции.
Высокое содержание пахучих эфирных масел характерно для железистых волосков
растений семейств Labiatae и Compositae, а также для осмофоров растений из семейств
Orchidaceae и др. Причем присутствие среди этих секретов некоторых производных
терпенов — изопреноидных спиртов или терпенофенолов — может являться родовым
признаком, например, ментол, составляющий до 70% общего эфирного масла у рода
Mentha, ланолоол у цветков Convallaria majalis, цитронеллол с запахом розы у рода Rosa и
др. [Кретович, 1971], каннабидиол и каннабинол у рода Cannabis [Kelsey et al., 1984;
Vogelmann et al., 1987]. Алкалоиды распространены как компоненты секретов железистых
волосков растений семейства Solanaceae. Здесь также есть специфические для рода и даже
вида связи с химической природой алкалоида, например атропин — для рода Atropa,
никотин и в меньшем количестве норникотин и анабазин — для родов Nicotiana и Petunia,
папаверин — для рода Papaver и др. Это обеспечивает устойчивость данных растений к
повреждению насекомыми [Kelsey et al., 1984]. Некоторые закономерности есть и в том,
что летучие терпены преобладают в железистых волосках у семейства Liliaceae и чешуйках
Lauraceae, а также в осмофорах Orchidaceae, Araceae и др. Здесь тоже есть
родоспецифические вещества, например камфора у рода Cinnamonum. Фенольные
соединения — гликозиды специфической структуры — характерны для семейства
Salicaceae. Границы связей химической природы секрета с систематическим положением
растений
в
остальных
случаях
более
размыты
и
часто
определяются
многокомпонентностью и малой изученностью секрета. Следует, однако, отметить и
примеры крайней специализации. Это- в первую очередь стрекательные волоски растений
семейства Urticaceae, содержащие в составе секрета большое количество биомедиатора —
ацетилхолина, присутствующего и в животных тканях. Примером другого вида
специализации является семейство Droseraсеае, чьи железки выделяют пищеварительные
протеолитические ферменты.
Значение секреции для растения многообразно и носит приспособительный характер.
Важнейшими из них являются:
1) освобождение от избытка воды в условиях влажного климата (гидатоды) или солей в
условиях засоления (солевые железы);
2) привлечение насекомых и стимуляция прорастания пыльцы или, наоборот, отпугивание
насекомых и травоядных животных;
3) защита от потери влаги и внедрения в ткани патогенов (смоляные железки);
4) отпугивание или привлечение насекомых и травоядных животных
165
5) аттрактанты или репелленты (эфиромасличные железы, смоляные и другие
железки);
6) защитное действие от поражения грибной и бактериальной инфекции
Глава 4. ГАЗОЭКСКРЕЦИЯ
В газообразной форме из растений выделяются как органические, так и неорганические
продукты, многие из которых обладают биологической активностью [Teranishi and Kint,
1993]. Они оказывают заметное влияние на биосферу в целом [Harley et al., 2007; Arneth et
al., 2007; Noe et al., 2008]. Летучие метаболиты (терпены, в основном) древесных растений
выделяются в атмосферу в больших количествах, и, например, для Среднего Урала их
количество может достигать от 105 до 1720 кг на 1 га [Крючков, Озорина. 1992]. Сложным
вопросом является выделение метана растениями. Одни исследователи представляют
данные, полученные на травянистых растениях [Keppler et al., 2006; Wang et al.,2008; Nisbet
et al., 2009], и связывают это с биосинтезом газа, тогда как другие, например выделение его
древесными
растениями
определяют
преимущественно
с
деятельностью
метано-
образующих микроорганизмов [Мухин, Воронин, 2011].
Выделение углекислого газа и кислорода как обычных конечных продуктов
соответственно дыхания и фотосинтеза рассмотрено во многих литературных источниках,
поэтому в данной главе эти соединения специально как газоэкскреты не рассматриваются.
В то же время в связи с климатической проблемой следует отметить, что повышение
концентрации СО2 в атмосфере оказывает заметное влияние на развитие растительных
организмов, в частности стимулирует рост растений и в конечном итоге увеличивает
урожай [Culotta, 1995]. Прежде всего, механизм его действия проявляется через усиление
фотосинтеза [Govindjee and van Rensen, 1978; Larigauderie et al., 1986], а также регуляции
активности ферментов [Havir and McHale, 1989]. Снижение же уровня кислорода,
выделяемого растительностью в атмосферу, ведет к развитию анаэробных процессов и
угнетает рост.
В данной главе основное внимание уделяется выделению газообразных экскретов
растениями в обычных условиях, хотя часть летучих соединений выделяется и при
повреждении клеток, что связано со стрессовым состоянием растений (см. главу 6). Ниже
будут рассмотрены пути выделения газов и значение газоэкскреции в целом.
4.1. ПУТИ ВЫДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ.
Органические легколетучие вещества, выделенные железистыми волосками или другими
секреторными структурами, удаляются с поверхности листьев вследствие испарения. Из
166
внутренних тканей летучие вещества выделяются двумя путями: через устьица или
кутикулу эпидермиса. Фактически функционируют оба пути. Используя в качестве
смазочного материала пластилин, Г. А. Санадзе [1961а] установил, что выделение
газообразных веществ совершается, главным образом, через устьица. Это же было
подтверждено опытами других авторов [Barmore, Briggs, 1972; Niinemets et al., 2002 a, b;
Niinemets and Reichstein, 2003]. В опытах Бармора и Бригса [Barmore, Briggs, 1972]
диффузия этилена из листьев апельсина Citrus sinensis происходила через нижний
эпидермис листа, в котором располагаются устьица. Для неорганических газов
проникновение через кутикулу также имеет лишь второстепенное значение и в основном
совершается через устьица. Е. Рабинович [1953] приводит данные, согласно которым
скорость проникновения двуокиси углерода через кутикулу составляет 6-10-8 моль/см2.ч.
Тот же газ может проходить через устьица в 100 раз быстрее (примерно 5 x 10-6 моль/см2.
ч). Движение выделяющихся через устьица веществ, как полагают, осуществляется путем
свободного диффузионного перемещения [Ting, Loomis, 1965]. Существенная роль
некоторыми исследователями отводится и адсорбционным явлениям. В. А. Горбавцов
[1970] рассматривает лист как капиллярно-пористую систему, передвижение веществ из
которой осуществляется главным образом не в газовой фазе, а в адсорбированных слоях
на поверхности устьичных пор. Поток веществ через устьица описывается им как сумма
потоков в газовой и адсорбированных фазах. При газообмене листа с окружающей средой
существенное значение, по-видимому, имеют органические летучие соединения, которые
при адсорбции на кутикулярной поверхности могут влиять на степень ее гидрофобности,
следовательно, на движение веществ в адсорбированных слоях [Горбавцов, 1970].
На выделение внутренних газов существенное влияние оказывают пары эфирных
масел (Polova, Vicherkova, 1986]. Эффект зависит от концентрации паров и от
происхождения масла. Например, был установлен следующий ряд эфирных масел по
возрастающей активности для Phaseolus vulgaris эвкалиптовое, лавандовое, гвоздичное,
тминное и мятное. В зависимости от концентрации эфирные масла стимулировали или
подавляли транспирацию. Одним из механизмов подавления транспирации высокими
концентрациями эфирных масел, как полагают [Polova, Vicherkova, 1986], является
закрывание устьиц. Хотя движение газов через устьичные щели является основным для
веществ с высокой лиофильностью, путь проникновения через кутикулу также является
весьма существенным. Поскольку кутикула на верхней стороне листа толще, чем на
нижней, то нижняя сторона листа более проницаема. Обнаружено [Miller, 1985], что в
кутикуле листа широко распространены поры и каналы, от которых также зависит
проникновение различного рода метаболитов через кутикулу. Поры и каналы оказались
167
характерными для листьев 27 видов семейства Agavaceae, Amaryllidaceae, Asclepidaceae,
Bromeliaceae, Caryophyllaceae, Ericaceae, Liliaceae, Myrtaceae, Palmae, Pinaceae и для
стеблей Euphorbia antisyphilitica. Отсутствие пор и каналов показано для листьев Dudleya
sp., Crassula sp. (Crassulaceae), Brassica oleracea (Cruciferae), Aloe barbadensis, Tulipa
gesneriana (Liliaceae) и Ficus elastica (Moraceae). Выделение газов возможно через
чечевички, располагающиеся на одревесневших побегах. Т. В. Чиркова и Т. С. Гутман
[1972] обнаружили, что, если корни растений находятся в анаэробных условиях
(например, при затоплении), то через чечевички выделяются пары этилового спирта,
ацетальдегида и этилена. Выделительная функция рассматривается, таким образом, как
приспособительная и заключается в освобождении растения от отравляющих продуктов
метаболизма.
Поскольку
пара
и,
кроме
различной
оболочки
клеток
того,
их
на
химической
мигрируют
в
поверхности
природы,
атмосферу
являются
то
местом
могут
можно
одновременно
с
образования
водяного
сосредоточиваться
полагать,
водяным
что
эти
паром.
вещества
вещества
Показано,
что выделяющиеся из растения пары воды содержат ионно-солевые частицы. В
конденсатах
условиях
транспирационной
с
древесных
растений,
воды,
в
собранных
следовых
в
количествах
природных
обнаружены
аммоний, нитратный азот, фосфор [Губарева, 1962; Новицкая, 1966; Немерюк, 1970]
аммоний, нитратный азот, фосфор [Губарева,1962;Новицкая,1966]. В транспирационной
воде ряда сельскохозяйственных растений Avena sativa, Zea mays, Triticum vutgare,
Solanum tuberosum найдены катионы Ca2+, Mg2+, NH4+, К+ и Na+ и анионы Cl-, SО2-4, НСО-3
[Немерюк, 1970].
Общее содержание ионов в транспирационных конденсатах колеблется от 7,93 до
19,72 мг. л-1, а в ночное время - от 3, 87 до 6,69 мг. л-1 [Немерюк, 1970]. Соотношение
ионов в конденсатах зависит как от вида растения, так и его местообитания. Это
иллюстрируют данные, полученные А.А. Казаровым и Л.С. Плиевой [1989]. У растений
полузасушливой зоны соотношение между концентрациями ионов, мигрирующих с
парами воды, составляло следующий ряд: Na+ > Mg2+ > Ca2+ > К+ и Na+ и НСО-3 > Cl-, SО24,
а у растений лесостепной зоны и субальпийского ландшафта - Na+ > Ca2+ > Mg2+ > К+.
Деревья Picea abies выделяют летучие сульфосоединения., независимо от сульфатов
в почве, на свету или в темноте. Выделяется главным образом Н2S c парами воды при
транспирации - приблизительно 1 нмоль на 1 моль воды. Когда устьице хвои закрыто,
этот газ выходит только в течение 1 мин, а затем его поступление наружу прекращается.
Следовательно, основной ток сероводорода происходит через устьица. Иногда
168
дополнительно выделяется еще и сернистый газ SО2, и его количество согласуется с
содержанием сульфата в почве. Количество выделенного сернистого газа за 2 часа
составляет 4,1-10,3 нмоль2 с площади листа х 2,65. Полагают, что при нормальном, а
неповышеннюм оодержании сульфата в почве этот процесс служит для удаления
излишней серы. Н2S может выделяться при светонезависимом восстановлении сульфата и
светонезависимой десульфогидратации цистина. На свету скорость выделения этого газа
много выше, чем в темноте. SО2 участвует в окислительно-восстановительных реакциях
клеточных компартментов [Rennenberg et al., 1990].
Органические
соединения
в
транспирационных
конденсатах
–
сахара
и
аминокислоты - были обнаружены Ю. Е. Новицкой [1966]. С использованием газовой
хроматографии перечень органических соединений, которые можно обнаружить в
транспирационной воде, увеличился. Транспирационные конденсаты, полученные с
листьев 25-летних деревьев Acer negundo, Cotinus coggygria, Betula verrucosa, Populus
balsamifera, содержали следы бутилена, ацетальдегида, пропаналя, метанола, этанола и
пропанола
[Рощина,
1971а].
Один
из
примеров
хроматографического
анализа
транспирационной воды двух древесных пород показан на рис. 75. Качественный состав
Рис. 75. Хроматограммы транспирационной воды Cotinus coggygria. (а) и Betula
verrucosa (б) [Рощина, 1971]. 1 — атмосферные газы, 2 — неизвестное вещество, 3 —
бутилен, 4 — ацетальдегид, 5 — пропионовый альдегид, 6 — метанол, 7 — этанол, 8
— пропанол, 9 — фронт воды
169
образцов отличался лишь отдельными компонентами, среди которых идентифицирован
метанол. В основном, наблюдались количественные различия в содержании бутилена,
ацетальдегида и пропионового альдегида, о чем судили по высоте пиков на
хроматограммах. Автору удалось обнаружить только часть выделяющихся веществ,
которые выходили в течение 11 мин и предшествовали огромному размытому пику воды,
маскирующему многие другие летучие вещества [Рощина, 1971].
Метанол выделяется листьями Populus deltoides var. occidentalis [Nemecek-Marshall
et al., 1995]. Образование метанола связывают с потерей клеточной стенки при
образовании межклеточников, поскольку при этом происходит деметилирование
пектина.Этанол был обнаружен [Barta, 1984] в транспирационной воде люцерны Megicago
sativa и лядвенца Lotus corniculatus, которые выращивались в вегетационном домике и
затоплялись водой. У люцерны накапливалось 20-45 мкмолей этанола за 24 ч в 4
вегетационных сосудах. У лядвенца спирта выделялось так мало, что его не удавалось
определить количественно. В обоих случаях в транспирационной воде обнаружены
Рис. 76. Основные пути выделения веществ из растения. 1—гидатоды (вода, соли); 2—
железистые волоски и железки (летучие и нелетучие органические вещества испарение, вымывание); 3—устьица (газообразные вещества); 4—основные клетки
эпидермиса, кутикула (газообразные вещества); 5—вымывание и испарение из
основных клеток эпидермиса через участки оболочек
170
продукты анаэробного распада, которые возникали при слабой аэрации в условиях опыта
с древесными растениями и при затоплении корневых систем представителей семейства
бобовых. Таким образом,содержащиеся в межклеточниках пары воды и летучие
органические вещества выделяются одновременно. Однако состав паров различных
химических соединений внутри тканей растения по количественному и качественному
составу может отличаться от паров, выделяющихся при транспирации. Соотношение
между ними определяется разной летучестью веществ и их адсорбцией на клеточных
оболочках, выстилающих межклеточники. Основные пути выделения газообразных и
водорастворимых соединений показаны на рис. 76. На этой же схеме показаны пути
выделения водорастворимых веществ, детально рассмотренных в главе 5.
4.2.ЛЕТУЧИЕ ВЫДЕЛЕНИЯ КАК СЛОЖНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ВЕЩЕСТВ
Состав
летучих
веществ,
выделяемых
растениями,
чрезвычайно
сложен,
и каждый отдельный компонент представлен исчезающе малым количеством. Поэтому
идентификация их стала возможной только благодаря широкому использованию газовой
хроматографии и других высокочувствительных методов разделения и идентификации
органических соединений. С помощью этих методов было показано, что пищевые
продукты, в том числе ряд овощей и фруктов, выделяют до 200 летучих веществ
[Мохначев, Кузьмин, 1966]. Причем состав летучих веществ существенно изменяется в
плодах и листьях при созревании плодов [Horvat and Chapman, 1990]. В составе свежей
капусты Brassica oleracea идентифицировано 30 летучих соединений, в землянике
Fragaria vesca — 60, в малине Rubus idaeus — 39 и т. д. Среди идентифицированных
продуктов были водород, метан, этан, пропан, бутан, спирты, альдегиды, кетоны и др. В
составе летучих выделений древесно-кустарниковых пород методом масс-спектрометрии
было обнаружено [Лахно, Выхрестюк, 1979] более 100 компонентов, причем у
лиственных пород преобладали спирты, эфиры и альдегиды, у хвойных — терпены.
Состав летучих соединений 'хвойных пород характеризуется разнообразием терпенов.Э.
В. Степанов [1972] в составе выделений хвойных растений Салаира обнаружил 64
индивидуальных соединения, 60 из которых составляли терпены (Рис.77). Исидоров и
Зенкевич [Isidorov, Zenkevich, 1985] исследовали качественный состав летучих
органических соединений из 22 видов растений, которые характерны для лесов Северного
полушария. Список включал более 70 веществ различных классов. Общая концентрация
терпенов в воздухе хвойных лесов изменялась от 3,5 до 35 мкг/м3.
171
Рис. 77. Хроматограмма летучих веществ хвои пихты сибирской Abies sibirica [Степанов,
1972]. 5 — трициклен, 6 —сантен,7— α-пинен, 10— камфен, 11- β-пинен, 12 - ∆3 – карен, 14 —
мирцен, 15 — лимонен, 19— терпинолен, 39 — кариофиллен, 41 –γ- муролен, 43 – α –
муролен, 44— 45 - гумулен + бизаболен, 46 — кадинен, 47 - борнилацетат, 50- камфора, 52—
53 - α – терпинеол + борнеол
Значительный
интерес
представляют
хромато-масс-спектрометрические
исследования [Остриев и др., 1988] летучих выделений ряда растений Южного Крыма.
Поскольку данные этой работы используются при подборе ассортимента растений для
Таблица 15. Главные компоненты летучих выделений растений
Растение
Главные соединения
Монарда дудчатая
fistulosa L.)
(Monarda
γ –терпинен, n- цимол, мирцен, α–туйен, α–пинен
Лаванда
длиннолистная
Lavandula angustifolia L.
Оцимен, мирцен, лимонен, β-фелландрен, камфен, α –
пинен
Мята перечная Mentha piperita L.
Ментол, 1 ментон, d-ментон, 1-ментилацетат, лимонен,
α–пинен
Розмарин
лекарственный
Rosmarinus officinalis L.
α-Пинен, ∆3–карен, лимонен, камфара, камфен,
линалилацетат, β- пинен, 1,8–цинеол.
Шалфей
sclarea L.
Salvia
Линалоол, мирцен, линалилацетат, оцимен, лимонен,
n- цимол, геранилизобутират
Rosa
α–Пинен, β-фенилэтанол, сабинен, 3-гексенилацетат, βфенилэтилацетат
мускатный
Роза крымская
gallica L.
красная
Плосковеточник
восточный
Platycladus orientalis L.
Сабинен,
лимонен
α–туйен,
α-пинен,
мирцен,
∆3–карен,
Лавр благородный Laurus nobilis
L.
1,8–цинеол, сабинен, камфен, β-пинен, ∆3–карен,
лимонен, мирцен, α–фелландрен, камфен
172
санаторных парков. Показано, что в составе продуцируемых летучих веществ 8-ми видов
растений присутствуют парафиновые, олефиновые и диеновые углеводороды, терпены,
насыщенные
и
непредельные
спирты,
альдегиды
и
кетоны,
сложные
эфиры,
хлорсодержащие и другие соединения. Исследованные летучие соединения имели хорошо
выраженную видовую специфику. Приведем несколько примеров из этой работы (табл.
15).
Количественное содержание веществ в воздушной среде насаждений изменяется в
широких пределах. Оно зависит как от видового состава, так и возраста насаждений. В
газоэкскретах наряду с материнским древостоем участвует подрост, надпочвенный
покров и подстилка. Основными компонентами летучих выделений хвойных, как уже
указывалось, являются терпеноидные соединения, количество которых достигает 94 % от
общей суммы [Степень, Чуркин, 1981]. Они представлены преимущественно (65-85 %)
монотерпеновыми углеводородами, среди которых идентифицировано 15 веществ.
Большинство из них присутствовало в газоэкскретах всех изученных пород. В тоже время
туйен, α-фенхен и α-фелландрен характерны лишь для ели, а трициклен - для
лиственницы и сосны.
Летучие монотерпены широко представлены в выделениях многих древесных пород
[Niinemets et al., 2002 a,b; Noe et al., 2008]. Среди кислородсодержащих соединений
превалируют фенхон, камфора, γ-терпинеол, изоборнеол, борнилацетат [Niinemets et al.,
2002 c]. Кроме того, там определены изофенхон. фенхол, борнеол, α-терпинеол,
изоборнеол, борнилацетат, терпинилацетат. терпиненол, лонгифолен, кариофиллен, βгумулен, бизаболен, α и ε–муролены. Детальная информация о составе летучих
монотерпенов хвойных растений приводится в специальном обзоре [Gijzer et al., 1993].
В составе летучих выделений обнаружены вещества - регуляторы роста растений
(ауксин, гиббереллиноподобные вещества, абсцизовая, уксусная и пропионовая кислоты).
Большинство
из
этих
соединений
найдено
также
в
органической
фракции
транспирационной воды и дождевых смывов [Степень, Чуркин, 1981].
Выделение органических летучих метаболитов наблюдается и у корневых систем.
Корни Daucus carota и Solanum tuberosum, выращенные методом аэропоники, выделяли
органические соединения, количество которых было вдвое меньше, чем в экскретах
листьев тех же растений, и корневые газы отличались малым разнообразием
составляющих их компонентов [Дадыкин и др., 1967]. Были идентифицированы
173
ацетальдегид, пропионовый альдегид и пропанол. Способность корневых систем к
газоэкскреции подтверждается опытами с корнями акации Acacia pulchella, в выделениях
которой идентифицированы основные летучие компоненты: 2—3 метилбутанол,
гексанол, пентаналь. 2—3 метилбутаналь, 4-метилацетофенон [Whitefield et al., 1981]. В
обзоре Венке с соавторами [Wenke et al., 2010] подробно рассматривается состав летучих
соединений и их влияние на окружающие организмы, включая животных и микробов.
Состав таких выделений весьма разнообразен и, например, установлено, что корневая
система родиолы розовой Rhodiola rosea экскретирует до 86 газообразных веществ.
Важно, что имеются таксономические различия в составе соединений, особенно активных
против внедрения паразитов. Летучие терпены, угнетающие развитие бактериальных и
грибных патогенов, например β-фелландрен, выделяют корни смирны Smyrnium olusatrum
или родиолы розовой Rhodiola rosea, а корни Arabidopsis thaliana экскретируют 1, 8цинеол. Семена при хранении выделяют газообразные соединения, в основном спирты и
альдегиды [Zhang et al., 1993]. Причем состав экзометаболитов меняется под действием
ферментов семени в процессе хранения сухих семян [Zhang et al., 1995].
Исследования [Fountain, Couchman, 1984] летучих соединений зрелых плодов
показали,
что
в
их
составе
содержится
значительное
количество
разнообразных метаболитов, часть из которых обусловливает запах плодов. Так в составе
летучих веществ плодов Corynocarpus laevigatus идентифицированы ацетальдегид,
этанол, метилацетат, этилацетат, метил-2-метилбутаноат, этил-2-метилбутаноат и в
следовых количествах этилен. Запах плодов, по мнению авторов, зависит от этилового
эфира бутановой кислоты, которая оказалась основным летучим веществом.
Большим разнообразием летучих соединений отличаются цветки растений. В
составе летучих компонентов сои Glycine soja идентифицировано 50 соединений: спирты,
альдегиды, эфиры, фенолы и др. [Nunomura et al., 1976]. Летучие экскреты цветков и
стручков люцерны Medicago sativa содержали несколько десятков компонентов [Buttery et
al., 1982]. В цветках идентифицировано 33 соединения, а в стручках — 31.
Количественный и качественный состав выделений цветков и стручков различался между
собой и отличался также от состава летучих веществ листьев (табл. 16).
Считается, что летучие компоненты цветков видов из семейства Apiaceae
(Aegopodium podagraria, Anthriscus sylvestris, Carum carvi, Heracleum sibiricum,
Laserpitium latifolium, Pastinaca sativa) содержат хиральные монотерпены, такие как α- и
174
Таблица 16. Некоторые компоненты летучих выделений люцерны Medicago sativa [Buttery et al.,
1982]
Соединение
Цветки
Плоды (стручки)
Листья
Гексаналь
-
+
+
Мирцен
+
++
+
2-3-Метилбутанол
++
+
Следы
Гексанол
-
++
-
β-оцимен
++++
++
+
Гексенилацетат
++++
+++++
+++++++++
β-пинены, cis- и trans-β-оцимены, лимонен, сабинен и мирцен служат хемосигналами для
различных насекомых-опылителей [Williams, Whitten, 1983; Borg-Karlson et al., 1994].
Подобное явление наблюдали и у некоторых орхидных,например у Ophrys insecticifera
[Borg-Karlson et al., 1993]. Таким образом, по составу аромата осуществляется узнавание
цветков опылителями, посещающими определенные виды растений.
Одиночные цветки одонтоглоссума удушающего Odontoglossum contstrictum,
цитрона Citrus medica, плюща воскового мясистого Hoya carnosa и стефанотиса
обильноцветущего Stephanotis floribunda за 1 сут выделяли приблизительно 45—50 мкг
летучих соединений, среди которых идентифицировано 20 индивидуальных компонентов
[Matile,
Altenburger,
1988;
Altenburger,
Matile,
1988].
Основными
веществами,
обусловливающими характерный запах у Stephanotis были метилбензоат, линалоол и 1нитро-2-фенилэтан, у Hoya — линалоол, 1,8-цинеол, β-пинен, изопентанол, α-пинен и
метилсалицилат. Наблюдалась определенная периодичность выделения веществ: у
Odontoglossum максимум приходился на дневные часы, а у Hoya — на вечерние
[Altenburger, Matile, 1990]. Эвгенол и метилэвгенол являются аттрактантами для ряда
насекомых [Ladd et al., 1975; Gunningham et al., 1975].
Добсон и др. (Dobson et al., 1987) исследовали летучие соединения цветков Rosa
rugosa и пыльцы Rosa canina (табл. 17). Газообразные соединения цветков и пыльцы
отличались
различным
составом
алифатических
углеводородов,
терпеноидов,
ароматических соединений. Основная часть летучих вешеств была сосредоточена в
наружной маслянистой оболочке. Летучие соединения двух разных видов пыльцы видов
Rosa rugosa и Rosa canina содержали только несколько общих компонентов. Таким
образом, пыльца разных видов имеет характерный аромат, отличающийся от аромата
целых цветков и листьев [Flamini et al., 2003], который воспринимается как людьми, так и
насекомыми. Аромат пыльцы - это древнее приспособление для привлечения
175
посещающих пветок насекомых. Пчелы различают аромат пыльцы, и элементы летучих
компонентов этого аромата есть в их продукции. Подробно связь цветочного аромата и
поведения насекомых- опылителей описана в ряде публикаций Добсона с соавторами
[Dobson,1994; Dobson et al., 1996].
Несколько необычен состав летучих масел лука Allium сера [Collin et al., 1986; Collin
and Britton, 1993]. В его состав входит 82 компонента, среди них наряду с обычными
соединениями, представленными спиртами, альдегидами и кетонами, присутствуют
сульфиды, тиоланы, фураноны и др. Среди серосодержащих компонентов 23—30%
составлял дипропиловый дисульфид [Kameoka et al.,1984]. Он образуется из цистеина и
метакрил–КоА [Collin and Britton, 1993]. Сульфиды подобного типа (диметил дисульфид,
Таблица 17. Идентифицированные соединения летучих выделений цветков и пыльцы рода Rosa, в
% от наибольшего пика хроматограммы-масс-спектрограммы [Dobson et al., 1987; Dobson, 2006].
Соединение
Rosa rugosa
Цветки
Пыльца
Терпеноиды и их производные
Транс-β- оцимен
Х
6-Метил-5-гептен-2Сл
ХХ
ол
Геранил ацетон
ХХХ
Нераль
ХХ
Гераниаль
Сл
ХХХ
3-Метил-1-бутанол
ХХ (зл)
Цитронеллол
ХХХ
Нерол
ХХХ(зл)
Сл
Гераниол
ХХХ
ХХ
Цитронеллилацетат
ХХ
Нерилацетат
Сл
ХХ
Геранилацетат
ХХХ
Алифатические углеводороды, альдегиды и спирты
Пентадекан
Х (зл)
ХХ
2-Ундеканон
ХХХ
2-Тридеканон
Х
ХХХ
2-Пентадеканон
ХХ
Тетрадеканаль
ХХХ
Гексадеканаль
Х
1-Пентанол
ХХ (зл)
1-Гексанол
ХХ
3-Гексенол
Х
Уксусная кислота
Сл
Сл
Гексилацетат
Х
3-Гексенилацетат
ХХ
Тетрадецилацетат
ХХХ
Гексаадецилацетат
Сл
Ароматические соединения
Бензиловый спирт
ХХХ
β-Фенилэтанол
ХХХ
ХХХ
Метилэвгенол
ХХХ
ХХХ
Эвгенол
ХХ
ХХ
β-Фенилэтилацетат
Сл
ХХ
Rosa canina
Пыльца
Х
ХХ
Х
ХХХ
Х< 4 %; XX > 4 % < 20 %; XXX > 20 % от наибольшего пика, сл – следы, (зл) - в зеленых
образцах.
176
диметил трисульфид) и n – С10-С13 – алканы найдены также у водных или болотных
растений, таких например как Hydrosme rivieri Eng. (сeм. Аraceae) [Stransky and Valterova,
1999]. Диметилолигосульфиды являются главными компонентами ароматов у ароидных
растений Sauromatum guttatum и Phallus impudicus [Borgkarlson et al., 1994].
В составе летучих веществ сельдерея Apium graveolens (сем. Umbelliferae)
обнаружено 9 новых, ранее не изученных компонентов [Macleod et al., 1988]. Из них 3
компонента составляли примерно 70 % от общего числа газообразных экскретов: апиол 23 % или 4, 27 мкг/ г сырой массы, 3-бутилфталид - 22 % или 3,9 мкг/ г сырой массы, 3бутилтетрагидрофталид или седанолид 24 % или 4,27 мкг/г сырой массы. Два последних
компонента (Рис.78) обладают сильным ароматом, который присущ сельдерею. Все три
компонента обнаружены также в листьях петрушки Petroselinum Hoffm. и, вероятно,
характерны для семейства Umbelliferae.
Рис.78. Компоненты летучих выделений сельдерея Apium spp. 1) 3-бутилфталид, 2) 3 бутилтетрагидрофталид (cеданолид). Bu – бутирил.
Cмеси
летучих
веществ,
выделяемых
бурыми
водорослями,
состоят
из
диктиоптеренов (они являются аттрактантами мужских гамет), сесквитерпенов и
длинноцепочечных углеволородов [Kajiwara et al., 1993]. Характерный запах океана
определяется именно этими соединениями.
О суммарном количестве выделяемых растениями соединений имеется лишь
немного сведений. 3.Н. Брянцева [1951] приводит данные, согласно которым в пересчете
на 100 г сухого вещества листьев грецкий орех Juglans regia выделяет 2,16-1,87 мг/ч
органических веществ, сосна крымская Pinus pallasiana - 1,50 -1,30, а самшит Buxus —
0,4—0,22 мг/ч. Следовательно, за период вегетации растения выделяют примерно 0,5—4 г
органических соединений на 100 г сухого вещества. По другим данным (Артемьева, цит.
по: [Токин, 1980а]), 1 га лиственного леса выделяет за сутки в атмосферу 2 кг летучих
органических веществ, а хвойного - 5 кг. Близкие к ним данные получены В. В.
Протопоповым и Г. Н. Черняевой [1967]. Летучие органические вещества обнаружены
также вблизи крон древесных растений. М. В. Колесниченко [1976] приводит следующие
177
данные: в 1 м3 воздуха около крон 40-летних деревьев Fraxinus и Quercus cодержится
летучих веществ столько, сколько эквивалентно около 13 мг углерода, а под пологом леса
в разных районах нашей страны эта цифра составляет 10—30 мг/м3. По расчетам Юнге
[1965], ароматические кусты шалфея Salvia, произрастающие в юго-западной части
Америки, могут продуцировать до 2 х 106 т/год летучих органических веществ. В
масштабах биосферы эти цифры еще более значительны. Вент [Went,1960] подсчитал, что
биосферой за год высвобождается
108 т терпеноподобных или
в атмосферу
слабоокисленных углеводородов.
4.3. КОМПОНЕНТЫ ГАЗООБРАЗНЫХ ЭКСКРЕТОВ
4.3.1. Короткоцепочные углеводороды
Помимо
этилена,
который
выделяют
все
живые
растительные
ткани
и
который присутствует во внутреннем воздухе растений, в составе растительных экскретов
обнаружены и другие представители углеводородов. Г. В. Поруцкий с сотр. [1962] в
выделениях льна Linum и колосков пшеницы Triticum нашли этилен, пропилен,
изобутилен и бутилен. Этилен и пропилен обнаружены также в выделениях стерильных
семян хлопка Gossypium, гороха Pisum sativum и желтой сосны Pinus flaveolus (Vancura,
Stozky, 1976]. Этан был идентифицирован в газовой фазе культуры тканей моркови
Daucus carota и табака Nicotiana tabacum [Thomas, Murashige, 1979].
Каллюс культуры ткани риса Oryza продуцирует не только СО2, но и этанол, этилен,
небольшое количество ацетальдегида и этана [Adkins et al., 1990]. Все это указывает на
возможность образования короткоцепочечных углеводородов неспециализированными
клетками растений.
В
зависимости
от
вида
растений
состав
выделяемых
олефинов
может
значительно изменяться. Так в выделениях листьев яблони Malus domestica, по данным Г.
В. Поруцкого с сотр. (1962), преобладал этилен, у груши Pyrus communis — пропилен.
Представители семейства пасленовых Solanaceae в большом количестве выделяли
бутилен, а злаковые Gramineae и мальвовые Malvaceae —этилен. А. С. Лучко и др. [1964]
обратили внимание на изменение состава непредельных углеводородов, продуцируемых
плодами зеленого гороха Pisum sativum на разных стадиях их формирования.
Плацентарный период плодообразования характеризовался выделением пропилена, а
период формирования семян — выделением этилена.
в
В
интактных
столь
малых
растениях
количествах,
низкомолекулярные
что
изучить
их
углеводороды
биологические
выделяются
эффекты
не
представляется возможным. В искусственно составленных смесях установлено, что
178
физиологическая активность углеводородов этиленового ряда быстро падает с
увеличением длины цепи.
4.3.2. Изопрен и терпенонды
Изопрен. Изопрен (2-метилбутадиен-1,3) был обнаружен в летучих выделениях растений
Г. А. Санадзе [1964] и Расмюссеном [Rasmussen, 1970]. Последующие работы [Санадзе и
др., 1972; Rasmussen, Jones, 1973; Jones, Rasmussen, 1975; Tingey et al., 1981; Loretto and
Sharkey, 1990; Sharkey and Yeh, 2001] показали, что изопрен — продукт нормального
метаболизма растений. Он является частым компонентом атмосферы и активным
участником озонолиза [Hartikainen et al., 2009; Laothawornkitkul et al., 2009]. Выделение
изопрена зависит от внешних условий - света, концентрации кислорода и углекислого
газа в воздухе и др. [Rasulov et al., 2009].
У широкого круга растительных организмов, включая зерновые культуры,
кустарники, деревья, была определена скорость выделения изопрена [Evans et al., 1982].
Из 54 исследованных видов 37 выделяли изопрен. Скорость выделения при 28°
колебалась от 0 до 38,5 мкг С на г-1 ч-1. Выделение изопрена происходило только на свету,
причем через 1 мин после начала освещения, и заканчивалось через 1 мин после
выключения света (Rasmussen, Jones,1973]. Скорость образования газа зависела от
видовых особенностей растений, возраста листьев и температуры (табл.18).
Таблица 18. Скорость выделения изопрена листовыми дисками древесных растений,
10-6 (в мл см -2мин-1) [Rasmussen, Jones, 1973]
Температура,оС
Quercus
borealis
Eucalyptus
gunii montana
Hamamelis jelena
старые растения
молодые растения
15
0,15
0,10
0,10
0,09
25
0,65
0,58
0,54
0,95
35
2,35
1,82
1.67
3,20
40
2,49
1,94
2,21
4,40
45
1,58
0,14
1,72
3,90
У древесных пород Quercus borealis, Eucalyptus gunii montana, Hamamelis jelena
максимальное образование изопрена наблюдалось при 40°,а минимальное — при 15°. При
оптимальной температуре молодые растения выделяли больше изопрена, чем старые.
Скорость образования изопрена зависела также от концентрации СО2 в окружающем
воздухе [Санадзе, 1964]. С повышением концентрации углекислоты листья тополя Populus
balsamifera и белой акации Robinia pseudoacacia выделяли меньше изопрена, и при
179
насыщающих концентрациях углекислоты выделение газа прекращалось. Взаимодействие
CO2- изопрен оказывает прямое влияние на состояние экосистемы [Arneth, 2007].
Необходимость пониженных концентраций CO2 для синтеза изопрена подтверждена
в опытах более позднего периода [Санадзе и др., 1990б] с культурой ткани мезофилла
листьев. При значительном повышении содержания CO2 вследствие высокой скорости
дыхания отмечена устойчивая потеря способности к биосинтезу и выделению свободного
изопрена. При исследовании выделения
изопрена y Populus tremuloides была
подтверждена зависимость выделения изопрена от температуры и газового состава среды
[Monson, Fall, 1989]. Выделение изопрена не зависело от проводимости устьиц и могло
осуществляться через кутикулу [Monson, Fall, 1989]. В работах, посвященных изучению
путей образования этого газа, было показано [Санадзе и др., I972], что изопрен является
одним из продуктов фотосинтеза, для образования которого требуется высокая
интенсивность света, высокая температура и постоянная концентрация CO2. Фотосинтез в
пластидах – источник этого газа [Санадзе, 1969; 2010]. Полагают, что изопрен и другие
изопреноиды образуются в ответ на высокотемпературный стресс [Sharkey and Yeh, 2001;
Schnitzler et al., 2010].
В 1987 г. обнаружено [Tingey et al., 1987], что изопрен выделяют не только
покрытосеменные и голосеменные растения, но и мхи. Этот процесс зависит от вида
растения и температуры (табл. 19). На свету мхи Dicksonia antarctica и Thelypteris kunthii
Таблица 19. Скорость выделения изопрена (в нмоль м-2 с -1), дыхания (в нмоль СО2 м-2 с -1)
и фотосинтеза (в мкмоль м-2 с -1) мхами [Tingey et al., 1987]
Процесс
Темнота
Выделение
Изопрена
Дыхание
Свет
Выделение
Изопрена
Фотосинтез
Температура,
'С
Dicksonia
antarctica
Thelypteris
decursive-pinnata
Thelypteris kunthii
23
32
23
32
0,10
0,72
0,66
0,91
0,03
0.06
0,83
0,97
0,01
0,02
0,32
1,43
23
32
130
190
355
345
500
375
23
32
75
100
275
115
155
200
образуют от 130 до 500 нмоль м-2-с-1' изопрена. В темноте изопрена образуется в 100-1000
раз меньше, чем на свету. Количество образующегося изопрена составляет от 0,02 до
2,6% от общего углерода, фиксированного на свету в виде CO2. Джонс и Расмуссен [Jones,
Rasmussen, 1975] предложили биосинтетический путь образования изопрена (Рис.79).
180
Рис. 79. Предполагаемый биосинтетический путь образования изопрена. Построено по
данным из работ [Sanadze, 1990; Jones and Rassmussen, 1995].
Согласно этим представлениям, исходным соединением в биосинтезе изопрена
является ацетил-КоА, две молекулы которого превращаются сначала в ацетоацетил-КоА;
после чего в результате присоединения еще одной ацильной единицы возникает 3-окси-Зметил-глутарил-КоА, соединение с разветвленной цепью, состоящее из 6 атомов углерода.
Это соединение служит ключевым промежуточным продуктом при биосинтезе изопрена.
Следующий этап состоит в превращении З-окси-3-метилглутарил в мевальдиновую
кислоту. Это восстановительный процесс, зависимый от НАДФН. Мевальдиновая кислота
далее восстанавливается до мевалоновой кислоты, являющейся первым продуктом в цепи
реакций, свойственных исключительно метаболизму изопреноидов. Затем происходит
фосфорилирование мевалоновой кислоты с образованием фосфомевалоновой кислоты,
которая вновь фосфорилируется и превращается в пирофосфомевалоновую кислоту. Далее
карбоксильная группа пирофосфомевалоновой кислоты удаляется в виде CO2, происходит
отщепление воды и образование двойной связи. Образуется изопентенил дифосфат
(изопентилпирофосфат), который является предшественником изопрена [Cанадзе, 2004;
181
2010]. Недавно предложен новый путь биосинтеза изопреноидов, где изопрен
синтезируется в хлоропластах в деоксиксилозофосфат метилэритритол 4-фосфатном
биосинтетическом пути [Lichtenthaler, 1999; Sharkey and Yeh, 2001]. Также выделены
ключевой фермент образования изопрена изопренсинтаза и его ген [Sasaki et al., 2005].
В 1990 году обнаружено [Hewitt et al., l990], что листья травянистого растения
арундо тростникового Arundo donax выделяют изопрен, причем выделение газа не зависит
от фотодыхания, но зависит от фотосинтеза. Это было ранее показано Г.А Санадзе с сотр.
[1975] для других видов растений, поскольку синтез изопрена - светозависимая реакция.
Как источник энергии для этого синтеза также необходим АТФ. Исходным соединением
для синтеза изопрена, как и многих других соединений, является ацетил-КоА, который
возникает из пирувата (см. раздел 3.6, Рис.55). В хлоропластах, как полагают [Cанадзе и
др., 1990в] существует тесная связь между фотосинтетическим метаболизмом углерода и
синтезом ряда соединений, образующихся из ацетил-КоА, например жирных кислот,
полипренолов, каротиноидов и др. веществ. При ингибировании синтеза этих соединений
и фотосинтетического усвоения CO2 возникает временный избыток ацетил-КоА
(например, при гликолитическом образовании пирувата), который согласно гипотезе
Санадзе [1990] может увеличить скорость образования и выделения изопрена. Однако,
еще в 1975 г было показано [Jones and Rassmussen, 1975], что у ряда растений, в том числе
Hamamelis и Quercus, интермедиаты фотодыхания гликолат и глицин включаются в
изопрен даже в большей степени, чем ацетат или мевалонат. Возможно, что такая же связь
между выделением изопрена и фотодыханием существует и у листьев осины Populus
tremula и некоторых других видов растений [Monson, Fall, 1989]. Таким образом, синтез
изопрена может, по-видимому, происходить как из ацетил-КоА, через мевалонат до
изопентилпирофосфата или через гликолат.
Поскольку изопрен - продукт нормального метаболизма фотосинтезирующих
тканей, можно полагать, что он присутствует и во внутреннем воздухе ассимилирующих
тканей, хотя до последнего времени он был найден только в окружающем растение
воздухе. Попытки обнаружить его во внутреннем воздухе, по-видимому, еще не
предпринимались. В последние годы двадцатого века появились сведения [Gelmont et al.,
1981], что изопрен присутствует в воздухе, выдыхаемом человеком и некоторыми
животными. В газах, выделяемых в процессе дыхания, обнаружены также этан и пентан,
которые являются продуктами перекисного окисления жирных кислот. Но главным газом
все же является изопрен. В сутки один индивидуум выделяет 2 -4 мг изопрена. Таким
образом, изопрен выделяется как растительными, так и животными организмами. За
182
исключением транспортных и промышленных выбросов в воздухе, основными
источниками этого газа в биосфере являются растения.
Интересные данные о содержании изопрена в атмосфере лесов Амазонки приводят
Рассмюссен и Кхахил [Rassmussen and Khahil, 1988]. Изопрен в значитальных количествах
выделяется тропическими лесами, и продукция газа осуществляется весь год. Наибольшее
количество изопрена по объему содержится под пологом леса, где достигает 8 частей на
биллион частей воздуха. С повышением высоты до 300 м над землей концентрация газа
составляет всего 1-2 части на биллион. В низких слоях атмосферы концентрация изопрена
подвергается сильным изменениям. Больше всего его днем, максимум приходится на
середину дня, и очень мало содержится ночью. Глобальное выделение изопрена
рассчитанное по выделению этого газа листьями растений составляет 3,5х 10 14 т углерода
в год.
Интерес к выделению изопрена растениями обусловлен тем, что этот углеводород
играет
главную
роль
в
фотохимическом
образовании
озона
в
тропосфере
урбанизированных районов [Trainer et al., 1987, Chameides et al., 1988]. Кроме того
изопрен участвует в образовании СО, оксигенированных углеводородов и органических
кислот [Jacob, Wofsy 1988]. Оцениваемая глобальная эмиссия изопрена очень велика
порядка 350-400 х 10
метана 300-400 х 10
12
12
т углерода в год. Эта величина сопоставима с величинами для
т углерода в год [Zimmerman et al., 1978; Rassmussen, Khahil, 1988;
Cicerone, Oremland, 1988]. Оценка влияния изопрена на атмосферный состав газов также
проведена в модельных системах [Grote and Niinemets, 2008].
Терпеноиды. Широко распространены в природе и производные изопентилпирофоcфата терпеноиды, составляющие основную часть летучих выделений хвойных растений
[Степанов, 1972; Yokouchi, Ambe, 1984; Степень, Сухинин, 1985], эфирного масла шалфея
Salvia leucophylla и полыни Аrtemisia californica (Muller, 1965]. Полагают, что терпеноиды
являются нормальными компонентами растительных клеток и что синтез терпенов могут
осуществлять обычные неспециализированные клетки. Последнее подтверждается
опытами на культурах изолированных тканей. Сообщается [Berlin et al.,1984], что клетки
культуры тканей Thuya occidentalis выделяют большое количество монотерпенов (до 3 мг
на l г сухого веса за сутки).
В составе выделений были обнаружены α-пинен, β-пинен, мирцен, лимонен и
терпинолен.
Продукция
монотерпенов
тканями
розмарина
и
лаванды
показана в табл. 20. Ее данные подтверждают видовую специфику состава монотерпенов и
зависимость их содержания от степени дифференцировки ткани. Наиболее интенсивно
183
продукция монотерпенов осуществляется зрелыми листьями по сравнению с культурой
ткани и проростками.
Таблица 20. Содержание монотерпенов в разных тканях растений [Webb et al., 1984].
Ткань
Монотерпены, мкг/г сырой массы
α-пинен
β-пинен
1,8-цинеол
β-оцимен
Rosmarinus officinalis
Культура
ткани
Проростки, 5 дней
0,18
4,90
0,3
24,0
6,2
—
Лист зрелый
140,00
150,0
690,0
—
Lavandula angustifolia
Культура ткани
—
0,7
—
0,7
Проростки
—
5,0
67,0
—
60,0
85,0
350
Листья
Примечание: (—) - < 10-4 мкг/г.
Синтез терпенов происходит в пластидах. В железках экзокарпия фруктов Poncirus
trifoliata он осуществляется в хлоропластах (Heinrich et al., 1980]. Лейкопласты также
способны к синтезу монотерпеновых углеводородов, поскольку обладают полной
ферментативной системой для синтеза изопентилпирофосфата — предшественника
терпенов [Gleizes et al.,1983]. Выделенные из экзокарпа Citofortunella mitis лейкопласты
были способны синтезировать предшественники терпенов. Процесс начинался с ацетилКоА и до образования мевалоновой кислоты проходит те же этапы, что и изопрен (см. Рис.
79). Затем продолжается обычным для терпеноидов путем (см. Рис. 55). В цветках синтез
монотерпенов происходит в хромопластах. Об этом свидетельствуют опыты с
хромопластами, выделенными из цветков нарцисса желтого Narcissus pseudonarcissus,
которые
синтезировали
из
меченого
[1-14C]
изопентилдифосфата
и
[1-2H2]
изопентенилдифосфата α-пинен (2,8 %), мирцен (56,4 %), линалоол (22,9 %), Е-оцимен (17,
1 %) [Gleizes et al., 1983].
Терпеноиды составляют основную массу летучих выделений хвойных растений и
легко обнаруживаются в воздухе вблизи них. Насыщение воздуха терпенами зависит от
ряда факторов и при определенных условиях может достигать значительных величин
[Степанов, 1972; Yokouchi, Ambe,1984; Степень, Сухинин, 1985]. Выявлена зависимость
продукции терпенов от видового состава насаждений.
184
Исследования, проведенные в Сибири [Степень, Сухинин, 1985], показали, что
количество терпеновых производных снижается в ряду кедр Cedrus > сосна Pinus > пихта
Abies > ель Picea. Максимальное количество соединений найдено под пологом
молодняков, минимальное — в спелых насаждениях. Среди терпенов идентифицировано
15 компонентов, которые содержались под пологом всех изученных растений.
Доминирующим соединением был α-пинен. В то же время отдельные компоненты были
характерны только для определенных видов: туйен, α-фенхен, α-фелландрен характерны
лишь для ели Picea, трициклен — для сосны Pinus. Таким образом, существует
возможность значительного насыщения воздушной среды хвойных пород летучими
терпеновыми соединениями, среди которых имеются и видоспецифические вещества.
Ароматы цветков растений чаще всего характерны для выделений эфирных масел,
обогащенных терпеноидами, преимущественно монотерпенами (см. Главу 3). Но при
цветении некоторые представители семейства кактусовых (Cactaceae) обладают запахом
земли или плесени, обусловленным выделением сесквитерпеноида дегидрогеосмина
[Schlumpberger et al., 2004].
Поскольку выделение монотерпенов зависит от температуры и освещенности
(Yokouchi, Ambe, 1984; Yokouchi et al., 1983], в сосновом лесу наблюдаются сезонные
изменения концентрации монотерпенов: ниже зимой и выше летом и осенью. Небольшие
колебания зависят от изменения температуры. Наиболее высокое количество α-пинена
наблюдалось в августе, октябре и ноябре. Средняя концентрация в мае составляла 0,12
частей на миллион [Yokouchi et al., 1983]. Выделение монотерпенов изменяется и в
зависимости от освещенности [Yokouchi, Ambe, 1984]. Основная масса монотерпенов,
выделяемых 2-летними саженцами Pinus, состояла из α- и β-пинена, мирцена и βфелландрена. Максимум выделения приходился на полуденные часы, т. е. зависел от
освещенности. Отсюда видно, что в количестве летучих выделений отмечаются суточные
и сезонные изменения.
Японские исследователи [Tanaka et al., 1989] обнаружили положительное влияние
красного света на накопление терпеновых соединений у этиолированных проростков
тимьяна Thymus vulgaris. При этом содержание карвакрола и цимола увеличивалось в 2
раза, а терпинена и тимола в 3-4 раза при облучении проростков в течение 48 часов. По
мнению авторов, это наблюдение указывает на рецепторную природу фоторегуляции
образования терпеноидных соединений и участия в этом явлении фитохрома.
В ряде работ [Mihaliak, Lincoln, 1989] показана зависимость синтеза терпеноидов от
азотного питания растений. Концентрация моно- и сеcквитерпенов в растениях
Heterotheca subaxillaris, выросших в условиях недостатка азота выше, чем у азот-
185
обогащенных образцов. Углерод для синтеза терпеноидов происходит в процессе
фотосинтеза из СО2 или и из фотосинтетата при транспорте его к молодым листьям из
старых.
На
этом
основании
авторы
построили
гипотезу,
согласно
которой
углеродсодержащие терпены образуются при ограничении азотного питания.
У ряда хвойных растений была определена скорость выделения монотерпенов
[Evans et al., 1982]. Она составляла от 0,01 до 3,53 % мкг С на г-1ч-1. По данным
Циммермана [Zimmerman et al., 1978] продукция терпенов растительностью в США
составляет 4, 8 х 10 14 т углерода в год.
4.3.3. Альдегиды и кетоны
Обширной, хотя еще и малоизученной группой растительных экскретов являются
альдегиды. Поскольку альдегиды, как и другие летучие вещества выделяются из растения
в очень малых количества, то для их разделения я идентификации используются
высокочуствительные методы газовой хроматографии и функционального качественного
анализа. С помощью этих методов обнаружено присутствие альдегидов в воздухе,
окружающем растения при выращивании их в замкнутых камерах [Санадзе, 1961б;
Дадыкин и др., 1967]. Продукты внутриклеточного метаболизма могут перегоняться с
водяным паром, что относится и к альдегидам. В составе транспирационной воаи,
собранной в природных условиях со взрослых деревьев, обнаружены этаналь и пропаналь
[Рощина, 1971]. Во внутреннем воздухе растений обнаружен масляный альдегид [Рощина,
1974]. Валерьяновый и масляный альдегиды найдены в конденсатах листьев брусники
Vaccinium vitis idaea [Скворцов, Смирнова, 1972]. Ацетальдегид, ацетон, пропаналь,
гексаналь, бензальдегид идентифицированы в составе летучих веществ сои Glycine soja
[Nunomura et al., 1976]. Стерильные прорастающие семена гороха Pisum sativum, фасоли
Phaseolus vulgaris, кукурузы Zea mays, сосны болотной Pinus palustris выделяют этаналь и
формальдегид [Vancura, Stotzky, 1976]. Выделение альдегидов семенами начинается с
появлением первого корешка (табл. 21), и наибольшая скорость выделения наблюдается;
от 24 до 48 ч.
Таблица 21.Альдегиды, выделяющиеся прорастающими семенами (в мкг/1000 семян [Vancura,
Stotzky, 1976].)
Дни после посева
1
2
3
4
5
6
7
Pisum sativum
2267, 9
8507,1
3839,4
228,5
35,6
30,2
0,0
Сucumis sativus
205,4
530,4
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Pinus palustris
46,4
9,7
0,9
0,0
0,0
0,0
0,0
Pinus caribaea
25,0
6,2
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
186
Альдегиды, по-видимому, могут образовываться неспециализированными клетками
растений, поскольку они обнаруживаются в газовой фазе тканевых культур. Ацетальдегид
был найден в тканевых культурах 25 видов растений [Thomas et al., 1979]. При анализе
летучих выделений 3-недельной культуры каллюса табака Nicotiana tabacum среди других
соединений найдены формальдегид и ацетальдегид [Gaal, 1984].
Пути синтеза альдегидов в растениях мало изучены. Известны лишь общие
направления, представленные на картах-схемах Дегли и Никольсона [Дегли, Никольсон,
1973]. На Рис. 80 показано, что субстратами для образования низкомолекулярных
альдегидов могут быть соединения, содержащие аминогруппы, - амины и аминокислоты.
Реакция протекает по уравнению
R — CH2NH2 + Н2О+ О2 = R — СНО + NНз + Н2О
и ее катализируют аминооксидазы или аминоксидоредуктазы (КФ 1.4.3.4) и (КФ 1.4.3.6),
содержащие в активном центре соответственно флавин и пиридоксаль. Например, в
присутствии полифенолоксидазы (КФ 1.14.18.1) в экстрактах из зеленых листьев чая Thea
sinensis, бобов кофе Coffea arabica и какао Theobroma cacao из аланина, валика, лейцина,
изолейцина, метионина образуются ацеталь, изомасляный альдегид, изовалерьяновый
альдегид, 2-метилбутаналь, метиональ, фенилуксусный альдегид [Motoda, 1979].
Поскольку некоторые аминокислоты могут использоваться для образования альдегидов,
последние могут рассматриваться как продукты белкового распада. Есть данные, что в
семенах альдегиды специфически связаны с белком и при нагревании выделяются из них
Рис.80. Пути синтеза альдегидов [Рощина В.Д., Рощина В.В., 1983]
187
[Chiba et al., 1979]. Субстратом для образования альдегидов могут служить также спирты
R -СН2OН + НАД(Ф) = R-СНО + НАД(Ф)Н + Н+
при участии ферментов алкогольдегидрогеназ или алкоголь НАД (НАДФ) окcидоредуктаз
(КФ 1.1.1.1, КФ 1.1.1.2 и КФ 1.1.7.1), катализирующих эту реакцию. Два первых фермента
универсальны, третий — более активно катализирует образование альдегидов с числом
атомов углерода > 4. Образование альдегидов из спиртов может также катализировать
фермент алкогольдегидрогеназа (КФ 1.1.9.9.8), в котором, вместо НАД (НАДФ),
принимают участие другие акцепторы электронов.
Некоторые авторы [Hatanaka et al., 1978a,b; 1989] полагают, что, кроме указанных
путей, образование альдегидов возможно из органических кислот, при этом процесс
катализируется специальной ферментной системой (Рис.81). Так в побегах райграса
Lolium регеnne обнаружены альдегиды p-оксибензойной. ванилиновой, сиреневой кислот
[Hartley, Buchan, 1979].
Субстратом для образования альдегидов и спиртов при повреждении мембран
служат линолевая и линоленовая кислоты, как видно на рис.81 [Hatanaka et al., 1978].
Кроме того, показано неэнзиматичеекое образовавке альдегидов n-гексаналя к 12 гидрокси–2Е-додеценаля фракпней изолированных хлоропластов чая Thea sinensis из
Рис.81. Биосинтез С6 - альдегидов и спиртов из линолевой и линоленовой кислот
[Hatanaka et al., 1978]: Е1 - липолитическая ацилгидролаза, Е2 – 1- энзиматическая
система, продуцирующая С6 – альдегиды, Е3 – ферменты и или неэнзиматические
факторы, Е4 – алкогольдегидрогеназы
ненасыщенных алкоголей С18 путем изомеризации [Hatanaka et а1., 1989]. Образование С
6-ненасыщенных
альдегидов типа гексеналей доходит до 208-I524 мкг/г сырой массы
ткани и выше в зеленых тканях.
188
У микроорганизмов показан путь образования ацетальдегида и пропаналя из
пирувата в процессах уксусного и пропионового брожений [Лукнер 1979]. Таким образом,
присутствие альдегидов в растениях и их выделениях, вероятно, обусловлено тем, что они
являются универсальным интермедиатами общего метаболизма, а также субстратами для
образования органических кислот и спиртов [Дурмишидзе, 1977].
Помимо альдегидов в составе растительных экскретов обнаружен ацетон. Морфи
[Murphy, 1985] показал, что прорастающие семена фасоли лимской Phaseolus limensis, сои
Glycine max, арбуза Citrullus lanatus, подсолнечника Helianthus annuus и три вида сосны
(Pinus pinea, Pinus lambertiana, Pinus edulis) выделяют ацетон. Количество выделенного
ацетона было особенно велико у видов с высоким содержанием липидов, и максимальное
количество его составляло 4 х 10-6 М/г сухой массы семян. Предполагается, что путь
образования ацетона такой же, как у животных, т. е. он образуется из ацетоацетата в
условиях кетозиса жирных кислот [Мецлер, 1980]. Ферментом, катализирующим реакцию,
является ацетоацетатдекарбоксилаза (КФ 4.1.1.4).
Обладают ли альдегиды и кетоны биологическим действием и могут ли они
принимать участие в биохимическом взаимодействии организмов? В пользу такого
предположения свидетельствуют многочисленные факты. Наиболее физиологически
активен и токсичен для человека пропионовый альдегид, предельно допустимое
содержание которого в атмосфере помещений не должно превышать 1 мг/м3. Допустимое
содержание ацетальдегида в воздухе намного больше — 5 мг/м3 [Быховская и др., 1966].
Насыщенные альдегиды обладают ингибирующим действием на ряд физиологических
процессов растений и микробов. Так 1 мМ формальдегида или ацетальдегида необратимо
ингибирует клеточное деление Escherichia coli, тормозит или останавливает прорастание
семян и рост проростков различных растений [Колесниченко, 1978; Schauenstein et al.,
1977]. Ацетальдегид в концентрациях > 1мМ угнетает фотосинтез [Колесниченко, 1976].
Изучено действие алканалей и на клеточное дыхание. Формальдегид ингибирует
окисление
сукцината,
глутамата,
α-оксиглутарата
и
пирувата,
сопряженное
с
фосфорилированием [Schauenstein et al., 1977]. Кроме того, алканали подавляют АТРазу и
обращение АТР электронного транспорта в митохондриальных частицах. Другие
альдегиды (ацеталь, пропаналь, изобутаналь, изопентаналь) вызывают изменение
окислительных процессов в митохондриях, действуя на соответствующие дегидрогеназы и
метаболизм пирувата. Эти эффекты частично обратимы. Ацетальдегид необратимо
ингнбирует нитрогеназу, гидрогеназу, СО2-фиксацию и рост цианобактерий Anabaena
cylindrica, но не действует на светозависимое поглощение О2 [Slatyer et al., 1983].
189
В
литературе
отмечено
также,
что
альдегиды
вызывают
резкие
сдвиги
водоудерживающей способности клеток и проницаемости цитоплазматических мембран
[Рощина В. Д., Рощина В. В., 1970; Рощина, 1974]. Токсическое действие альдегидов
связано с их способностью реагировать с аминными и сульфгидрильными группами
белков, вызывая их конформационные изменения [Schauenstein et al., 1977]. Однако сила и
характер воздействия зависят также от структуры, липофильности и полярных свойств
молекул. Наиболее реакционноспособным в ряду насыщенных алканалей является
формальдегид. По мере увеличения числа углеродных атомов ингибиторные свойства
альдегидов снижаются [Schauenstein et al., 1977].
Учитывая многочисленные биологические эффекты, вызываемые альдегидами,
можно полагать, что они играют определенную роль в аллелопатических взаимодействиях
растений. Растение — донор альдегидов, действуя на белки растения-акцептора, окажется
конкурентноспособным. С другой стороны, у растения-акцептора могут быть защитные
механизмы от такого воздействия. Например, растения могут включать усвоенные
альдегиды в свой метаболизм путем окислительно-восстановительных превращений,
образуя органические кислоты и спирты [Дурмишидзе, 1977].
4.3.4. Низкомолекулярные спирты
Низкомолекулярные спирты были обнаружены во многих растительных экскретах. Кроме
этанола, который выделяется в неизмеримо больших количествах, чем другие спирты,
были обнаружены бутанол, изобутанол, аллиловый и гексиловый спирты [Glinka,
Reinhold, 1962; Ракитина, 1970].
В интактных органах яблони и целых растений вигны Vigna savi, капусты Brassica
oleracea, латука Lactuca, обнаружены, кроме этаналя и ацетона, этанол, бутанол, метанол
[Masquetier, Vitte, 1967]. В.П. Дадыкин с сотр. [1967] провели изучение летучих
выделений тех овощных растений, которые представляются перспективными в
космических полетах. На хроматографе с использованием ионизационно-пламенного
детектора в составе газообразных выделений свеклы Beta vulgaris, моркови Daucus carota,
томатов Solanum lycopersicum и картофеля Solanum tuberosum было обнаружено около 10
различных соединений, среди них метанол и этанол. В корневых выделениях моркови и
картофеля, выращенных методом аэропоники, обнаружено вдвое меньше веществ, чем в
листьях тех же растений, но они содержали пропанол [Дадыкин и др., 1967].
С помощью газовой хроматографии пары этанола были обнаружены в воздухе,
извлеченном из побегов 6 видов деревьев, и в транспирацнонной воде тех же растений
[Рощина,1971; 1973a; 1974a]. Низкомолекулярные спирты найдены в воздухе, выделяемом
190
через чечевички [Чиркова, Гукман, 1972]. Кроме этанола, выделялись метанол, пропанол и
бутилен. Более высокомолекулярные спирты метилбутанол, гексанол обнаружены в
составе летучих выделений акации Acacia pulchella [Whitefield et al., 1981]. В выделениях
калифорнийского дуба Quercus agrifolia найдены гексанол, гексенол, терпинеол и др.
[Palma-Fleming, Kepner, 1983].
Появление в газоэкскретах древесных растений продуктов анаэробного брожения
обусловлено гипоксией, которая создается в тканях древесных растений вследствие
условий, лимитирующих содержание O2, или зависит от структуры, определяющей
транспорт этого газа. Подобные условия возникают в камбии древесных растений,
который отделен от воздуха внешней корой и вторичной флоэмой. Неудивительно, что
этанол обнаружен в камбии многих видов древесных пород [Kimmerer, Stringer, 1988].
Поскольку спирт также найден и в ксилемном соке, то полагают, что он освобождается из
камбия с транспирационным током, В камбии тополя Populus и ряда других растений
образование
этанола
алкогольдегидрогеназы
коррелировало
и
с
высокой
пируватдекарбоксилазы.
активностью
Наиболее
высокая
ферментов
активность
алкогольдегидрогеназы наблюдалась в мае. Таким образом, присутствие в камбии этанола
и ферментов спиртового брожения свидетельствует о том, что в условиях недостатка
кислорода аэробный тип дыхания ограничен
Этанол и ацетальдегид могут в анаэробных условиях появляться и в нормально
аэрируемых органах растений. В специальных опытах все 50 исследованных видов
древесных и травянистых растений в атмосфере азота выделяли этанол и ацетальдегид
[Kimmerer, MacDonald, 1987]. У тополя Populus листья продуцировали даже больше
этанола, чем корни. В отличие от древесных пород листья таких травянистых растений,
как кукуруза Zea mays и соя Glycine soja, выращенных в оранжерее в атмосфере N2
индуцировали мало выше указанных продуктов анаэробиоза. Затрудненная аэрация в
закрытых сосудах для культивировавшихся ткани вишни Prunus avium L. также приводила
к тому, что формируемые побеги начинали выделять этилен и СО2, концентрация
которого за 80 дней достигала 30 % [Righetti et al., l990]. В результате уже через несколько
дней инкубации культура начинала выделять этанол и ацетальдегид.
Метанол и этанол обнаружены в плодах цитрусовых [Lund et al., 1981]. Метанол
выделяется и древесными растениями [Folkers et al., 2008]. Таким образом, спирты могут
выделяться многими тканями растений. Однако основная часть, по-видимому, выделяется
через корневые системы. Вынос спирта через листья слабее примерно в 4 раза [Lund et al.,
1981]. Накопление этанола связано с апикальными частями корня, доступ кислорода к
191
которым затруднен из-за отсутствия межклеточников. По данным Боултона и Ериксона
[Bolton, Ericson, 1970], выделение этанола через корни составляет 1/5 часть общего спирта,
а через листья - 1/20. Спирт может транспортироваться из корней в листья с
транспирационным током.
Значительное количество летучих веществ, в том числе и низкомолекуляриые
спирты, может выделяться семенами и проростками. Выделение летучих соединений
начинается с появлением корешка и остается у большинства семян на высоком уровне от
24 до 48 ч. Органические летучие вещества были определены газохроматографическим
методом и составляли 5% атмосферы развивающихся семян. Этанол и метанол, наряду с
другими соединениями — уксусным и пропионовым альдегидом, формальдегидом,
муравьиной кислотой-, найдены в атмосфере замкнутых сосудов с семенами и
проростками фасоли Phaseolus vulgaris, гороха Pisum sativum, капусты Brassica oleracea,
кукурузы Zea mays, хлопчатника Gossipium sp:, огурца Cucumis sativus, редиса Raphanus
sativus, тыквы Cucurbita реро, томата Lycopersicon esculentum, сосны Pinus sylvestris, ольхи
Alnus sp [Vancura, Stotzky, 1976]. Полагают, что в процессе развития семени
функционируют гликолиз, цикл трикарбоновых кислот и пентозофосфатный цикл. Эти
процессы имеют неравное значение на всех этапах прорастания, и некоторые метаболиты,
возникающие в этих реакциях, попадают в окружающую среду. Выделение спирта и
альдегидов в процессе прорастания семян было подтверждено О. А. Берестецким с сотр.
[1978]. Выделение этанола, метанола и ацетона обнаружено у прорастающих семян
Phaseolus vulgaris [Doireau, 1972]. В составе газообразных летучих метаболитов
развивающихся семян и проростков наблюдаются качественные и количественные
различия между разнообразными видами растений, а также между покрытосеменными и
голосеменными растениями. Выделение спирта, по-видимому, при определенных
условиях может осуществляться любыми неспециализированными клетками растений.
Так наряду с другими летучими метаболитами, этанол постоянно продуцируется
тканевыми культурами растений. Этанол был обнаружен в газовой фазе культур 25 видов
растений, и кроме него среди газоэкскретов были идентифицированы также СО2, этилен,
этан, ацетальдегид [Thomas et al., 1979].
Накопление недоокисленных продуктов обмена связано, в основном, со слабой
обеспеченностью тканей кислородом и осуществляется в реакциях гликолиза (Рис.82). В
ходе гликолиза молекула глюкозы расщепляется ферментативным путем в 10
последовательных реакциях до 2 молекул пирувата. Пируват может использоваться тремя
способами: 1. включаться в цикл Кребса и окисляться до СО2 и Н2О, 2. восстанавливаться
до лактата в условиях анаэробиоза, 3. превращаться до этанола и СО2. При сочетании
192
условий, способствующих протеканию гликолиза,— ограничение доступа воздуха и
благоприятная температура — в тканях накапливается спирт, а также молочная кислота.
Продуцирование большого количества молочной кислоты редко встречается у растений.
Ее накапливают только некоторые виды, например горох Pisum sativum, картофель
Solatium tuberosum, рис Oryza sativa, пшеница Triticum vulgare, капуста Brassica oleracea, в
результате молочнокислого брожения. Процесс спиртового брожения начинается с
расщепления пирувата на СО2 и уксусный альдегид, который восстанавливается с
участием НАДН и алкогольдегидрогеназы, образуя спирт. Уксусный альдегид в
Pиc. 82. Образование ацетальдегида, этанола и лактата в условиях гипоксии (Fagerstedt, Crawford,
1986].
результате дисмутации, присоединяя кислород воды, частично окисляется до уксусной
кислоты. Водород из восстанавливаемого при этом НАД может переходить на
оставшийся уксусный альдегид, снова образуя спирт. Образующийся тем или иным путем
спирт не является конечным продуктом. Быстро включаясь в обмен, он может вступать в
реакции цикла Кребса. Добавленный этанол превращается в соединения типа
органических кислот, аминокислот, сахаров, летучих соединений, липидов, и т.д.
Отмечалось, что спирт, введенный в плоды помидоров Lycopersicon esculentum,
связывается
тканью
и
претерпевает
глубокие
превращения,
сопровождающиеся
образованием углекислоты и этилена [Гринева, 1975]. Несмотря на существование у
растений спиртового брожения в аэробных условиях, накопление спирта связано, в
основном, со слабой обеспеченностью тканей кислородом [Horton, 1985].
193
Биологические эффекты спиртов изучены недостаточно. Однако полагают, что
спирты оказывают влияние на физиологические процессы только в относительно высоких
концентрациях. Это подтверждается проведенными опытами [Petruzzelli, 1984], в которых
показана стимуляция прорастания семян сосны аллепской Pinus halepensis в темноте 0,5-1
%-м этанолом. Стимулирующее действие других спиртов на семена Rumex crispus
наблюдалось при концентрации метанола 0,5—2,0 М и пропанола 0,03—0,3 М [Taylorson,
1984]. Однако по другим данным [Taylorson, 1984]. ацетальдегид и этанол (0,1 М)
ингибировали прорастание тех же семян. Метанол в концентрации 1-4 % стимулировал
образование лимонной кислоты грибом Aspergillus niger, но снижал рост культуры гриба
[Georgieva, Aleksieva, 1990]
Ингибирующее действие спиртов на клетки и ткани растений отмечено Перата с
сотрудниками [Pеrata et al., 1986] в опытах с этанолом, который в концентрации 8,5 мМ
подавлял на 50% рост дисков топинамбура Helianthus tuberosus, снижал жизнеспособность
протопластов, изолированных из культивируемых клеток моркови Daucus carota, и в
концентрации 10 мМ в 10 раз снижал скорость эмбриогенеза по сравнению с контролем.
Известно также, что высокие концентрации спиртов и кетонов - метанола, этанола,
пропанола, бутанола и ацетона - оказывают влияние на энергетические процессы,
стимулируя АТРазную активность сопрягающего фактора при фосфорилировании
[Токсобаева и др., 1987].
4.3.5. Летучие амины
Аминоидные соединения способны выделять как неспециализированные, так и
специализированные секреторные клетки (см. также разделы 2.3.2 и 3.10). Летучие амины
- метиламин, этиламин, n-пропиламин, изопропиламин - выделяются в процессе роста
растений, находящихся на низших ступенях эволюционной лестницы. Амины выделяются
также клетками различных зеленых водорослей и цианобактерий [Клоченко и др., 1990].
Летучие амины в газоэкскретах высших растений легко обнаруживаются с помощью
фильтровальной бумаги, смоченной НС1. В присутствии аминов виден белый туман,
образованный солями аммония и соляной кислотой.
С выделением легколетучих соединений связан аромат цветков, который выполняет
функцию аттрактанта для насекомых опылителей и помогает им распознавать
определенные виды цветков, чей нектар или пыльца им нужны. Летучие амины, например,
обнаружены в конденсатах цветков некоторых видов семейства Агасеае (Табл. 22). Среди
них идентифицировано 16 соединений. Отдельные виды растений отличаются по составу
аминов. Аромат цветков семейства Агасеае обусловлен несколькими аминами и
свободным аммиаком. Особенный интерес представляет присутствие у Hydrosme rivieri
194
гистамина, который является биогенным медиатором у животных и растений и его
содержание составляет 1 мкл/мл. Аромат колдовской лилии Sauromatum guttatum
необычен тем, что в одном и том же цветочном запахе есть как сладкий компонент, так и
запах гниения, идущие из разных частей цветка [Skubatz et al., 1995]. Сладковатые
ароматы, как и многие другие запахи цветков, состоят из терпеноидов, включая лимонен и
α-пинен. Запах гниения также создается аминами и свободным аммиаком. Интересно, что
сладкий аромат распространяется маленьким булавовидным органом у трубки покрывала
соцветия, тогда как гнилостный запах - самим соцветием [Robacer et al., 1988].
Таблица 22. Летучие амины в конденсатах выделений цветков растений семейства Araceae [Smith,
Meeuse, 1966].
Соединение
Агматин
2-Аминоэтанол
Аммиак
Кадаверин
Диэтиламин
Диметиламин
Этиламин
1,6-гександиамин
Гистамин
Изоамиламин
Изобутиламин
Метиламин
1,2-Пропандиамин
Путресцин
Скатол
Триметиламин
Arum
dioscorides
Arum
italicum
+
Dracunculus
vulgaris
+
+
+
+
+
+
+
+
Hydrosme
rivieri
+
+
+
+
+
+
?
?
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Sauromatum
guttatum
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
Многие аминоидные соединения ароидных растений (Табл.23), обладающие
неприятным запахом разлагающегося белка, играют существенную роль в привлечении
насекомых опылителей и навозных жуков
Таблица 23. Состав запахов цветков при цветении ароидных растений (сем. Araceae) [Robacer et al.,
1988].
Вид
Аммиак
Arum
dioscoridis
A.italicum
+
Индол
?
Скатол
Триметиламин
+++
-
Число других
аминов
4
+
-
+
-
11
Dracunculus
vulgaris
+
++
-
+++
4
Sauromatum guttatum
+
+++
-
+
13
+ или -, присутствует или отсутствует, ++ и +++ много
К растениям с отталкивающим запахом, обусловленным летучими аминами,
относятся также борщевик обыкновенный Heracleum sphondylium, морозник вонючий
195
Helleborus foetidus и ароник пятнистый Arum maculatum, боярышник колючий Crataegus
oxyacantha и др. Анализ пахучих веществ этих растений выявил в их составе моноамины
от метиламина до гексиламина (Рис. 83).
Рис.83. Компоненты неприятного аминоидного запаха.
Компонентами смеси с неприятным запахом являются также скатол, индол и
алифатические органические кислоты.
Основной
путь
образования
аминов
состоит
в
декарбоксилировании
соответствующих аминокислот, например изоамиламина из лейцина, изобутиламина из
валина и т. д. Летучие амины могут снова вовлекаться в обмен и использоваться в
качестве строительного материала при синтезе различных азотистых соединений.
Особенно легко они используются для синтеза алкалоидов [Кретович 1971; Wink, 1998].
4.3.6. Окись углерода.
Выделение окиси или монооксида углерода СО (см. раздел 2.2.3) впервые было
обнаружено при анализе газового состава пневмоцист бурых водорослей [Langdon, 1917].
В 50-е годы способность выделять монооксид углерода (его также называют угарным
газом) обнаружена y водорослей [Chapman, Tocher, 1966] и у высших растений [Wilks,
1959; Bauer et al., 1979]. В Табл. 24 приведены количественные данные по выделению СО
высшими растениями и показано, что листья выделяют больше окиси углерода, чем
стебли. Экскреция СО необязательно свидетельствует о стрессе. Это явление часто
происходит в нормальных для растения условиях на свету и в присутствии кислорода.
Однако в 1987 году было показано [Siegel, Siegel, 1987], что грибы Agaricus
(шампиньоны), семена и проростки покрытосеменных растений способны выделять окись
углерода в темноте при выдерживании их в атмосфере с низким содержанием кислорода и
высоким - двуокиси углерода (Табл.25). В настоящее время мы обладаем некоторыми
сведениями о путях образования окиси углерода в растениях [Fisher and Lüttge, 1978; Tarr
et al., 1995]. Этот газ образуется на свету [Fisher and Lüttge, 1978; Seiler et al., 1978; Tarr et
al., 1995] и в темноте, а также без участия ферментов, так как нагревание ткани не
196
прекращает его выделение [Loewis, Delwiche, 1963]. На свету продукция монооксида
углерода существенно [Fisher and Lüttge, 1978; Seiler et al., 1978; Tarr et al., 1995] и в
темноте, а также без участия ферментов, так как нагревание ткани не прекращает его
Таблица 24. Выделение СО высшими растениями [Wilks, 1959].
Растение
Орган
СО, мг/100 г ткани
Axyris
Листья
0,2I2± 0,023
Стебли
0,022±0,002
Carya
Листья
0.003
Сedrus
Листья
0,368±0.014
Листья
0,248±0.039
Ipomoea
Листья
0,176 ±0,014
Lactuca sativa
Листья
0,001
Ligistrum
Листья
0. 487±0,029
Medicago sativa
Листья
2,1 ±0,23
Стебли
0.398±0,05
Gossipium
выделение [Loewis, Delwiche, 1963]. На свету продукция монооксида углерода
существенно выше у морских водорослей Rhodophyta, Chlorophyta, Phaeophyta по
сравнению с темнотой [King, 2001]. CO образуется и сухими хранящимися семенами
[Whittle et al., 1994].
Таблица 25. Скорость выделения СО грибами и семенами покрытосеменных растений после 6
дней инкубации в темноте при 24 о С и 5 % содержании О2 в атмосфере [Siegel, Sirgel, 1989].
Вид
Скорость выделениея СО, нмоль.г-1. ч-1
Грибы базидиомицеты
Agaricus campestris
Auricularia auricula
Растения
Сucumis sativus
Семена необработанные
семена автоклавированные
проростки
Raphanus sativus
Семена необработанные
семена автоклавированные
проростки
Phaseolus aureus
Семена
Brassica оlегасеа var.capitata
Семена
0,65±0,08
0,32±0,08
0,51±0,12
0,05
0,91±0,16
0,41
0,05
0,29±0,05
0,23
0,28
197
Источником окиси углерода в растениях могут быть фенольные вещества (галловая
кислота, пирогаллол) в тканях люцерны Medicago sativa и жостера Zostera marina [Loewis,
Delwiche, 1963], аминокислота серин - у Physalis physalis [Wittenberg, 1960], ∆ аминолевулиновая кислота – у сине- зеленых бактерий [Troxler, Dokos, 1973]. В
небольших количествах СО обнаруживается во фракции изолированного хлорофилла
[Wilks,1959]. Это похоже на то, что происходит у млекопитающих, где выделение окиси
углерода
объясняют
окислением
метильных
групп
в
молекуле
гемоглобина
придобавлении аскорбиновой кислоты [Sjöstrand, 1952]. В модельных опытах показано
выделение СО при энзиматической деградации рутина [Simpson et al., 1960]. Монооксид
углерода рассматривается как мощный мессенджер, активатор гуанилатциклазы, которая
контролирует уровень циклического ГМФ в клетке [Verma et al., 1993].
По данным Циммермана и др. [Zimmerman et al., 1978] растения непосредственно
выделяют в атмосферу 0, 2- 2,0 x 1014 т СО в год. Еще большее количество этого газа 4,213,3 x 1014 т образуется в атмосфере при окислении выделяемых растениями изопрена и
терпеноидов. При этом необходимой стадией превращения изопрена является образование
формальдегида НСО, который под действием света разлагается с образованием СО.
Окисление терпеноидов наблюдается при атаке озоном или свободными радикалами и
происходит по двойным связям [Roshchina V.V. and Roshchina, V.D., 2003]. Терпеновые
кольца при этом могут распадаться на сегменты, что приводит к образованию
короткоцепочечных альдегидов, из которых затем образуются окись углерода и
[Zimmerman et al., 1978].
На свету окись углерода может ассимилироваться [Krаll, Tolbert, 1957; Chappelle,
Krall, 1961], при этом метка
14
С обнаруживается в серине и глицине [Delwiche, 1970].
Предполагается, что растения играют важную роль в очистке атмосферы от окиси
углерода.
4.3.7. Окислы азота и аммиак
Азот из растений может выделяться в виде летучих оксидов NО3, NО2 и NО как в
нормальных условиях, так и при стрессе. [Dean and Harper, 1989], а также в виде аммиака.
В растениях оксиды восстанавливаются до аммиака
NО3 - → NO2- → NH3
при участии нитрат- и нитритредуктаз, а донорами электронов в этих реакциях могут быть
НАДН, НАДФН и восстановленный ферредоксин.
В 1979 году Клеппер [Klepper,1979] показал, что заметное количество окислов азота
выделяется из листьев сои Glycine soja, обработанных гербицидами, которые ингибируют
фотосинтез. Гербициды блокировали светозависимое восстановление NO2, но не
198
подавляли восстановление NО3-. В результате этого в растении накапливается и
выделяется двуокись азота. Образование NО, как полагает Клеппер [1979] идет за счет
химической реакции аккумулироваиного NO2 с растительными метаболитами. Выделение
монооксида азота листьями сои было показано позднее и рядом других авторов [Wei et al.,
1987]. Харпер [Harper, 1981] считает, что выделение NО есть результат энзиматического
восстановления
двуокиси
азота.
Доказательством
является
тот
факт,
что
при
инфильтрации в лист NO2- в качестве субстрата и кипячении NO не выделяется, в то время
как некипяченые инфильтраты его выделяют. Другое доказательство связано с
получением мутантов сои, у которых не выделяются окислы азота, вследствие отсутствия
нитратредуктазы [Nelson et al., 1983]. Количественное определение оксидов азота методом
газовой хроматографии и масс-спектрометрии показало, что выделяющаяся окись азота
NO составляет до 30-40 мкг общего азота, а за сезон 45 кг азота на 1 га в полевых условиях
[Mulvaney,1984]. Значение газоэкокреции оксидов азота для жзнедеятельнооти растения
пока неясно, поскольку этот процесс связан с потерей для растения абсолютно
необходимого элемента питания. NO рассматривается как вторичный мессенджер,
способный регулировать количество циклических нуклеотидов в клетке [Wojtaszek, 2000].
Растения, растущие в нормальном воздухе, могут выделять аммиак [Farquhar et al.,
1979]. Были проведены опыты с зерновыми культурами, которые выделяли этот газ при
старении даже тогда, когда они были фотосинтетически активны (Табл. 26). Хоган с сотр.
[Hogan et al., 1983] обнаружили в тканях листьев сои Glycine max и пшеницы Triticum
Таблица 26. Выделение аммиака из листьев кукурузы Zea mays [Farquhar et al., 1979].
Состояние
питания
азотом
Много
Мало
Часть
растения
Ассимиляция
СО2,мкмоль/м2. с
Верхушка
Основание
Верхушка
Основание
8,9
7,6
6,3
3,7
Наличие
стареющих
листьев
Нет
Нет
Нет
Есть
Выделение
NH3, нмоль/м2.
c
0,00
0,05
0,07
0, 57
vulgare активную уреазу (КФ 3.5.1.5), которая катализирует реакцию образования аммиака
из мочевины. Активность уреазы увеличивалась под действием этанола, пропанола и
изопропанола. Максимальная скорость выделения аммиака - 34 мкмоль/г сырой массы с у
сои Glycine soja под влиянием n-пропанола (контрольная скорость 7,40) и 12 мкмоль/г
сырой массы с у - пшеницы Triticum vulgare (контрольная скорость 2,57).
Биологические эффекты аммиака еще в достаточной мере не изучены. По данным
Прутенской
и
др.
[1967],
рост
концентрации
аммиака
в
среде
с
0,096
до
2,4% снижает дыхание проростков кресс-салата Lepidium sativum практически до нуля.
Изменения, по мнению авторов, носили неспецифический характер, и в их основе лежали
199
нарушения проницаемости клеточных мембран. Однако в природных условиях
концентрация NH3 в воздухе не достигает токсических величин.
4.3.8. Водород и сероводород
Сведения о выделении водорода растительными клетками появились с начала 40- х годов
двадцатого века в работах с зелеными водорослями [Gafron, Rubin, 1942] и
изолированными хлоропластами [Бойченко, 1946]. Этот эффект наблюдался и на свету и в
темноте в атмосфере азота при отсутствии СО2. Выделение Н2 зелеными листьями на
свету было обнаружено методом газовой хроматографии (Санадзе, 1961б]. Существовало
сомнение в правильности толкования результатов эксперимента. Предполагалось, что
водород является продуктом метаболизма не самих растений, а бактерий, им
сопутствующих. Однако семена ржи Secale cereale и проростки, выращенные из них в
стерильных условиях, также выделяли водород на свету [Renwick et al., 1964].
Не вполне ясен механизм этого явления. В работе Е. А. Бойченко [1946] на
изолированных хлоропластах было показано, что образование Н2 совершается с помощью
гидрогеназы путем ферментации глюкозы. Однако на свету выделение водорода
хлоропластами могло происходить и без участия гидрогеназы [Мальцев и др., 1986]. Е. А.
Бойченко (1946] предположила, что в отсутствие углекислоты водород идет не на ее
восстановление, а выделяется в свободном виде. Сейчас считается, что и стрессовые
воздействия могут вызвать отклонения от нормального пути переноса электронов и
протонов при фотосинтезе. В том случае, когда повреждена фотосистема 1 или ее
компоненты и не идет фотовосстановление НАДФ+, основной сброс электронов
происходит по альтернативному пути [Мальцев и др., 1986]. Соотношение между
альтернативным (стрессовым) и основным путем, видимо, может меняться, так как имеет
место не только выделение, но и поглощение водорода на свету. На мутантах
Chlamydomonas, лишенных фотосистемы 1, наблюдается выделение этого газа [Greenbaum
et al., 1995].
Круг изученых растений, чьи хлоропласты выделяют водород, пока небольшой:
горох Pisum sativum, марь белая Chenopodium album, яснотка Lamium album, кукуруза Zea
mays, пшеница Triticum vulgare, шпинат Spinacia oleracea [Мальцев и др., 1986]. Сходство
механизма образования Н2 хлоропластами и зелеными водорослями подтверждает
возможность эволюционного симбиогенеза одноклеточных водорослей и эукариотных
гетеротрофных клеток. Предполагается, что в основном источником водорода является
фотосинтез. К настоящему времени механизм образования водорода в большей мере
известен для фотосинтезирующих бактерий и некоторых водорослей [Антал и др., 2001;
Antal et al., 2009; 2010]. Показано участие гидрогеназы в этом процессе по схеме :
200
2 Н+ + 2 Х восстановленный → 6 Н2 + 2 Х окисленный
(Х – переносчик электронов, вероятно ферредоксин)
В реакции участвует фотосистема 1. У преобразующих серу микроорганизмов в этом
процессе принимает участие и фотосистема 2.
В выделениях растений находят также сероводород Н2S [Kindermann et al., 1995;
Riemenschneider et al., 2005]. Например, листья тыквы выделяют этот газ как результат
отщепления из аминокислоты о-ацетилсерина [Rennenberg, 1983]. Ранее предполагали, что
сероводород выделяется только при разложении мертвой ткани. Однако сероводород
выделяют и живые побеги хвойных растений, такие как Pinus sylvestris, Picea abies и Picea
pungens [Kindermann et al., 1995]. Н2S может стимулировать прорастание семян пшеницы и
смягчает стресс, вызванный солями меди [Zhang et al., 2008].
4.3.9. Озон
Озон
(О3)
–
газ,
образующийся
из
кислорода
(О2)
воздуха
под
действием
ультрафиолетовой радиации, оказывает влияние на состав компонентов атмосферы и
является мощным окислителем газов, экскретируемых растениями [Roshchina V.V,
Roshchina V.D., 2003]. О3 возникает при диссоциации кислорода, образуемого при
фотосинтезе растениями:
УФ- радиация → O2 → О + О → [O] + O2 + М→ О3
В процессе диссоциации обычного кислорода воздуха под влиянием ультрафиолетовой
радиации (200-320 нм) вначале образуется атомарный кислород, который при ассоциации
с двухатомным кислородом в присутствии любых частиц (М) превращается в озон. О3
может возникать в любых процессах, где возникает атомарный кислород, в том числе в
биологических системах. Например, в Институте проблем химической физики РАН под
руководством профессора Шилова [Джабиев и др., 2005 а,б] удалось показать образование
озона на свету фотосинтезирующими водорослями. В присутствии катализатора марганца
хлоропласты были способны образовывать озон, поскольку при окислительных процессах
часто образуется атомарный кислород. Открыто не известное ранее шестиэлектронное
окисление воды до озона в присутствии марганца при освещении видимым светом
красных морских водорослей Polysiphonia и Phyllophora nervosa [Джабиев, Куркина,
2007]. По-видимому, в этом процессе участвует фотосистема 2.
Выделения растений (особенно концентрировано в лесах) могут также участвовать в
образовании озона, поскольку при грозовых электрических разрядах образуется
атомарный кислород. Таким образом, растения могут продуцировать озон, хотя и в
небольших количествах по сравнению с его концентрациями, возникающими при
201
загрязнении воздуха в результате выбросов промышленности и автотранспорта
[Roshchina, Roshchina, 2003].
Озон и его производные реактивные формы кислорода (перекись водорода,
супероксиданион радикал, гидроксил радикал и др. свободные радикалы) являются
мощными окислителями и вступают в разнообразные реакции с растительными клетками.
Подробный материал по этому вопросу приводится в специальной монографии [Roshchina
V.V. and Roshchina V.D., 2003].
4.4. ЗНАЧЕНИЕ ГАЗОЭКСКРЕЦИИ
Физиологическая роль газоэкскреции растений неоднозначна. Очевидно, что общее
значение выделения летучих веществ, как и нелетучих, состоит в удалении из организма
излишних (альдегиды, спирты и др.) или токсичных (компоненты распада мембран —
предельные углеводороды, аммиак) продуктов обмена. Выделения углекислого газа и
создание анаэробных условий в ризосфере может быть важным фактором стимуляции
роста растений летучими соединениями как соседних растений, так и сопутствующих
микроорганизмов. Благодаря образованию мини-теплицы в почве выделения ризосферы,
содержащие повышенные концентрации СО2, ускоряют рост растений, например
Arabidopsis thaliana [Kai., Piechula, 2009].
Более специфической является защитная функция газоэкскреции. Так, известно, что
газоэкскреция тесно связана с транспирацией, процессом, защищающим растение от
перегрева. Летучие низкомолекулярные терпены и эфирные масла в составе паров могут
влиять на скорость транспирации. Так показано, что при действии низкомолекулярных
терпенов снижается скорость испарения воды листьями. Низкие концентрации летучих
эфирных; масел (эвкалиптового, мятного, гвоздичного, тминного) стимулировали
транспирацию фасоли Phaseolus vulgaris и подсолнечника Helianthus annuus, а в более
высоких—тормозили [Polova, Vicherkova, 1986]. Действие паров эфирных масел
проявлялось тем сильнее, чем ниже была влажность воздуха. Предполагаемый механизм
такого явления состоит в регуляции закрывания или открывания устьиц [Polova,
Vicherkova, 1986]. Таким образом, газоэкскреция — одно из проявлений адаптации к
почвенно-климатическкм условиям.
Защитная роль летучих продуктов ярко проявляется в случаях филогенетических
приспособлений к привлечению или отпугиванию насекомых. Это особенно относится к
запаху цветков [Dudareva and Pichersky, E. (Eds). 2006. Biology of Floral Scent]. Большое
разнообразие веществ найдено в цветочных экскретах [Knudsen, Gershenson, 2006].
Низкомолекулярные терпены, выделяемые цветками, являются сигналом, привлекающим
насекомых-опылителей к растениям [Kullenberg, Bergstrom, 1975]. Некоторые токсичные
202
терпены могут отпугивать нападающих насекомых. Таким образом, секретируемые
терпеноиды служат обонятельными и вкусовыми репеллентами [Васильев, 1977; Харборн,
1985; Dudareva and Pichersky, 2006]. Терпеноиды, отпугивающие насекомых, могут
ингибировать рост и развитие их личинок. Эллигер и др. [Elliger et al., 1976] обнаружили,
что присутствующие в цветках подсолнечника Helianthus annuus два летучих дитерпена —
кауреновая и трахилбановая кислоты — угнетают рост и вызывают гибель личинок
некоторых Lepidoptera. В Табл. 27 показано физиологическое действие других
терпеноидов, секретируемых железистыми волосками.
Таблица 27. Эффекты летучих терпеноидов по: [Kelsey et al., 1984]
Вещество
Эффект
Монотерпены
камфен
Инсектицид
ментол
Репеллент
меитон
Ингибитор роста
мирцен
Инсектицид
непеталактон
Репеллент
α-пинен
»
Сесквитерпены
β-кариофиллен
Ингибитор роста
β -селинен
Инсектицид
Интересно отметить, что некоторые насекомые термиты, подобно растениям, также
секретируют в качестве средств защиты от хищников и конкурентов смеси ди- и сескви-, а
также монотерпеновых соединений. Среди последних основным компонентом является αпинен, до 90 % и около 10% сабинена, лимонена итерпинолена [Everaerts et al., 1990].
Однако большая фракция дитерпенов не была идентифицирована.
В биохимическом взаимодействии растение-растение, составляющем предмет
аллелопатии, также, по-видимому, определенную роль могут играть летучие терпеноиды.
Так Муллер с соавторами [Muller et al., 1969] объясняют ингибирующее влияние
кустарников шалфея Salvia sp. на окружающие травы выделением терпеновых токсинов 1,8-цинеола и камфоры. Проявление таких эффектов зависит от концентрации. Угнетение
роста наблюдается при повышенных, «стрессовых» концентрациях газоэкскретов.
Внутри и вне растения имеет место сигнализация с помощью летучих веществ,
которая ведет к индукции первичного ответа на газообразный сигнал. Растение отвечает
на атаку некоторых животных выделением органических соединений, которые могут
привлекать артропод или наоборот отпугивать травоядных [Heil and Bueno, 2007]. Такие
203
летучие соединения воспринимаются как сигналы об атаке и соседними растениями, и они
тоже, учитывая возможный риск подобной атаки, включают защитные механизмы против
поедания травоядными животными. Например, запах от поврежденных жуками стеблей
фасоли лима Phaseolus limens укрепляет защиту контрольных воспринимающих растений
и усиливает их рост [Heil and Bueno, 2007]. Более того, экстрафлоральный нектар листьев
неповрежденного растения, воспринявшего газообразный сигнал, уже содержит вещества
защиты, часто тоже летучие. Таким способом может осуществляться и сигнализация
внутри биоценоза.
Анализ состава газообразных экскретов из растений (особенно содержания терпенов
и метанола) может иметь и диагностическое значение, как для оценки физиологического
состояния индивидуального растения, так и в экомониторинге фитоценоза [Niinemets et al.,
2004; Noe et al., 2006; Harley et al., 2007; Hüve et al., 2007].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Легколетучие
диффузии
соединения
по
градиенту
и
газы
попадают
концентрации
в
окружающую
между
живыми
среду
клетками
путем
растений
и окружающим воздухом. Основные пути газоэкскреции — устьица, чечевички в
одревесневших
В
состав
побегах,
воздушных
эпидермис
выделений
и
входят
кутикула
все
живых
легколетучие
клеток.
соединения,
экскретируемые, как железистыми, так и неспециализированными клетками. Поскольку
улавливание, концентрирование и анализ таких соединений легче, чем изучение состава
секретов отдельных структур или клеток, то они изучены с большей полнотой. Состав
экскретируемых растением газов оказался весьма разнообразным, он включает в себя
представителей разных классов соединений и насчитывает множество индивидуальных
веществ. Анализ газоэкскретов проводился в транспирационных конденсатах, в которых
наряду с легколетучими органическими веществами обнаружены водно-солевые частицы.
Состав паров внутри тканей растения может существенно отличаться от экскретируемых
газов, поскольку выделение зависит от летучести вещества и его способности
адсорбироваться на клеточных оболочках. Наиболее бедными по разнообразию
обнаруженных соединений являются газоэкскреты корней, а наиболее богатыми —
выделения цветков, которые нередко включают до 50 и более различных соединений
одновременно. Преобладание в летучих соединениях тех или иных органических веществ
существенно зависит от вида и семейства растения, фазы его развития и окружающих
условий — температуры, освещенности, времени года и др. Общий выход газоэкскретов
за период вегетации растений может составлять до 4% сухой массы.
204
Выделяющиеся газы являются продуктами активного метаболизма растений. Для
характеристики
путей
образования
некоторых
из
них
внутренними
неспециализированными клетками важное значение имеет состав внутренней газовой
среды. Высокая концентрация двуокиси углерода, которая особенно велика в побегах и
листьях во время жаркой погоды и недостаточного водоснабжения, способствует
развитию анаэробных процессов, в результате которых накапливаются недоокисленные
продукты обмена. Так альдегиды и спирты рассматриваются как продукты анаэробного
дыхания (гликолиза), другие вещества образуются в аэробных процессах - цикле
трикарбоновых
кислот
и
пентозофосфатном
цикле.
Некоторые
непредельные
углеводороды являются продуктами промежуточного обмена с участием ацетил-КоА, а
предельные углеводороды — продуктами перекисного окисления жирных кислот.
Большинство терпеноидов синтезируются на свету в хлоропластах с участием ацетил КоА
и образованием общего предшественника — изопентилпирофосфата.
Существенной проблемой является изучение биологических эффектов выделяемых
соединений. Оно сильно осложняется, когда не одно соединение, а несколько или много
действуют на один и тот же биотест. В этом случае возможно как взаимное усиление, так
и ослабление токсического действия. Кроме того, в прижизненных выделениях
биологически активные соединения присутствуют в очень малых количествах. Так масса
летучих веществ, улавливаемых в транспирационной воде, недостаточна, чтобы вызвать
значительный биологический эффект — ускорить или замедлить прорастание семян,
изменить скорость движения цитоплазмы, разрушить цитоплазматическую мембрану и
т.д. В природных условиях они, возможно, проявляют свое действие другим путем:
оказывают влияние на микрофлору воздуха, содержание легких ионов, являются
репеллентами или аттрактантами. Насекомые, например, реагируют не только на
отдельное химическое вещество, но и на весь комплекс вкусовых, обонятельных,
зрительных и других ощущений от растений, и эти факторы, даже безвредные в чистом
виде, синергически взаимодействуют между собой, взаимно усиливая отпугивающий
эффект [Berenbaum, 1985].
В целом изучение биологических эффектов экскретов требует пристального
внимания, так как это ключевой вопрос взаимодействия организмов в системах
растение—животное и растение—растение в биоценозах.
Глава 5. ВЫМЫВАНИЕ
Выделение водорастворимых веществ в значительной мере определяется особенностями
строения растительных клеток, которые отграничены от окружающей среды двумя
205
структурами: целлюлозно-пектиновой оболочкой и плазматической мембраной. В данной
главе мы рассмотрим особенности строения клеточной стенки, от структуры которой
зависит процесс вымывания, состав выделяемых соединений и механизм их извлечения.
5.1. КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА КАК ФАЗА ВЫМЫВАНИЯ
Структура, химический состав и физиологическая роль оболочек растительных клеток
детально анализируется в работах ряда авторов [Фрей-Висслинг, Мюллеталер, 1968;
Мирославов, 1974; Holloway, 1982 a,b; Jeffree, 1986; Горшкова, 2007; Keegstra, 2010].
Стенки эпидермальных клеток, из которых вымываются выделившиеся в процессе
секреции вещества, имеют сложную организацию (рис. 84). Как известно, они,
Рис.84. Структура клеточной стенки [Jeffгее, 1986].ЭВ — эпикутикулярныи воск, КСП —
кутикулярный пластинчатый слой, КС — кутинизированный слой, ПС — пектиновый слой,
КЛС — клеточная стенка, ЭД — экзодесма, ПЛ — плазмалемма
в основном, состоят из целлюлозы, гемицеллюлоз, пектинов и гликопротеидов. Молекулы
целлюлозы строго упорядочены и объединены в микрофибриллы, из которых состоит
каркас клеточных стенок. Размер межмицеллярного и межфибриллярного пространства,
доступного для диффузии, составляет от 1 до 10 нм, что значительно превышает размеры
многих веществ, транспортируемых из растений [Люттге, Хигинботам, 1984]. Размеры
межмицеллярных пространств могут быть уменьшены за счет веществ матрикса (пектин),
тем не менее, вода и растворенные вещества способны перемещаться в этих промежутках.
Для перемещения солей большое значение имеет химическая структура пектина,
состоящего из цепочек полигалактуроновой кислоты, у которой ряд карбоксильных групп
этерифицирован
метоксигруппами.
Свободные
карбоксильные
группы
создают
отрицательные фиксированные заряды в клеточных стенках. В состав клеточных стенок
206
входят
и
белки
экстенсины
–
извилистые,
обогащенные
гидроксипролином
гликопротеины, которые выделяются в клеточные стенки и образуют пересекающиеся
сети, определяя рост клетки растяжением. Их экскреция показана в культуре клеток табака
[Kawasaki, 1991]. Гликопротеины клеточной стенки доставляются в секреторных
пузырьках к местам их локализации в оболочке [Keegstra, 2010]. Белковая фракция
оболочки (гликопротеиды) также имеет отрицательные фиксированные заряды. Поэтому
анионы проходят по свободному пространству с трудом, а катионы, наоборот,
притягиваются отрицательно заряженными клеточными стенками. Таким образом,
транспорт веществ через оболочку определяют поры в целлюлозном каркасе и
фиксированные электрические заряды ионных групп материала матрикса.
Существенное значение для вымывания веществ имеет и состояние поверхностных
структур оболочки, и прежде всего кутикулы, которая представляет собой последовательно
расположенные слои разной морфологической структуры (Рис.84). Обычно кутикула
состоит из трех слоев. Наружный поверхностный слой представляет собой воск и
называется
эпикутикулярным
слоем.
Под
ним
лежит
собственно
кутикулярный
пластинчатый слой, который может быть разной толщины. Например, у кливии Clivia
miniata он составляет 0,5—1 мкм, а у повилики Cuscuta campestris — 30—40 мкм [Jeffree,
1986]. Пластинчатый кутикулярный слой часто погружен в воск [Гудвин, Мерсер, 1986].
Последний внутренний слой кутикулы представляет собой смесь кутина, воска,
полисахаридов клеточной стенки и, возможно, следов белка. Этот слой примыкает к
пектиновой
прослойке,
которая
эквивалентна
срединной
пластинке
и
служит
ее
продолжением.
Кутин - основной полимер кутикулы. Он состоит из сложной смеси жирных
гидрооксикислот, связанных вместе эфирными связями в трехмерную структуру. Из кислот
наиболее часто встречаются 10,16-дигидроксигексадекановая кислота и ее изомеры. Менее
распространены C14 тригидроксикислоты, например, как у агавы Agava americana и шпината
Spinacia oleracea. У голосеменных растений подобные кислоты отсутствуют [Holloway, 1982
b]. Следует отметить, что у разных видов растений структура и состав кутина могут
значительно отличаться. Однако ряд физических и химических свойств кутинов одинаковы.
Все они устойчивы к химическим разрушителям, кислотному гидролизу и окислителям, а в
щелочной среде гидролизуются.
Эпикутикулярные воска образуют на поверхности кутикулы гладкую или аморфную
пленку с включением кристаллических структур различной формы в виде трубок, волокон,
пластинок, лент, палочек, гранул неопределенной формы [Jeffгее, 1986]. Трубчатые типы
восков присутствуют у большинства растений и состоят из асимметричных вторичных
207
спиртов, преимущественно n-нонакосан-10-ола и его гомологов и β-дикетонов, таких, как
гентриаконтан-14,16-дион и тритриаконтан-16,18-дион. Воска растворяются только в очень
неполярных растворителях: бензине, гексане, хлороформе. Значение эпикутикулярных
восков состоит в защите от излишнего испарения. Удаление их повышает проницаемость
для воды в 500 раз [Люттге, Хигинботам, 1984]. У многих голосеменных и ряда
покрытосеменных, например подбела Andromeda polifolia, восковые филаменты частично
блокируют устьица, чтобы прекратить доступ жидкой воды во внутреннее воздушное
пространство [Jeffree, 1986]. Так как транспирация происходит и через кутикулу с
эпикутикулярным воском, кутикула не может быть полностью непроницаемой для
гидрофильных частиц. Проницаемость растительных кутикул для воды изучал Бекер
[Becker et al., 1986]. На изолированных кутикулярных мембранах 10 видов древесных и
кустарниковых пород было продемонстрировано, что с увеличением толщины кутикулы
повышаются проницаемость для воды и диффузионные коэффициенты. Поэтому тонкие
кутикулы оказываются более эффективными водными барьерами, чем толстые. Возможно,
что это связано не только с рыхлым расположением структурных элементов, но и с
содержанием в мембранах воды, которая также является важным компонентом клеточной
стенки и образует часть гелеобразной структуры пектинов. Поэтому изменения в
содержании воды в клеточной стенке вызывают обратимые изменения в структуре
матрикса и степени взаимодействия между микрофибриллами и матриксом. Вода играет
роль также растворителя и химического реагента [Гудвин, Мерсер, 1986]. Как
растворитель она оказывает влияние на проницаемость клеточной стенки для других
молекул и ионов. Чем больше воды в стенке, тем выше ее проницаемость. Как химический
реагент она участвует в гидролизе гликозидных связей. Таким образом, наиболее сложным
участком оболочки, который приходится преодолевать воде и растворенным веществам,
являются кутикула с отложенным на ней воском.
Однако, по мнению многих авторов, кутикула легко проницаема для различных
веществ. Полагают [Schnepf, 1964; Мирославов, 1974; Васильев, 1977], что передвижение
воды и водорастворимых метаболитов происходит через дендриты, которые состоят из
пектина [Schnepf, 1964], являющегося гидрофильным веществом. Ряд авторов [Mueller, Carr,
1954] приходят к выводу, что в кутикуле имеются субмикроскопические поры. Это
подтверждается экспериментами, в которых с помощью коллодиевых отпечатков изучали
структуру поверхности листа [Hall, 1967]. Возможно также, что поры имеются на стыках
между клетками. Д. И. Колпиков [1969] сообщил, что ему удавалось с помощью микроскопа в
природной обстановке наблюдать за секрецией через такие поры жидкости и пузырьков газа.
К.Н. Голик [1965] высказал предположение, что во внеустьичном газо- и водообмене
208
принимают участие экзодесмы, которые хотя и не проходят сквозь кутикулу, но, возможно,
представляют собой нити, по которым направляются вещества, выделяемые затем через
кутикулу. Извлечение веществ, конечно, зависит и от наличия воскового налета на покровных
тканях листьев, так как он определяет смачиваемость поверхности листа. Кроме того, на
эпидермисе листьев располагаются многочисленные волоски разной степени сложности,
которые затрудняют диффузию воды, извлекающей метаболиты. Все изложенные выше
закономерности структуры поверхности эпидермы относятся к наружным оболочкам
основных эпидермальных клеток, но сохраняют свое значение и для секреторных органов —
трихом, так как все они в конечном итоге эпидермального происхождения.
Выделение воды и, соответственно вымывание различных веществ, происходит из всех
органов растений, и, в основном, из эпидермальных тканей, включая железистые волоски
[Lauter and Munns, 1986]. Процессы выделения из корней отличаются от вымывания из
надземных органов растений, поскольку, чтобы выделиться из корня, вещества должны
пройти только через клеточную стенку, не имеющую кутикулы.
При вымывании метаболитов из растения прежде всего удаляются вещества,
находящиеся в свободном пространстве клеток и непосредственно не контролируемые
клеточными мембранами. Выделение осуществляется по законам диффузии и большинством
авторов рассматривается как пассивный процесс, обусловленный разностью концентраций.
Однако высказываются мнения, во всяком случае, относительно корневых систем, что
выделение может осуществляться как чисто диффузионным путем, так и с помощью
активного механизма, функционирующего за счет энергии метаболизма [Гринева, 1975].
Тьюки и Морган [Tukey, Morgan, 1964] показали, что в первые часы выход веществ из клеток
происходит быстрее, чем в последующие часы. Кроме того, при продолжительном
промывании выделяется катионов больше, чем их первоначально содержалось в листьях
растений. За 24 ч из листьев может быть вымыто трех-восьмикратное количество Са2+ [Tukey,
Morgan, 1964]. Это свидетельствует о том, что вначале вещества извлекаются из свободного
пространства, а по мере их удаления эта зона пополняется продуктами, выходящими из
протопласта клеток [Курсанов, 1976]. Вслед за этим происходит перераспределение
метаболитов по всему растению. Листья и корни, из которых удалена значительная часть
водорастворимых соединений, вследствие вымывания пополняются ими из других частей
растения [Курсанов, 1976]. Вымывание и перераспределение веществ связано с изменением
проницаемости прежде всего цитоплазматической мембраны — плазмалеммы. Это может
происходить, например, при удалении двухвалентных катионов. Такой же результат может
быть получен при дожде, если ему предшествовала засуха, так как в этих условиях листья
подвергаются осмотическому и температурному шоку [Шаповалов, 1973].
209
Внутренней цитоплазматической мембраной клетки является тонопласт, проницаемость
которого, возможно, при дожде также изменяется. Выделение некоторых веществ,
обнаруживаемых в смывах с листьев, по-видимому, связано с повышением проницаемости
именно этой мембраны. Имеются экспериментальные данные, которые могут быть
истолкованы как косвенные доказательства в пользу возможного выхода, например,
фенольных соединений из вакуоли без разрыва тонопласта [Стом, 1979].
5.2. ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ СОЛЕЙ
Листья, молодые побеги, корни, плоды, цветки при смачивании их водой легко теряют
минеральные соединения. Это явление получило название экзоосмоса, или выщелачивания.
Тьюки и Морган [Tukey, Morgan, 1963] исследовали выщелачивание у 180 видов лиственных и
хвойных пород. Растения были способны выделять в воду все макро- и микроэлементы,
содержащиеся в них. Авторы приходят к выводу, что практически любое растение способно к
выщелачиванию. Применение радиоизотопов позволило установить, что минеральные
элементы вымываются в следующей последовательности: Na > Mn > Са > Mg > S > K > St > Fe
> Zn > P > Cl [Tukey et al., 1958]. Листовые выделения, по-видимому, часто имеют щелочную
реакцию среды, что объясняется наличием в экссудатах листьев карбонатов и бикарбонатов
Mg и К [Harr et al., 1984]. Из 20 исследованных представителей семейства Malvaceae по
крайней мере у 19 на одной из поверхностей листа, верхней или нижней, отмечен рН 9,5. Из-за
выщелачивания листья многих растений способны нейтрализовать кислые дожди [Mitterhuber
et al., 1989]. Впервые это было доказано [Hutchinson, Adams, 1987] в опытах с искусственным
дождеванием листьев арктической травы Artemisia tilesii, редиса Raphanus sativus,
подсолнечника Helianthus annuus и сахарной свеклы Beta vulgaris. Наиболее высокой
нейтрализующей активностью отличались листья трех первых видов. Нейтрализующая
способность не зависела от возраста листьев. Способность нейтрализовать кислые дожди у
семядолей была выражена сильнее, чем у настоящих листьев [Adams, Hutchinson, 1987].
Существенное значение для проявления нейтрализующей способности листьев имела
продолжительность воздействия кислых дождей.
Эффект вымывания у разных растений проявляется в разной мере. Например, из листьев
фасоли Phaseolus vulgaris, кукурузы Zea mays, тыквы Cucurbita pepo Ca2+ и К+ вымываются в 4
раза быстрее, чем из листьев Solanum sp. и Lycopersicon sp., в 5—6 раз быстрее, чем из листьев
Beta vulgaris [Tukey et al., 1958]. Фосфор, магний и нитратный азот практически не
вымываются из пшеницы Triticum vulgare и кукурузы Zea mays. В водной вытяжке из
кукурузы аммиачного азота, калия и кальция обнаружено меньше, чем у пшеницы [Олифер,
1972]. Вымывание зависит не только от природы, но и физиологического состояния растений.
Из молодых листьев вымывание минимально, но увеличивается по мере взросления листа и
210
достигает максимума в листьях, начинающих стареть [Tukey et al., 1958]. Кристаллы кальция
могут откладываться в хвое и корнях хвойных растений [Fink, 1991;1992], но в определенных
условиях вымываются из этих органов.
В природных условиях неорганические соли вымываются при дожде, росе и тумане. В
пересчете на гектар выщелачивание может достигать десятков килограммов веществ в год. За
4 месяца в Подмосковье количество вымытых элементов из насаждений липы Tilia cordata,
сосны Pinus sylvestris, рябины Sorbus aucuparia составляло для Са и К 8—9 кг/га, Mg и N 2—3
кг/га [Мина, 1965]. По данным Дальбро [Dalbro, 1955], с 1 га яблоневого сада за год под
влиянием атмосферных осадков теряется через листья 20—30 кг К, 10,5 кг Са и 9 кг Na. О
значительных потерях минеральных элементов приводят данные и другие авторы [Свиридова,
1960; Соколов, 1972; Олифер, 1972]. Наиболее значительные потери вещеcтв при вымывании
дождем обнаружены в тропических влажных лесах Гималаев — до 45% сухого веса.
Вечнозеленые леса и леса с опадающей листвой умеренно влажных районов США теряют
минеральных элементов в 2 раза меньше — до 20—25% сухого веса [Amthor, 1986]. Наиболее
вымываемыми элементами при дожде были углерод и азот и в меньшей мере калий. Во всех
типах леса очень мало выделялось фосфора [Amthor, 1986]. Высказывается предположение,
что вымываемые элементы являются питательной средой для водорослей и лишайников
полога леса. Таким образом, вымывание питательных веществ дождем является важным
компонентом питательных циклов в экосистемах леса [Parker, 1983].
Вымывание ионов, возможно, имеет определенный физиологический смысл. Полагают,
что оно ускоряет поглощение минеральных элементов корнями и передвижение их в стебли и
листья. Экспериментально это показано для Са2+, который при выщелачивании ионов быстрее
перемещается в листья фасоли Phaseolus vulgaris [Meklenburg et al., 1966].
5.3. ВЫМЫВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Вымывание органических соединений происходит из всех частей растений. Атмосферные
осадки, просачиваясь через кроны деревьев и надземные части травянистых растений,
помимо минеральных соединений, обогащаются и органическими веществами. Помимо
этого, в почве из семян, проростков и корней также вымываются многие метаболиты
растений.
Вымывание из надземных частей растений. Потери ассимилятов через листья, главным
образом в виде сахаров, составляют 400—800 кг/га в год [Tukey, et al., 1958 Tukey, 1970].
Листья фасоли Phaseolus vulgaris, которые легко отдают растворимые в воде вещества, за
24 ч непрерывного дождя или тумана могут потерять в виде сахаров 5—6% сухого
вещества [Tukey, 1970]. Смывы с листьев осины американской Populus tremuloides
содержат сахара, главным образом фруктозу и галактозу [Wildman, Parkinson, 1981]. В
211
экссудатах
на
поверхности
папортников
также
обнаруживаются
дитерпены
кауранового типа [Rüedi et al., 1989].
Из листьев вымываются и многие аминокислоты, химическая природа которых
зависит от вида растения [Turkey, 1970]. Легко вымываются и другие соединения.
Вазицкий [Wasicky, 1959] сообщает, что листья Rhododendron при двухчасовом дожде в
Бразилии теряют 34%, а в отдельные дни до 70% аскорбиновой кислоты. Одновременно с
аскорбиновой кислотой вымывались сахара, соли, некоторые аминокислоты.
Среди веществ, теряемых листьями, были обнаружены ингибиторы роста
полифенольной природы. В сводке Уодса [Woods, 1960] приводятся данные о вымывании
дождем из листьев черного ореха Juglans nigra и грецкого ореха Juglans regia
гидроюглона и его токсическом действии на окружающие растения. Опыты, проведенные
в Воронежском дендропарке [Рощина, 1974], показали, что некоторые образцы воды,
стекающей в период дождя с побегов 20—25-летних деревьев, содержат вещества
полифенольной природы: с пирогаллоловой группой — смывы скумпии Cotinus coggygria
и уксусного дерева Rhus typhina, с протокатеховой — Pyrus communis и Juglans regia.
Полифенольных соединений было больше, если дождевые смывы собирались после
длительного периода сухой погоды. Содержащиеся в них вещества вследствие малых
количеств не обладали биологической активностью. О химической природе выделяющихся
веществ можно лишь предполагать. Известно, что в листьях Cotinus coggygria, кроме
галлотаннина, содержится не менее семи веществ фенольной природы [Комиссаренко и
др., 1968]. В листьях Rhus aromatica обнаружены галлокатехин и свободная галловая
кислота. В листьях груши Pyrus communis содержится гликозид арбутин, агликоном
которого является гидроюглон [Кретович, 1971]. Из листьев Juglans regia выделены
кемпферол-3-арабинозид (югланин) и кверцетин-3-α-α-арабофуранозид [Бандюкова и др.,
1968]. Возможно, что с водой вымываются и какие-то продукты превращения этих
соединений. Возможность вымывания флавоноидов обусловлена формой и местом их
локализации в клетке. Харст и др. [Charest et al., 1986] с помощью электронной
микроскопии и хроматографии показали, что в клетках листьев Chrysosplenium americanum
метилированные флавоноиды связаны с клеточными оболочками эпидермиса. Однако,
гликозидированные флавоноиды локализуются, главным образом, в протопластах верхнего
и нижнего эпидермиса, что отчетливо было показано [Weissenbock et al., 1986] на
изолированных протопластах листьев гороха Pisum sativum. Протопласты верхнего
эпидермиса содержали 50%, а нижнего 35% флавоногликозидов от их общего содержания
в клетках. Меньше всего флавоногликозидов содержали протопласты клеток мезофилла
(всего 14%). Флавоногликозиды в этих опытах были представлены кверцетин-3-
212
тригликозидом и его эфиром с р-кумаровой кислотой. Сложные флавоноиды (флавоны и
С-С-связанные участки дигидрокоричной кислоты) найдены в экссудатах на поверхности
листьев Pityrogramma [Iinuma et al., 1986]. Мучнистые экссудаты на поверхности листьев
растений родов Leucocyclus, Ambrosia (из сем. Asteraceae), примулы Primula, а также на
листьях Inula viscosa и на талломах папортников содержат большое количество различных
флавоноидов [Wollenweber et al., 1987 b; Wollenweber, Mann, 1988; Valant-Vetschera,
Wollenweber, 1989; Wollenweber et al., 1991b; Wollenweber, Roitman, 1991]. Почки деревьев
также экскретируют различные фенольные соединения [Wollenweber et al., 1987 a].
Известны случаи вымывания из листьев альдегидов. Формальдегид в количестве 0,1
—1,0 мг/л был обнаружен в дождевой воде [Юнге, 1965]. Из растений могут выделяться
вещества, стимулирующие рост растений. Ряд авторов [Kozel, Tukey, 1968] сообщают о
присутствии
гиббереллинов
в
выделениях
хризантем
Chrysanthemum
morifolium,
находящихся при низкой температуре.
Большое число работ посвящено изучению смывов листьев или их настоев,
полученных в лабораторных условиях. Химическая природа вымываемых веществ во
многих случаях не установлена, хотя биологическая активность их доказана на
биологических тестах. А. М. Гродзинский [1965] методом биологических проб показал
наличие ингибиторов роста в водных настоях 250 видов растений. Наиболее высокое
содержание было в листьях, самое низкое — в корнях, стебли занимали промежуточное
положение. Сильные ингибиторы прорастания семян и начального роста пшеницы Triticum
vulgare вымываются искусственным дождем из листьев сорняка Parthenium hysterophorum.
Смываемые дождем ингибиторы содержались в волосках, покрывающих надземные части
растений [Kanchan, Javachandra, 1980]. По данным Бовей и Диаз -Колон [Bovey, DiazColon, 1969], ингибиторы есть в водных вытяжках многих тропических и субтропических
растений. Попытка идентифицировать действующие вещества [Гродзинский, 1965;
Рощина, 1974; и др.] показала, что в большинстве случаев они являются соединениями
фенольной природы. Водные вытяжки из листьев Adenostoma fasciculatum содержат смесь
фенолов и фенольных кислот. В их составе идентифицированы гидрохинон, флоридзин,
гидроксибензойная, сиреневая, феруловая, кумаровая и другие кислоты [Muller, Chou,
1972].
В смывах ряда растений обнаружены амины, например у дурмана Datura stramonium
часто встречаются скополамин и гиосциамин [Lovett et al.,1981]. В выделениях
специализированных структур стрекательных волосках и млечниках идентифицированы и
производные холина. Чаще всего они локализуются, в листовых волосках, например,
крапивы,
где
ацетилхолин
содержится
в
значительных
количествах
[Emmelin,
213
Feldberg,1947]. Он выделяется при дожде, тумане и росе. Почва, на которой произрастает
крапива, может быть обогащена холиновыми эфирами.
Применение газового хроматографического анализа [Рощина, 1973а] позволило в
настоях листьев березы Betula verrucosa, белой акации Robinia pseudoacacia, тополя
Populus balsamifera, рябины Sorbus aucuparia и других пород идентифицировать
ацетальдегид, пропионовый альдегид, этанол и пропанол. По-видимому, эти микропримеси
не являются видоспецифическими и появляются всякий раз при настаивании листьев с
водой. Возможно, они образуются в тканях растений, погруженных в воду, из-за
недостаточной
аэрации
или
представляют
собой
продукты
жизнедеятельности
развивающихся на настоях микроорганизмов. С другой стороны надо учитывать, что
этанол найден в стеблях древесных растений, как обычный продукт [Мacdonald and
Kimmerer, 1991].
Вымывание из корневых систем и семян. Вымывание различного рода соединений
осуществляется и через корневые системы растений [Walker et al., 2003]. Выделительная
поверхность корней сильно увеличивается за счет корневых волосков, ультраструктура
которых обеспечивает высокий уровень обмена веществ, а тонкие оболочки плотно
соприкасаются с почвой. Через корневую систему, по-видимому, могут выделяться почти
все соединения, поступающие извне или синтезируемые в растении. По данным Ванчура
[Vancura, 1964], в начальные фазы роста корней выделения составляют 7—10% от всей
надземной массы растения. Следует отметить, однако, что исследования в природной
обстановке корневых выделений затруднены из-за влияния, которое оказывают на состав
выделений корневая и ризосферная микрофлоры. Поэтому основные исследования
проведены
в
водных
культурах,
иногда
в
стерильных
условиях.
Наиболее
распространенными соединениями, выделяемыми корневыми системами, являются
аминокислоты, состав которых зависит от видовых особенностей растений. В корневых
выделениях Cucurbita pepo обнаружено от 9 до 11 аминокислот [Сабинин, 1955], которые
определялись методом бумажной хроматографии. В других объектах количество
обнаруженных аминокислот было больше. Корни Pisum arvense выделяли 20, Avena sativa
— 15, Fagopyrum sagittatum — 14 свободных аминокислот [Рахтеенко и др., 1977]. В
среднем за вегетационный период одно растение гороха выделяло (в мкг) 152,6, овса —
69,1, гречихи — 69,5 свободных аминокислот [Рахтеенко и др., 1977].
Количественные и качественные различия состава аминокислот, экскретируемых
разными сортами бобовых, возможно, могут оказывать влияние на специфическое
внедрение клубеньковых бактерий в корневые волоски. К этому выводу пришел Л. В.
Кравченко с сотр. [1987] при изучении состава аминокислот в корневых выделениях 4
214
видов гороха Pisum sativum, отличающихся различной эффективностью симбиоза с
клубеньковыми бактериями. В корневых экссудатах ими обнаружено 14 различных
аминокислот, среди которых доминировали аспарагиновая и глутаминовая. Однако
содержание других аминокислот существенно варьировало в зависимости от сорта. В
корневых выделениях мягкой пшеницы Triticum aestivum и томата Lycopersicon esculentum
также обнаружены выше указанные экзометаболиты, и по их соотношению органических
кислот и сахаров, интенсивности выделения L-триптофана можно судить о взаимодействии
исследованных растений с ризосферными микроорганизмами [Кравченко с сотр., 2011].
Генотипы растений с повышенным содержанием корневых выделений (как более
адаптированные к стрессу и приспособленные к благоприятным симбиозам с ризосферной
микрофлорой) являются предметом поиска генетиков и селекционеров [Rengel, 2002].
В корневых экскретах обнаруживают также белки, среди которых встречаются
ферменты, принимающие участие в окислительных и гидролитических процессах.
Выделение таких белков, например пероксидазы, отмечено и в суспензионных культурах
клеток [Hystee and Turkcon, 1973]. В выделениях корней проростков люцерны Medicago
sativa, томата Lycopersicon esculentum, пшеницы Triticum aestivum, лука-латука Latuca
sativa, кукурузы Zea mays найдены катехиноксидазы [Tan, Kubo, 1990a]. Благодаря этому
раствор катехина вокруг корней окрашивается в жёлто-красный цвет (поглощение при 420
нм). Из корневого экссудата Latuca sativa был выделен белок с молекулярной массой 20
кДа, гомогенный на 85% и идентифицированный как катехиноксидаза. Полагают [Tan,
Kubo, 1990b], что эти оксидазы уменьшают рост-ингибирующий эффект природных
фенолов, катехола, гидрохинона путем их окисления.
Сахара в составе корневых выделений были обнаружены многими авторами.
Наиболее часто в составе экскретов встречаются глюкоза, альдоза, арабиноза, ксилоза,
рафиноза [Rovira, 1971]. В экссудатах корней кокосовой пальмы Cocus nucifera L., кроме
обычных сахаров рафинозы, глюкозы и фруктозы, найдена еще и лактоза. В корневых
выделениях обнаружен также ряд аминокислот и единственная органическая кислота –
янтарная кислота, а также встречаются фенолы [Bopaiah et al., 1987]. Не менее часто, чем
сахара, в экскретах корней находят другие органические кислоты - щавелевую, яблочную,
фумаровую, пировиноградную, уксусную [Rovira, 1971; 1969 a,b; Kloss et al., 1984].
Выделение
кислот
в
условиях
анаэробиоза
исследовала
Г.М.
Гринева
[1975].
Количественные определения выполнены Клосс и др. [Kloss et al., 1984]. В экссудатах
корешков из стерилизованных проросших семян Diplachne fusca на агаре и питательном
растворе больше всего содержалось яблочной кислоты - 550 мг в 40 мл раствора, в
меньших количествах - лимонной - 350 мг, фумаровой - 100 мг и янтарной - 90 мг.
215
Среди различных органических соединений корневых экссудатов привлекают к себе
внимание полифенольные соединения. Джорджевич с соавт. [Djordjevic et al., 1987]
установили, что корни белого клевера Trifolium гереns выделяют гидроксилированные
фенолы в том числе 7,4' - дигидроксифлавон, кумарин умбелифepoн, изофлавон
формононетин. Флавоноиды, по-видимому, - важнейший клacc соединений, найденных в
корневых экссудатах. Еще в 1944 г Люндегард и Cтeнлид [Lundegardh, Stenlid, 1944] цит
по Rао, 1990, показали, что в экссудатах корней земляного ореха Arachis spp. содержится
3', 4' - дигидроксифлавон. Затем это было подтверждено Петрил и Чрастил [Petril, Chrastil,
1955 цит. по Rао, 1990]. Флавоноиды способны стимулировать образование микоризы и
рост бобовых растений, например белого клевера Trifolium repens [Siqueira et al., 1991].
В корнях яблони присутствует флавоноид флоридзин. Около 35% его секретируется в
питательный раствор [Borner 1959, 1960]. В корневых экссудатах чечевицы Lens найдены 3
флавона 4',7-дигидрокси, 3',4',7'-тригидрокси и 4',7'- дигидрокси-3-метоксифлавоны
[D'Arcy-Lametta, 1986]. B аналогичных образцах сои Glycine soja те же авторы обнаружили
два флавоноида куместрол и дайдзеин. К тому же показано, что количество куместрола и
4',7-дигидроксифлавона выделяется в количестве 20% от общего содержания в корнях. В
опытах с мечеными атомами установлено [Bazz, 1969, Grisebach, Zilg, цит по Rao 1968],
что около 3% общего количества изофлавоноидов в растениях Cicer arietinum, Phaseolus
aureus могут экскретироваться в среду.
В
корневых
выделениях
обнаруживаются
и
терпеноидные
соединения,
сильно
ингибирующие или стимулирующие рост окружающих растений (табл.28). В основном,
это сесквитерпены и сесквитерпеновые лактоны (рис.85). По данным ряда авторов [Cook et
al., 1966, Fisher et al., 1989] сесквитерпеновые лактоны (10-9 - 10-5 М) стимулируют
прорастание семян облигатных корневых паразитов.
Таблица 28.Терпеноидные компоненты корневых экскретов, стимулирующие или ингибирующие рост
растений.
Вещества
Бурродин
Гваяулин А
7-α-гидрокси-3-дезоксизалузанин
Конфертифлорин
Дезацетилконфертифлорин
Дигидропартенолид
Партенин
Стригол
Растение
Ambrosia dumosa
Parthenium argentatum
Podochaenium eminens
Ambrosia confertiflora
-“Ambrosia artemisifolia
Parthenium hysterophorus
Gossypium hirsutum
Ссылка
Fischer et al., 1989
-“-“-“-“-“-“Cook et al., 1966
216
Рис.85. Сесквитерпеновые лактоны, стимулирующие или ингибирующие рост растений. 1.
Стригол, 2. Бурродин, 3. Конфертифлорин, 4. Дезацетилконфертифлорин, 5. Партенин, 6. 7α-гидрокси-3-дезоксизалузанин С, 7. Дигидропартенолид, 8. Гваяулин А
Например, (+)-стригол, входящий в состав корневых экскретов в 10 раз по сравнению с
контролем стимулирует прорастание корневого паразита злаков ведьминой травы Striga
asiatica. Причём эффекты проявляются в очень низких концентрациях, меньше, чем 1011
М[Cook et al., 1966; 1972; Fisher et al., 1989]. Семена корневых паразитов родов Striga,
Alectra (сем. Scrophulariaceae) и Orobanche (сем. Orobanchaceae) вызывают значительное
уменьшение урожая зерновых в тропиках и субтропиках. Корневые паразиты сохраняют
жизнеспособность в почве многие годы и прорастают лишь тогда, когда в окружающей
среде появляются корневые выделения растения-хозяина. Кук с соавт. [Cook et al., 1966,
1972] впервые выделили и идентифицировали (+) стригол из корневых экссудатов
хлопчатника. В зависимости от концентрации стимулируют или угнетают рост
окружающих растении сесквитерпены и сесквитерпеновые лактоны в корневых
выделениях некоторых других растений [Fisher et al.,1989]. Дитерпен и фитоалексин
момилактон, образуемый из геранилгеранилпирофосфата, найден в корневых выделениях
риса и является мощным ингибитором роста окружающих растений [Kato-Noguchi, 2004;
Toyomasu et al., 2008].
217
Корни нередко выделяют и другие малораспространенные соединения. В составе
экссудатов корней бархатцев Tagetes patula обнаружены 2 бензофурана и 4 тиофена
(рис.86) - пятичленные серусодержащие гетероциклические соединения [Tang et al.,
Рис. 86. Тиофены и бензофураны из экстрактов корней бархатцев Tagetes patula [Tang
et al., 1987]. Тиофены: 1 — α-терциенил; 2 — 5-(3-бутен-1-унил)-2,2'-битиенил; 3—5-(4гидрокси-1-бутинил)
-2,2'-битиенил;
4
—
5-(4-ацил-1-бутинил)-2,2'-битиенил.
Бензофураны: 5 — 6-гидрокси-2-изопропенил-5-ацетил, иначе кумаронон, или
дигидроэупарин; 6 — эупарин; АС — ацил
1987]. Эти вторичные метаболиты оказались токсичными для различных организмов.
Особенно
важно,
что
тиофены
обладают
аллелопатическим,
инсектицидным,
нематоцидным и бактерицидным действием. В корневых экскретах хлопчатника также
были обнаружены витамины [Красильников,1958; Rovira et al., 1979].
Вымывание различных соединений происходит при прорастании семян. В составе их
выделений чаще всего встречаются сахара, в основном моно- и дисахариды,
аминокислоты и органические кислоты. Они найдены в экссудатах прорастающих семян
гороха Pisum sativum, соевых бобов G1уcine hispida, вики Vicia sativa, фасоли Phaseolus
vulgaris [Amoros, Durand, 1964]. Методом бумажной хроматографии показано выделение
семенами красной сосны Pinus rubra 14 аминокислот (лизин, аргинин, глутамин, лейцин,
валин, аспарагин и др.), 4 сахаров (глюкоза, фруктоза, сахароза, арабиноза) и 3
органических кислот (малоновая, лимонная, фумаровая) [Agnihotri, Vaartaja, 1969]. В
питательной среде, на которой проращивали семена Pisum sativum, методом ионообменной
хроматографии было определено 20 аминокислот и некоторое количество пептидов
[Boulter et al., 1966]. Аминокислоты и сахара найдены в выделениях 7 сортов и гибридов
риса Oryza sativa [Leelavathy, 1970]. В выделениях семян кукурузы Zea mays обнаружена
21 аминокислота, а люпина Lupinus — 23. Преобладающими среди них были глутаминовая
кислота и α-аланин [Берестецкий, Кравченко, 1980а, б]. Щиток, единственная семядоля
зерновок злаков, при прорастании выделяет в окружающую среду глюконовую,
218
фосфорную и лимонную кислоты. Считают [Щипарев и др., 1976], что подкисление
эндосперма уже в первые часы набухания и прорастания является одним из важнейших
пусковых механизмов прорастания зерновок
Судя по смывам (Таблица 29), выделения семян и проростков обогащены
ароматическими кислотами. В смывах, полученных из проростков 4-х субтропических трав
Тайваня Brachia mutica, Digitaria decubens, Imperata cylindrica, Panicum repens методом
газо-жидкостной хроматографии обнаружено 6 фитотоксических фенолов [Chou, 1989].
Особенно много их было у Digitaria decumbens. Среди этих веществ: феруловая, ркумаровая,
2,4-
дигидробензойная,
ванилиновая,
р-гидроксибензойная,
р-
гидроксифенилуксусная кислота в количестве от 0,3 до 2,5 х 10-7 молъ г-1 образца. А общее
количество фенольных кислот было от 0,8 х 10-7 моль. г-1 образца до 7,75 х 10-7 моль г-1
образца.
В промывных водах, полученных после настаивания семян сандалового дерева
Pterocarpus santalinus в течение 24, 48 и 72 ч в воде, было идентифицировано около 17
фенольных
соединений,
среди
них
протокатеховая,
салициловая,
мелилотовая,
ванилиновая, флоретовая, гомопротокатеховая, кофейная, коричная, о-кумаровая,
Таблица 29. Фенолы в смывах из семян и проростков
Соединение
Кислоты
Протокатеховая
Гомопротокатеховая
Флоретовая
Мелилотовая
Ванилиновая
Ванилиновая
Феруловая
o-Кумаровая
o-Кумаровая
Изоферуловая
Салициловая
2,4-Дигидроксибензойная
p-Гидроксибензойная
p-Гидроксифенилуксусная
Растение
Часть растения
Ссылка
Pterocarpus
santalinus
Семена
Venkataramaiah
et al.1984
Проростки
Chou 1989
Brachia repens
Digitaria decubens
Imperata cylindrica
Panicum repens
Brachia repens
Digitaria decubens
Imperata cylindrica
Panicum repens
Brachia repens
Digitaria decubens
Imperata cylindrica
Panicum repens
Pterocarpus
santalinus
Brachia repens
Digitaria decubens
Imperata cylindrica
Panicum repens
Chou 1989
Проростки
Chou 1989
Семена
Venkataramaiah
et al.1984
Chou 1989
219
изоферуловая
кислоты,
кверцетин,
рутин,
кверцетин-3-рутинозид,
эскулетин
[Venkataramaiah et al., 1984]. Медленнее других вымывались из семян мелилотовая кислота
и эскулетин. Полагают, что наличие фенольных соединений в семенах способствует как их
устойчивости к микрофлоре, так и сохранению покоя.
Чрезвычайно физиологически активными соединениями являются алкалоиды,
которые, как и полифенолы, выделяются прорастающими семенами. При набухании семян
Datura stramonium в среду выходят скополамин и гиосциамин. В первый день вымывание
алкалоидов составляло 0,12% общих алкалоидов. При концентрациях 0,1 — 1%
скополамин угнетает рост проростков ряда культур [Lovett, Potts, 1987]. В зрелых семенах
чая Thea найдены [Suzuki, Waller, 1987] кофеин (1,3,7-триметилксантин) и теобромин (3, 7диметилксантин), которые локализованы в семенной кожуре. При набухании и разрушении
оболочки кофеин переходил в водорастворимую форму. Водные экстракты семян
тормозили рост корней и стеблей. Считают, что алкалоиды, найденные в семенной кожуре,
не используются для питания зародышем. Семенная кожура является защитным барьером
между зародышем и окружающей средой. При прорастании целых семян освобождение
кофеина происходит постепенно и не вызывает ингибирования роста проростков.
В выделениях семян обнаружены и другие биологически активные вещества. На
микробиологических тестах показано [Bloudeau, 1966] выделение стерильными семенами
Brassica oleifera тиамина, биотина, пантотеновой, никотиновой и фолиевой кислот. Среди
выделений встречаются небелковые аминокислоты, которые относятся к классу токсинов,
хотя они и наиболее просты в структурном отношении. В семенах глицинии Glycine
wightii, инкубированных в дистиллированной воде, выделение аминокислот начинается
вскоре после всасывания воды. Небелковая аминокислота — канаванин (аналог аргинина
и ингибитор роста при прорастании семени) появляется в экссудате после 60 ч после
всасывания [Bell, 1972]. Канаванин обнаружен также в канавалии мечевидной Canavalia
ensiformis в количестве 4—6% сырой массы [Bell, 1972]. Экологическая функция
подобных токсических веществ в семенах состоит в защите от поедания травоядными
животными.
Таким образом, под действием дождя, тумана, искусственного дождевания или
вымачивания, при выращивании на водных растворах из растительной ткани выделяется
определенное количество ионов и органических веществ. При этом могут выделяться
практически все водорастворимые вещества, содержащиеся в растениях. Общее
количество извлекаемых водой веществ может достигать, например, у табака Nicotiana
tabacum и кукурузы Zea mays 0,7—3% всей растительной массы [Rovira, 1959].
220
У водных растений выделения играют большую роль во взаимоотношениях в
биоценозе. Экскреты водорослей могут содержать токсины и регулировать рост и
развитие других видов [Bondarz, Cierniac, 1983]. Например, тихоокеанские водоросли
Ulvaria obscura выделяют нейротрансмиттер дофамин (его содержание достигает 4 %
сухого веса), который легко окисляется на воздухе в красный пигмент дофахром,
токсичный для многих морских обитателей [van Alstyne et al., 2006]. Таким образом
работает механизм химической защиты.
5.4. ЗАВИСИМОСТЬ ВЫМЫВАНИЯ ОТ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ, ФАЗЫ
РАЗВИТИЯ И АНАТОМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ РАСТЕНИЙ
Выделение различных веществ признается нормальной функцией растительного организма
[Кириллова, 1964; Гродзинский, 1965 и др.]. Однако в оптимальных условиях выделяется
относительно малое количество веществ. При повреждении и при воздействии различными
раздражителями (сублетальная температура, смещение рН среды до 3,5, действие
неуравновешенных растворов и др.) выделение веществ усиливается [Беликов, Кириллова,
1958; Кириллова, 1964; Tukey, 1970]. Указанные изменения являются следствием
увеличения проницаемости, которое является весьма распространенной реакцией живой
растительной клетки на повреждающее воздействие.
В опытах с промыванием листьев установлена зависимость извлечения минеральных
и органических соединений от ряда внешних воздействий. Так, листья Coffea arabica
отдавали в воду К+ в зависимости от температуры [Arens К., Arens Т., 1970]. Наименьшая
отдача наблюдалась при температуре 8°С, с повышением температуры до 23—30° потери
иона увеличивались в несколько раз. Свет усиливал утечку из листьев органических
веществ, особенно cахаров (глюкоза) [Tukey, 1970], а также фосфата и серы. Напротив,
выход других минеральных веществ светом не активировался [Tukey et al., 1958].
Вымывание зависело также от рН раствора, которым смачивали растения. Интактные
листья фасоли при увлажнении растворами с различным значением рН отдавали разное
количество минеральных веществ [Evans et al., 1981]. При низких значениях рН листья
растений становились более проницаемыми для Са2+, нитрата, сульфата, при рН 5,7
вымывалось больше К+ и хлорида.
Количественный и качественный состав корневых выделений на разных по
плодородию почвах неодинаков. По данным Л. Н. Каверзневой [1986], экскреторная
деятельность корней сосны на суглинистых почвах значительно выше, чем на супесчаных.
На более богатых почвах в корневых экссудатах выше содержание аминокислот и
углеводов. Общее количество углерода, поступавшего в почву с экссудатом корней,
221
составляло в среднем 250—300 кг/га. В экссудатах также обнаружены органические
кислоты, терпеновые соединения и ферменты азотного обмена — уреаза и глутаминаза.
Вымывание определяется и фазой развития растений, поскольку при этом изменяется
направленность обмена веществ. У молочая Euphorbia esula и индийской хризантемы
Chrysanthemum indicum вымывание сахаров из листьев ослабевает в период закладки
бутонов, сильно возрастает в период цветения и вновь ослабевает к концу вегетации.
Молодые, активно растущие, ткани более устойчивы к действию дождя, чем старые.
Поскольку вымывание веществ усиливается в период цветения, дожди подавляют
развитие части бутонов яблони [Шаповалов, 1973]. Прямыми определениями показана
также зависимость вымывания сахаров от стадии созревания плодов. Вымывание cахаров
возрастает с 4 мг/сут у незрелого плода до 84 мг/сут при созревании. При длительных и
частых дождях эти потери сказываются на урожае [Tukey, 1966; 1970]
Следует указать, что состав и количество извлекаемых соединений определяется не
только химическим составом, интенсивностью и направленностью обмена веществ, но
также
анатомо-морфологическими
особенностями
покровных
тканей
растения.
Естественно поэтому, что между содержанием в листьях какого-либо вещества и его
поступлением в окружающую среду мы не можем ожидать прямой зависимости.
Изучая состав растительных выделений, нельзя также не учитывать важную роль
эпифитной микрофлоры [Красильников, 1958]. Часть веществ, которые обнаруживаются в
составе смывов, питательных сред и т. д., по-видимому, является продуктами ее
жизнедеятельности. Так повышение концентрации этанола и изменение состава других
компонентов при повышении температуры и продолжительности опытов должно быть,
вероятно, отнесено за счет более активной физиологической деятельности живых
организмов, обитающих на поверхности растения.
Важную роль в экссудации корней играют и условия минерального питания [Haller
and Stolp, 1985]. Интересные исследования корневых экссудатов нормальных и
хлоротичных растений кукурузы Zea mays провели Элгала и Амбергер [Elgala, Amberger,
1986]. Для отбора проб они использовали оригинальную технику выращивания растений
в песчано-водной культуре (нижняя часть корней погружалась в раствор, а верхняя
находилась в песке). В таких условиях хлоротичные растения выделяли больше
лимонной, пировиноградной, глутаровой, α-кетоглутаровой, винной и глиоксиловой
кислот. Обнаружены также различия в аминокислотном составе экссудатов. Такие
аминокислоты, как цистеин, изолейцин, лейцин и лизин, обнаружены только в составе
экскретов растений, страдающих от недостатка железа. Поскольку выделяемые корнями
кислоты растворяют соли железа, адсорбированные и осажденные на поверхности
222
корней, это позволяет корневой системе поглощать и в дальнейшем усваевать этот
элемент минерального питания. Выделение значительных количеств органических
кислот и аминокислот, по-видимому, способствует преодолению стресса, вызванного
дефицитом железа.
Другим примером, показывающим связь секреторного процесса с условиями
минерального питания, могут быть опыты [Lipton et al., 1987], в которых
анализировались секреты корневых систем растений, выросших на полной питательной
среде и при дефиците фосфора. В экстрактах из корней люцерны Medicago sativa при
недостатке фосфора увеличивалось общее количество выделенных органических кислот
— до 48,92 мкмоль/г сухой массы по сравнению с контролем — 38,46 мкмоль/г сухой
массы. Больше всего возрастало количество лимонной кислоты — в 2 раза, янтарной —
Рис.87. Вымывание органических веществ из растений. А. отпечаток цитрата кальция,
выделяемого корнями люпина на поверхность почвы [Dinkelaker et al., 1989]., Б. электронная
микроскопия экссудата на поверхности таллома папортника Notholaena rigida (адаптировано по
[Arriaga-Giner et al., 1991]).
в 1,5 раза. Содержание же яблочной кислоты несколько снижалось. Увеличение
экскреции органических кислот при дефиците фосфора, как и в случае недостатка
223
железа,
способствует,
по-видимому,
преодолению
неблагоприятных
условий
минерального питания. На кальцинированных почвах лимонная кислота экскретируется
корнями белого люпина Lupinus albus L. и осаждается в виде цитрата кальция на
поверхности корней (Рис.87 А). рH таких выделений достигает 4,8, что ведет к
растворению CaCO3 извеcтковых почв [Dinkelaker et al., 1989]. Показательно, что корни
могут выделять фитохелатины, белки, которые связывают тяжелые металлы [Mattioni
and Gabbrielli, 1994].
Экстремальные
условия
создаются
и
при
инфицировании
растений
микроорганизмами. При этом в корневых экссудатах обнаруживаются фитоалексины.
Новаку и Станеку [Novak, Stanek, 1986] удалось обнаружить в корневых выделениях Pisum
sativum фитоалексин пизатин, появление которого увеличивало устойчивость гороха к
патогену. Корни сои Glycine soja, инфицированные зооспорами гриба Phytophtora
megasperma, секретировали фитоалексины — глицеоллины [Werner, Hohl, 1987]. В
присутствии ионов Mg2+ синтез стрессовых метаболитов увеличивался; напротив, ионы
Са2+
в
тех
же
концентрациях
подавляли
образование
глицеоллина
(6-α-
гидроксифазеолина). В ряде работ изучено выделение корневыми системами гормонов.
Корни растений Lycopersicon esculentum, культивируемые на питательном растворе
Хогланда, были способны выделять гиббереллины в питательную среду [Couillerot, Yi
Young-Byung, 1985]. Авторы полагают, что экссудация гиббереллина корнями — один из
механизмов регуляции его уровня в растении. В корневом экссудате хлопчатника
Gossypium обнаружен [Ding Jing, Shen Zhen-de, 1985] комплекс цитокининов: зеатин,
зеатин-рибозид, изопентениладенин. Среди метаболитов цитокининового комплекса
доминировал зеатинрибозид. В экссудатах высокомолекулярной
фракции корней
идентифицированы полисахариды, урониды и белки [Collet, 1975].
5.5. ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВЫМЫВАНИЯ
Длительные ливни могут удалять значительное количество веществ, что приводит к
задержке роста и развития растений. Холодный [Cholodnу, 1932] обнаружил, что дождь в
период молочной стадии зрелости уменьшает урожай пшеницы Triticum sp. и ячменя
Hordeum vulgare более чем на 30% за счет вымывания углеводов. На урожае озимой
пшеницы Triticum и томата Lycopersicon esculentum может сказываться выщелачивание
метаболитов при искусственном дождевании [Паненко, Пилипенко, 1981]. Урожай
фруктов лучше в сухой сезон, чем в дождливый [Tukey, 1970], поскольку во время дождя
происходит потеря сахара. Указанные и другие факты привели к представлениям о том,
что задержка развития растений и снижение их урожая есть результат потери
определенного количества метаболитов, вымываемых дождями. Выделение веществ
224
замедляет рост растений. Добавление двухвалентных катионов снимает задержку роста
[Шаповалов, 1973].
Вымывание метаболитов может иметь и положительное значение, так как таким
путем ткани растений могут освобождаться от ненужных веществ. Кроме того, вымывание
минеральных соединений из надземных частей ускоряет их поглощение и передвижение к
листьям. Например, потеря Са2+ из листьев ускоряет его поглощение и транспорт по
стеблю [Mecklenburg et al., 1964]. Корневые экссудаты могут также растворять оксиды
марганца и железа [Jauregui, Reisenauer, 1982].
Одновременно с минеральными веществами и сахарами из свободного пространства
клетки выделяются наружу вещества, обусловливающие бактерицидное действие и
имеющие, по-видимому, какое-то значение для иммунитета растений. Вымывание
фитогормонов, ингибиторов, алкалоидов, фенолов обогащает окружающую среду
биологически активными веществами, которые при адсорбции их почвой и накоплении,
возможно, обусловливают явление аллелопатии [Грюммер, 1957; Гродзинский, 1965;
Иванов, 1973]. Корневые и листовые смывы из кокосовой пальмы Cocos nucifera
обладают заметной аллелопатической активностью, а, кроме того, способствуют
естественному отбору микроорганизмов ризосферы [Gopal et al., 2006].
Листовые смывы деревьев оказывают значительный эффект на прорастание семян
многих овощных культур [Jacob et al., 2007], а смывы листьев сои - на прорастание
семян зерновых видов, таких как сорго [Pawar and Chavon, 2007]. Экссудаты на
поверхность таллома папоротников (Рис. 87 Б) могут иметь значение для защиты от
паразитов [Arriaga-Giner et al., 1991].
Существенное
значение
корневые
экссудаты
имеют
для
взаимодействия
с
ризосферной микрофлорой [Mccully, 2007]. Особенно важно, что они регулируют
образование клубеньков на корнях бобовых растений клубеньковыми бактериями [Brewin,
1991]. Этанол, ацетальдегид и другие выделяемые корнем метаболиты служат источником
углерода для корнеобитаемых микробов, и их рост, поэтому зависит от интенсивности
процесса экскреции [Азарова, 1983; Mccully, 2007]. В других случаях экскреты корней
могут играть роль и (или) аттрактантов для микробов ризосферы. Так, например, показано
[Ariel, Lemos-Pastrana, 1980a], что корневые выделения кукурузы Zea mays, пшеницы
Triticum
vulgare,
сорго
Sorghum
vulgare
служат
сигналом,
привлекающим
свободноживущих азотфиксирующих микробов, увеличивая их подвижность на 25—
100%. Роль аттрактантов могут выполнять аминокислоты, содержащиеся в корневых
экстрактах: аланин, аспарагин, глютамин, лизин, серин и валин в концентрациях 10-5
—10-6 М [Ariel, Lemos-Pastrana, 1980 b].
225
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Накопление водорастворимых веществ в свободном пространстве клетки — пространстве
между клеточной стенкой и цитоплазматической мембраной - создает условия для
беспрепятственного их выхода наружу, поскольку целлюлозная оболочка легко
проницаема для неорганических ионов и низкомолекулярных органических соединений.
Воздействие атмосферных осадков в виде росы, дождя, тумана стимулирует этот процесс.
В своей основе вымывание является пассивным процессом, хотя не исключено, что
некоторые метаболиты могут попадать на поверхность растения после их активного
выделения (секреции) и атмосферные осадки только смывают их. Наиболее часто
выделяются ионы натрия, марганца, калия и магния. Органогены (ионы азота и фосфора)
за редким исключением не выделяются или выделяются в чрезвычайно малых
количествах. Физиологическое значение вымывания, как полагают, состоит в ускорении
поглощения минеральных элементов корнями и перемещении их в стебли и листья.
Помимо минеральных солей с атмосферными осадками выделяются органические
соединения, главным образом ассимиляты в виде cахаров. Эти потери иногда составляют
значительную величину — до 5—6% сухого вещества. В смывах обнаруживаются также
аминокислоты, органические кислоты, ингибиторы и стимуляторы роста, в том числе
фенольной природы. Состав экстрагируемых веществ растений резко изменяется в
зависимости от сезона года и условий произрастания растений, предшествующих сбору
атмосферных смывов.
Есть
сведения,
что
при
вымывании
изменяется
проницаемость
наружной
цитоплазматической мембраны, и часть веществ может таким образом выделяться из
внутренней части клетки. Изменение проницаемости мембран может быть вызвано: 1)
удалением двухвалентных катионов, что аналогично действию дистиллированной воды;
2)резким перепадом температур вследствие более низкой по сравнению с окружающей
средой температуры дождевой воды; 3) действием осмотического или солевого шока.
Особой разновидностью вымывания является выход веществ при набухании
прорастающих семян, который является пусковым механизмом, побуждающим зародыш к
росту. Состав экссудатов семени очень разнообразен и содержит практически все
вещества, содержащиеся в семенах.
Много биологически активных веществ выделяется растениями в разные периоды их
развития. Процессы экскреции могут быть активными и пассивными. Это видно на
примере
семян.
Выделение
веществ
семенами
не
только
пассивный
Значительный вклад в экссудаты вносит секреция как активный процесс.
процесс.
226
Состав атмосферных смывов может быть показателем физиологического состояния
организма, поскольку резкое увеличение выхода органических веществ наружу
свидетельствует о повреждении цитоплазматических мембран. Влияние атмосферных
осадков в связи с явлением вымывания ассимилятов может оказывать отрицательное
воздействие на урожай растений. С этим необходимо считаться и в сельском хозяйстве
при ирригации с дождеванием наземных сообществ, поскольку искусственное дождевание
— дополнительный фактор вымывания.
Глава 6. ВЫДЕЛЕНИЕ ВЕЩЕСТВ ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Выделительная деятельность растений в экстремальных условиях до сих пор в
литературе не рассматривалась. Такие ситуации возникают при различных повреждениях
организма, если сила внешнего фактора превышает порог нормальной адаптации или
изменения внешнего фактора слишком резкие, чтобы осуществлялись механизмы,
поддерживающие гомеостаз. Термин «стресс» впервые введен Селье [Selye, 1956] для
обозначения реакции животных на различные резкие изменения среды. Ответная реакция
рассматривается как защитная, направленная на сохранение индивидуума. В настоящее
время термин «стресс» распространен и на другие организмы, в том числе и
растения. Cтресс могут вызывать как абиотические (механические, химические и т. д.),
так и биотические (внедрение патогена и др.) факторы. Под влиянием этих
воздействий включаются защитные механизмы растения, среди которых важную роль
могут играть экскретируемые вещества. В данной главе основное внимание будет уделено
выделительной функции как цепи физиологических и биохимических реакций в клетке в
ответ на стресс, а также составу выделений как показателю стрессового состояния растений.
6.1. ПОВРЕЖДЕНИЕ МЕМБРАН ПРИ СТРЕССАХ
Различные факторы внешней среды могут вызвать повреждение растительного организма,
при котором произойдет освобождение вторичных метаболитов и превращение их в
активно действующие соединения. Три таких примера, заимствованных из работы
Матиль [Matile, 1987], проиллюстрированы на рис.88. У растений потенциально токсичные
вторичные соединения и ферменты, ответственные за их превращения в ядовитые вещества,
в обычных условиях изолированы друг от друга. У сорго Sorghum bicolor гликозид дуррин
локализован в клеточном соке вакуолей эпидермальных клеток, тогда как два фермента,
необходимые для образования цианистого водорода (синильной кислоты) — β-глюкозидаза
и гидроксинитриллиаза — содержатся соответственно в хлоропластах и цитозоле
мезофильных клеток [Kojima et al., 1979]. Взаимодействие дуррина и ферментов происходит
227
лишь при деструкции обеих тканей, например при поедании травоядными животными. У
донника Melilotus alba вакуоли клеток эпидермиса и мезофилла листьев содержат гликозид
о-кумаровой кислоты, а β-глюкозидаза, отщепляющая агликон с образованием токсичного
кумарина, локализована в наружных слоях клеточных стенок мезофилла. В этом случае две
мембраны — тонопласт и плазмалемма — отделяют цианогенный гликозид от
соответствующей гидролазы. Нарушение этих барьеров при повреждении ткани приводит к
взаимодействию цианогенного гликозида и фермента, в результате образуется легколетучий
кумарин, ответственный за характерный запах свежескошенного сена. Наконец, еще одним
примером разделения предшественников токсических соединений и отщепляющего глюкозу
Рис.88. Локализация потенциально токсичных вторичных метаболитов и ферментов,
ответственных за выделение токсичных веществ. Адаптировано по [Matile, 1984; 1987].
Glc — глюкоза
фермента служит хрен Armoracia lapathifolia, у которого гликозинолат синигрин (см. Рис.88)
только
тонопластом
отделен
от
тиоглюкозидазы,
катализирующей
превращение
гликозинолатов до изотиоцианатов и локализованной в цитозоле. Именно изотиоцианаты,
образующиеся при расщеплении синигрина в результате его контакта с тиоглюкозидазой
после повреждения целостности клеток, придают хрену характерный жгучий вкус.
Таким образом, поскольку вторичные соединения находятся в норме в компартментах,
выделение их в окружающую среду возможно лишь при нарушении барьерной функции
тонопласта, плазмалеммы и других окруженных мембранами структур (см. также 1.2).
Рассмотрим возможный механизм нарушения мембран при стрессе.
228
Наиболее чувствительны к повреждающему действию мембранные липиды. Прежде
всего деградируют фосфолипиды [Galliard, 1978]. Например, при нарезании клубней
картофеля теряется 20% эндогенных мембранных липидов в течение нескольких секунд и
40% — в течение минуты. При освобождении возможно деацетилирование мембранных
фосфолипидов и галактолипидов, при котором освобождаются жирные кислоты. В
интактных клетках они не найдены в больших количествах, так как свободные жирные
кислоты токсичны для многих жизненных процессов. Жирные кислоты могут быть
атакованы окислительными ферментами. Среди продуктов их окисления найдены
гидроперекиси жирных кислот, карбонильные соединения и другие оксигенированные
соединения. Так у томатов Lycopersicon esculentum с помощью фермента липооксигеназы
(КФ 1.1З. 11.12) происходит образование альдегидов ноналя и гексеналя из линоленовой
кислоты по типу гидроперекиси [Galliard, 1978]. Озон как фактор стресса вызывает
выделение многих летучих органических веществ, в основном в форме окисленных
продуктов [Roshchina V.V and Roshchina V.D., 2003; Beauchamp et al., 2005]. У табака
Nicotiana tabacum образуется одна молекула С6 – летучих веществ на 5 молекул озона, и
среди летучих выделений у отдельных линий растений, устойчивых и неустойчивых к
озону, (E)-2-гексаналь и (Z)-3- гексенил ацетат составляют до 80- 85% (есть изомеры
гексаналя и гексенола, а также гексанола) [Beauchamp et al., 2005]. Предполагается, что эти
соединения образуются в октадеканоидном пути окисления мембран с участием липогеназ.
Другой участок повреждения мембран — белковые компоненты, образующие
рецепторные, каталитические и другие комплексы. Как следствие неблагоприятного
действия разных факторов могут происходить изменения активности ферментной системы,
участвующей в реакциях энергообмена и метаболизма, и рецепторов, регулирующих ионную
проницаемость мембран. Одним из чувствительнейших к повреждению процессов является
фосфорилирование. Понижение уровня АТР в клетке, в свою очередь, нарушает барьерную
функцию мембран. Повреждение растительной клетки в конечном счете приводит к
изменениям метаболических процессов, а так как они взаимосвязаны, то реакции, не
относящиеся к повреждению, скорее исключение, чем правило.
Повреждение мембран наблюдается при отклонении (повышение или понижение) от
оптимальной температуры, что приводит к увеличению выхода органических веществ из
живых клеток. В опытах П. С. Беликова и Т.В. Кирилловой [1958] экзоосмос органических
соединений из чешуи лука и листьев элодеи повышался при температурах 35—45 ° по
сравнению с 17—20 °. Аналогичный эффект был получен при пониженной температуре (5—
10°) на корнях кубышки Nuphar luteum и огурца Cucumis sativus [Беликов, Кириллова, 1958].
Повышение проницаемости мембран отмечено в гипертонических растворах, что
229
обусловлено в первую очередь вымыванием катионов Са2+ и Mg2+, стабилизирующих
проницаемость мембран. Добавление солей магния и кальция к дистиллированной воде
(5x10-4 М) уменьшает выделение как органических, так и неорганических соединений
[Беликов, Кириллова, 1958]. Нарушение проницаемости мембран происходит и при
взаимодействии растений с патогенными грибами и микроорганизмами, которые
вырабатывают токсины [Озерецковская, 1979]. Механизм действия этих веществ во многих
случаях неясен. Изменения проницаемости наступают при многих других воздействиях,
например действии загрязнителей окружающей среды [Shmidt,C., Ziegler, H.1991]. В
конечном итоге изменяется метаболизм всего растения, будь то действие низких или
высоких температур, пестицидов или других факторов [Dure, 1984].
6.2. СТРЕССОВЫЕ МЕТАБОЛИТЫ
В результате процессов, вызванных повреждением и отмиранием клеток, в растениях
образуются летучие и нелетучие соединения, которые относят к веществам стресса.
Несмотря на достигнутые успехи, все еще мало работ, посвященных химической природе и
механизмам возникновения веществ, выделяющихся при ранении и повреждении растений.
Приводим сведения, полученные к настоящему времени.
6.2.1. Этилен
Выделение этилена растениями как реакция на различные абиогенные и биогенные стрессы
— широко распространенное явление. Этилен является фитогормоном, который образуется
нормально функционирующей растительной тканью (см. 2.2.2. и 4.3.1.). Однако при
некоторых экстремальных воздействиях продукция этилена возрастает.
Влияние механического повреждения на интенсивность образования этилена в
листовых пластинках мятлика лугового Poa pratensis L. исследовали Колеман с сотр,
[Coleman et al., 1987]. Пик увеличения активности АЦК-синтетазы после такого воздействия
был обнаружен через I час, интенсивности образования этилена - через 2 часа, а содержания
1-аминоциклопропан -I-карбоновой кислоты (АЦК) - через 3 часа. При старении цветки
петунии Petunia hybrida обычно выделяют этилен, и этот процесс активируется, если рыльце
цветка поранить [Whitehead et al., 1984].
Этилен, как полагают [Corbineau et al., 1990], является индикатором повреждения
холодом у масличной пальмы Elaeis guineensis Jacq. После потепления у данного вида
растения обнаруживается повышенное содержание этого газа.
Подобно механическому повреждению не менее сильное воздействие на скорость
выделения этилена оказывала γ-радиация [Larrigaudiere et al., 1990]. Эмиссия газа под её
влиянием уже через 15 мин. увеличивалась с 0,3 нмоль/г сырой массы час (необработанные
плоды томатов) до 2 нмолъ/г сырой массы час в результате стимуляции АЦК-синтетазы.
230
Однако в дозах >1 килогрея (1000 джоуль кг
-1
) активность фермента блокируется
[Larrigaudiere et al., 1990].
Продукция этилена возрастает и при нарушении газового режима ткани. При
затоплении дефицит О2 стимулирует синтез этилена. Так Танг и Козловский [Tang,
Kozlowski, 1984] наблюдали, что в проростках вяза американского Ulmus americana, ясеня
пушистого Fraxinus pennsylvanica, эвкалипта Eucalyptus camaldnisis и других растений
содержание этилена достигало 0,4—6,0—20 нмоль/г сухой массы, в то время, как в
незатопленных - всего 0,2—0,3 нмоль/г сухой массы. Аналогичные явления наблюдались в
коре стебля подсолнечника Helianthus annuus, томата Lycopersicon esculentum и фасоли
Phaseolus vulgaris, где затопление стимулировало образование этилена, который, в свою
очередь, увеличивал целлюлазную активность и образование аэренхимы [Kawase, 1981].
Образование этилена стимулируется повышением концентрации СО2 в воздухе,
окружающем растение. При этом ускоряется синтез и увеличивается активность
этиленобразующих
ферментов,
ускоряя
превращение
1-аминоциклопропан-1-
карбоксильной кислоты (АЦК) в этилен в листовых дисках табака Nicotiana tabacum
[Philosoph-Hadas et al., 1986]. Это же было подтверждено опытами на осевых органах
дурнишника Xanthium pennsylvanicum [Esashi et al., 1986]. Максимальное увеличение и
превращение АЦК в этилен наблюдалось при концентрации СО2 до 10% (в зависимости от
содержания О2 в атмосфере). В набухающих семенах этого же растения углекислый газ
увеличивал образование этилена, действуя на двух стадиях биосинтеза: на стадии
образования АЦК и на стадии превращения АЦК в этилен.
Нарушение минерального питания такие является одной из причин выделения
стрессового этилена. Повышение концентрации нитратов до 11,5-9,2 м экв.л-1 увеличивает
газоэкcкрецию этилена корневыми системами [Ligero et al., 1987].
Одно из ранних событий при внедрении патогена в растение - быстрое увеличение
синтеза этилена. Например при заражении Bipolaris sorokiniana мятлика лугового Pоа
pratensis L. отмечается повышение интенсивности синтеза этилена, увеличение активности
АЦК-синтазы и накопление АЦК [Coleman et al., 1987]. Этилен как газообразный
стрессовый гормон может быть сигналом для активирования защитных механизмов
растения на внедрение патогена. Полагают [Ecker, Davis, 1987], что он оказывает
регулирующее действие на гены, контролирующие синтез L - фенилаланин аммоний-лиазы
(КФ 4.3.1.5.) и 4 - кумарат КоА лигазы (КФ 6.2.I.I2), ферменты фенилпропанового пути;
гена, кодирующий халконсинтазу, фермент флавоноидного гликозидного пути; гены,
кодирующие ферменты синтеза гликопротеина - главного белкового компонента стенок
клетки.
231
К газам, вызывающим появление стрессового этилена, относится озон, и синтез
этилена зависит от степени повреждения растения этим газом. Положительный эффект
наблюдался при нахождении растения в течение 2 ч в воздухе, содержащем всего 25х10-6%
озона [Craker, 1971]. В условиях теплицы обработка озоном (588 мкг/м3) в течение 3 ч
также стимулировала образование С2Н4 [Pell, Puente, 1986]. Считают, что основной путь
выделения этилена из листа в стрессовых условиях связан с его диффузией через устьица.
Это убедительно было показано в опытах [Rodecar, Tingey, 1986] с растениями сои Glycine
soja, томатов Lycopersicon esculentum, эвкалиптов Eucalyptus и плюща Hedera helix,
которые выдерживали в камере с 0,75—0,95 мкл/л озона Оз. Усиление выделения этилена
происходило с обеих поверхностей листа (у сои в 5 раз, у томата в 6,3 раза). У плюща
выход этилена возрастал в 3,8 раза, у эвкалипта — в 3,6 раза, причем только с нижней
стороны, где у этих растений располагаются устьица.
Выделение этилена увеличивалось и в ответ на повышение до 3 мкл/л концентрации
сернистого газа в воздухе [Kimnerer, Kozlowski, 1982]. Такое же явление происходило при
обработке растений дустом, кадмием, хлором, при воздействии автомобильных выбросов
[Kimmerer, Kozlowski, 1982] и искусственного кислого дождя с рН 2,8—5,6 в течение 1 ч в
условиях теплицы [Pell, Puente, 1986]. Следовательно, как можно было полагать,
выделение этилена является симптомом стресса, вызванного загрязнением и другими
неблагоприятными факторами. В связи с этим была изучена возможность определения
этилена для индикации повреждающего действия кислых дождей [Arny, Pell, 1986].
Определения проведены с 3—4-недельными тепличными растениями картофеля Solanum
tuberosum, редиса Raphanus sativus и сои Glycine soja, которые подвергались действию
искусственного дождя растворами с рН от 2,8 до 5,6. Усиление образования этилена
отмечено лишь при многократной обработке раствором с рН 2,8. Отсюда был сделан вывод
[Arny, Pell, 1986], что этилен не является чувствительным индикатором реакции растений
на кислые дожди. Однако по другим данным [Wolfendon et al., 1988], при загрязнении
воздуха и кислых дождях скорость выделения этилена хвоей европейской ели Picea excelsa
возрастает и это может быть диагностическим тестом на загрязнение.
Из других факторов на образование этилена оказывает влияние водный стресс.
Недостаток влаги, как и избыток в предклимактерический период, вызывает образование
этилена [George et al., 1982]. Стимуляция синтеза углеводорода вызывается и повышенной
концентрацией солей в почве [Chrominski et al., 1986], а также воздействием низкими
температурами [Faguhar, Mayak, 1984].
Хан с сотрудниками [Khan et al., 1987] изучали возможность использования
количества выделяющегося из ткани этилена в качестве показателя солеустойчивости
232
растений риса. При замораживании семян риса Оryza L. в течение 6 дней в 0,1 М NaСl и
воде выделялось мало этилена. Однако в присутствии 1-аглиноцикло-пропан-1-карбоновой
кислоты (АЦК) или АЦК с добавлением хлористого натрия интенсивность выделения
этилена возрастала на 3-й день, достигала максимума на 4-5-й дни и затем и снижалась.
Способность риса продуцировать АЦК-зависимый этилен была различной у разных сортов
и коррелировала (r = 0,9I) с солеустойчивостью на стадии проростков [Khan et al., 1987].
Эти данные свидетельствуют о том, что этилен может служить биохимическим маркером
при массовом отборе популяций риса на солеустойчивость на стадии проростков [Khan et
al., 1987].
Механизм образования стрессового этилена полностью пока ясен. Робертc и Осборн
[Roberts, Osborne, 1981] полагают, что при нарушении мембранной проницаемости при
стрессе выделяются кофакторы, активирующие ферменты, включенные в биосинтез
этилена. Однако при стрессах, вызванных, например, нарушением водного обмена, было
показано, что биосинтез этилена увеличивается раньше каких-либо нарушений
проницаемости и вымывания электролитов, но и уменьшается, когда процесс выхода
электролитов усиливается. Это свидетельствует о том, что для биосинтеза этилена
необходима
мембранная
целостность.
Однако
в
каких
именно
компартментах
синтезируется газ, долгое время оставалось неясным. Предполагалось участие в этом
процессе тонопласта. Для проверки гипотезы были проведены опыты с изолированными
вакуолями из кормовых бобов Vicia faba [Mayne, Kende, l986]. При разрушении
тонопласта
с
помощью
осмотического
шока,
замораживания-оттаивания
происходило
действовали
окислительного
разобщители
детергентов,
ингибирование
этанола
синтеза
фосфорилирования
или
путем
этилена.
Также
карбонил-цианид-т-
хлорфенилгидразон и динитрофенол, а также ионофоры — валиномицин и нигерицин.
Таким образом, было подтверждено, что одной из мембран, принимающих участие в
синтезе этилена, является тонопласт.
Выделение этилена является весьма чувствительным показателем повреждения
растительных клеток и тканей. Согласно Абелес [Abeles, 1972], первичная функция
стрессового этилена — ускорять опадение органов, поврежденных заболеваниями, засухой
и другими экстремальными факторами. При этом возможна регуляция пола у растений. В
опытах с использованием пестицида этефона наблюдалось появление гермафродитов и
женских цветков на мужском растении конопли Cannabis L. [Sriram, Ram, 1984]. Полагают,
что механизм действия заключается в стимуляции выделения этилена. Этилен выделяется
женскими цветками в значительных количествах (46,67 мл/г сырого веса в час) и в гораздо
меньших количествах - мужскими цветками (1,73 мл/г сырой массы) [Sriram, Mohan Ram,
233
1984].
Этилен чаще всего действует как запускающий механизм. Он должен вызвать
начало
какого-то
другого
процесса,
под
влиянием
которого
впоследствии
изменится, например, СО 2 метаболизм [Grodzinski, Woodrow, 1989]. Этилен может
изменять скорость фотосинтеза и дыхания, модифицировать развитие растений и
продуктивность в условиях, которые происходят в природе и в агрокультуре закрытых
помещений. Однако действие этилена на CO 2 метаболизм в отличие от влияния
двуокиси углерода на образование этилена является не прямым, а опосредованным.
Прямое влияние этилена на углеродный метаболизм не обнаружено. Взаимоотношения
между главными путями метаболизма СО2, активностью C2H4 и ростом изучали
Гродзинский и и Вудроу [Grodzinski, Woodrow, 1989]. Показана стимуляция СО2 (501500 мкл/л-1 ) выделения этилена фотосинтезирующими листьями растений как С3 , так
и С4 типа.
Этилен, возникающий при стрессе, может играть определенную роль в регуляции
роста и устойчивости к болезням. При поражении грибами уровень этилена в листьях
ячменя Hordeum sativum и арахиса Arachis sp. повышается [Walther et al., 1981] так же, как
и в проростках пшеницы Triticum vulgare, инокулированных грибами Fusarium [WurzerFassnacht, Hoffmann, 1986]. Обработка зараженных грибами растений препаратами,
ослабляющими заражение, приводит к снижению выделения этилена до уровня
неинфицированных растений [Wurzer-Fassnacht, Hoffmann, 1986]. Образование этилена
отмечено [Ben-David, 1986] и в листьях красного перца Capsicum annuum, зараженных
Xanthomonas campestris. При этом интенсивность выделения этилена усиливалась в 35 раз
по сравнению с контролем —105 пмоль/г-ч. При заражении молодые листья перца
продуцировали больше этилена, чем взрослые, менее чувствительные листья [Ben-David et
al., 1986]. Главными местами образования этилена были периферийные зоны листовой
пластинки и некротические пятна [Ben-David et al., 1986].
Этилен способен регулировать экспрессию генов литических ферментов. Хитиназы -.
которые синтезируются в ответ на внедрение в клетку патогена, могут его лизировать,
участвуя в деградации клеточной стенки гриба. Активность этого фермента увеличивается
в присутствии экзогенного этилена. Оказалось, что этилен может участвовать в контроле
экспрессии гена хитиназы, происходящем на уровне транскрипции гена. Это наряду с
синтезом фитоалексинов - механизм защиты от патогена (Brogle et al., 1986).
Показателем стресса является продукция этилена даже при вымывании систем
электролитов. Этот феномен, например, наблюдается при вымывании электролитов (<40%)
листьями сои Glycine. При этом выделение стрессового этилена коррелирует с
234
липооксигеназной активностью, которая стимулируется при самом малом повреждении и
ингибируется
при
более
высоком
значении
этого
показателя.
Ингибирование
липооксигеназы α-пропилгаллатом блокирует образование этилена [Kasperska, KubackaZebalska, 1989]. Следовательно, для образования стрессового этилена требуется активация
системы генерации свободных радикалов.
6.2.2. Этан и другие простейшие углеводороды
Этан образуется чаще всего как главный углеводородный газ после гомогенизации тканей
высших растений, которые в неповрежденном состоянии выделяют преимущественно
этилен. Элстнер и Конзе [Elstner, Konze, 1976] установили (табл.30),
Таблица 30. Образование этилена и этана (в пикомоль ч-1 г-1. сырой массы) неповрежденными и
раздавленными прессом дисками листьев сахарной свеклы [Elstner, Konze, 1976]
Вариант
Необработанные диски
Раздавленные прессом диски
Этилен
379 ±355
33± 171
Этан
1±3
86±40
Отношение этилен/этан
95 ±320
0±2,6
что наибольшее количество этилена выделяют неповреждённые диски из листьев сахарной
свеклы. После раздавливания дисков выделение этилена сильно уменьшается. Напротив,
образование этана, низкое в необработанных дисках, стимулируется после раздавливания.
Последующие
эксперименты
показали;
что
обратная
зависимость
между
образованием этилена и этана в растениях наблюдается при замораживании злаков в
жидком азоте, при водном дефиците и гипоксии, механическом повреждении и
анаэробиозе этиолированных проростков пшеницы Triticum [Kimmerer, Kozlovski, 1982].
Этан образуется также в результате химического воздействия на клетки [Schnabl et al.,
1983], например в присутствии салицилгидроксамовой кислоты, растениями Vicia faba на
свету и в темноте. Количество выделяемого газа на свету было выше, чем в темноте, и
составляло 300 пмоль-мг-1 хлорофилла [Schnabl et al., 1984]. Образование этана
проростками сосны смолистой Pinus resinosa и березы бумажной Betula papyrifera в
атмосфере SO2 зафиксировали Кимерер и Козловски [Kimmerer, Kozlowski, 1982].
Выделение его в этих условиях продолжалось линейно поверхности некроза. Выделение
этана стимулируется и гербицидами - дифеноловыми эфирами.
Недифференцированная каллюсная ткань моркови Daucus carota L. также обладает
способностью выделять этилен и этан [Maitra, Sen, 1989]. Образование этана связывают с
клеточной дезорганизацией. Полагают [Maitra, Sen, 1989], что этан является продуктом
окисления ненасыщенных липидов Интересно, что регенерирующаяся ткань производит
значительно меньше этилена, а производство этана прекращается полностью. Таким
образом, появление газа не зависит от интактности тканей и, возможно, не имеет
235
компартментации в клетках листа. Независимое образование этана и этилена, по мнению
одних авторов [Kimmerer, Kozlowski, 1982], может указывать на существование двух
разных путей образования газов. Другие [Peiser et al., 1982; Schnabl et al., 1984] считают,
что этилен и этан образуются из общих предшественников. Возможно, что это продукты
перекисного окисления жирных кислот.
В условиях стресса выделяются и другие короткоцепочечные углеводороды. В
отличие от растений, у которых при тех или иных стрессах выделяются этилен и этан,
листья табака Nicotiana tabacum, погруженные в раствор NaNSO3 (0,2-50 мМ), выделяют
большое количество пропилена и пропана, но мало этилена и этана. При гомогенизации
листьев продуцирование этана значительно увеличивается [Yung-jen-Chou et al., 1985].
Значение выделения пропилена и пропана у высших растений остается неизвестным. Более
понятная картина у низших организмов. Например, при действии гербицида параквата на
микроводоросли также образуется не только этан и этилен, но и пропан [Boehler-Kohler et
al.,
1982].
Углеводороды
этан,
этилен,
пропан,
пентан
и
пентен
образуют
фотосинтезирующие структуры сине-зеленых бактерий из ненасыщенных жирных кислот,
входящих в состав мембран. Появление легколетучих углеводородов, таким образом,
представляет собой показатель деградации фотосинтезирующих мембран [Sandmann,
Boger, 1982]. Это положение было подтверждено опытами с экзогенно добавленными
жирными кислотами (табл.31), из которых видно, что качественный состав и соотношение
образующихся низкомолекулярных углеводородов зависит от вида жирной кислоты,
подвергающейся перекисному окислению.
В биологическом отношении из всех выделяющихся углеводородов наиболее
активны олефины. Способность воздействовать на биохимические процессы связана с
наличием в их молекуле двойных связей. П. А. Власюк и Г. В. Поруцкий [1964] показали,
Таблица 31. Летучие углеводороды (в нмоль), которые образуются при перекисном окислении
из жирных кислот (3 мг/2мл) изолированными мембранами Anacystis в присутствии CuSO 4
(50 мкМ) [Sandmann, Boger, 1982].
Жирная кислота
Контроль
Этан
0
Этилен
0
Пропан
0
Пентан
0
0
Пентен
Олеиновая
0,003
0
0
0
0
Линолевая
0,32
0,19
0,09
8,14
1,19
Линоленовая
6,31
3,71
0
0
0
Линоленовая (изомер)
0,29
0,25
0,21
17,42
4,30
Арахидоновая
0,46
0,28
0,11
28,64
2,62
что активность непредельных углеводородов зависит от числа углеродных атомов, она
убывает по мере увеличения их числа. Так пропилен и бутилен по силе действия на
изолированные корни бобовых растений значительно уступают этилену, а олефины типа
236
стерола обладают незначительной активностью. Влияние на прорастание семян портулака
Portulaca oleracea низших углеводородов было испытано Тейлорсоном [Taylorson, 1979].
Полученные данные (табл.32) показывают, что предельные углеводороды даже
Таблица 32. Влияние на прорастание семян портулака Portulaca oleracea низших углеводородов (%
проросших семян) [Taylorson, 1979].
Углеводород
Метан
Этан
Пропан
Бутан
Изобутан
Этилен
Пропилен
Концентрация (часть на миллион – v/v)
0
1
10
100
25±5
16-±7
22±-6
23 ± 6
15 ± 4
22 ±3
14 ±3
24 ± 8
30±6
20 ± 4
16 ± 6
17 ± 4
70±1
77±4
25 ± 4
15 ± 3
17 ± 6
22 ± 4
17±1
68±5
41±2
19 ± 7
14 ± 3
29 ±7
20±3
61 ±7
19±4
при относительно высоких концентрациях не оказывают существенного влияния на
прорастание семян. Несравненно более высокой биологической активностью обладают
непредельные углеводороды - этилен и пропилен, причем действие пропилена проявляется
в более высоких концентрациях. Крокер [1950], исследуя влияние низших непредельных
углеводородов на реакцию проростков (образование апикального изгиба в проростках
гороха, выращенных в темноте) и эпинастию листьев, показал, что физиологическая
активность углеводородов этиленового ряда (этилен, пропилен, бутилен) быстро падает с
увеличением длины цепи, а изопрен вообще не вызывает у растений подобных реакций.
Биологические эффекты этана, в целом, мало исследованы. Известно, что этан может
уменьшать стимулирующее действие этилена на образование почек и рост листьев
[Lefebvre, 1978]. Есть сведения, что этан является и активным репеллентом. Он содержится
в смолистых выделениях сосны и токсичен для некоторых жуков. Это простое соединение
чрезвычайно эффективно. Всего лишь 0,6 мкл газа образуется на 1 г сосновых иголок, но
этого достаточно, чтобы воспрепятствовать их поеданию [Харборн, 1985].
Как одну из интересных особенностей пропилена следует отметить его способность
индуцировать синтез этилена [Sfakiotakis, Dilley, 1973]. Так при обработке плодов яблони
сорта Бед Деликонс пропилен стимулировал образование этилена, и эта способность
увеличивалась по мере созревания плодов. При низких концентрациях О2 (6,5% и ниже)
индукции синтеза этилена не наблюдалось.
Известна
способность
пропилена
изменять
чрезвычайно
важные
ключевые
физиологические реакции растений [Lee et al., 1987]. При обработке пропиленом (500
мкл/л) в течение 2, 4 и 6 дней незрелых плодов томата Lycopersicon esculentum повышается
скорость дыхания, увеличивается число полисом и наступают сдвиги в синтезе белков. Так
237
белок с молекулярной массой 55 кДа, участвующий в созревании плодов, синтезируется
только при определенной концентрации пропилена. Если концентрация недостаточна, то
белок не синтезируется.
Углеводороды с тройной связью оказывают еще более слабое физиологическое
действие, чем этилен и пропилен. Проростки гороха Pisum sativum реагируют на
присутствие ацетилена в концентрациях, превышающих эффективную концентрацию
этилена в 1200 раз, а эпинастия листьев томата Lycopersicon esculentum наблюдается при
концентрации ацетилена, в 500 раз превышающей соответствующую концентрацию
этилена [Крокер, 1950].
Из других эффектов известно, что ацетилен влияет на дыхание корней сои Glycine
soja [Gerbaud, 1990]. В кратковременных опытах при барбатировании ацетиленом
питательного раствора, в котором находилась корневая система, наблюдалось уменьшение
скорости дыхания на 15-35%. При резком повышении освещенности ингибирующее
действие ацетилена на дыхание возрастало.
Следует
отметить,
что
характер
физиологического
действия
углеводорода
определяется не только свойствами его молекулы, но и природой исследуемого объекта.
Углеводороды, проявляющие высокие ингибирующие свойства в одном случае (действие
на определенный физиологический процесс), могут быть совершенно неактивными при
применении других проб и испытании других процессов.
6.2.3. Терпеноиды
Образование терпеноидов при стрессе является новой проблемой, по сравнению с
низшими углеводородами, описанными выше. Ранение, инфекция и другие экстремальные
воздействия часто нарушают нормальный синтез терпеноидов [Urbasch, 1984] (см. также
3.6 и 4.3.2). Деградация растительных клеток приводит к изменению качественного и
количественного состава этих соединений [Kuc, Lisker, 1978]. Они могут стимулировать
заживление раны или повышать устойчивость к заболеванию. Озон, как и повышенная
концентрация СО2, усиливает выделение летучих терпенов [Himanen et al., 2009].
В растительном мире одним из значительных источников летучих терпеновых
соединений является живица хвойных. Ранения, которые часто наблюдаются в
естественных условиях под действием повреждающих факторов, но которые особенно
значительны при подсочке, вызывают обильное выделение этих веществ. Например
смоляные монотерпеновые и дитерпеновые кислоты образуются у сосны Pinus cоntorta var.
latifolia или при поранении или инокуляции грибами Ceratocystis clavigera [Croteau et al.,
1987]. В условиях стресса в смоле изменяется содержание α- и β- пиненов, каурена,
фелландрена, мирцена, абиетиновой кислоты [Kuc, Lisker, 1978]. Количество и состав
238
выделяющихся терпенов, по мнению ряда авторов, является показателем устойчивости
растений к стрессам. В смоле смоляных ходов хвои Picea abies L, поврежденных в
результате
загрязнения
сесквитерпеновых
воздуха,
углеводородов,
изменяется
спиртов,
содержание
кетонов.
Особенно
монотерпеновых
резко
и
изменяется
отношение α-пинен/β-пинен. В поврежденной хвое содержание β-пинена увеличивается
примерно в 4 раза [Juttner, 1988]. Возможно, содержание летучих терпенов монет быть
индикатором повреждения дерева при загрязнении воздуха [Juttner, 1988].
У ели Picea abies, чувствительной к индустриальному дыму, содержится только
небольшое количество камфена и лимонена и (или) много β-пинена, тогда как летучие
масла устойчивых растений обогащены камфеном. Таким образом, устойчивые и
неустойчивые виды отличаются разным содержанием монотерпенов.
В 80-х годах показано изменение состава монотерпенов при фумигации растений
сернистым газом. В бальзаме из пихты Abies balsamea при высоких концентрациях SO2 в
течение нескольких дней обнаружено [Penwic, Potter, 1981] более высокое содержание α- и
β-пиненов, а также камфена, чем в контрольных растениях. В меньшей мере увеличивалось
содержание борнеолацетата и некоторых других терпенов. В опытах Бухера [Bucher, 1982]
при фумигации SO2 в хвое сосны Pinus sylvestris обнаружено увеличение содержания αпинена в 5 раз и камфена в 10 раз по сравнению с контролем. При этом уменьшалось
количество мирцена, лимонена и некоторых других летучих соединений. Общее
количество монотерпенов при этом не изменялось.
Известны случаи выделения терпенов каурена и изокаурена в ответ на заражение
грибами [Mellon, West, 1979]. При вирусной инфекции могут появляться соединения,
обычно не образуемые растениями. Так из листьев табака Nicotiana rustica, зараженного
вирусом табачной мозаики, кроме 16 известных сесквитерпеноидов, было выделено 3
новых, идентифицированных как окциденол, окциденталол и транс-окциденталол [Uegaki
et al., 1985]. Корни риса в ответ на инфекцию грибами Pyricularia oryzae или облучение
ультрафиолетовым светом образуют и выделяют момилактон, который является также
аллелопатически активным агентом [Kato-Noguchi, 2004 ; Toyomasu et al., 2008]. Есть
данные о том, что β-мирцен повышает устойчивость сосны к нематодам [Ishikawa et al.,
1987].
С продуцированием терпенов связана биологическая активность большого числа
растений. Е. С. Лахно и Н. В. Козлова [1967], изучая состав выделений хвойных растений,
пришли к выводу, что их антимикробные свойства обусловлены выделением скипидара,
основную часть которого составляют терпены. Такие терпены, как камфора и цинеол,
оказывали значительное влияние на рост корней огурца Cucumis sativus [Muller W.H.,
239
Muller С. Н., 1964]. Их действие было более сильным, чем α- и β-пиненов. Производные
терпенов также могут быть физиологически активны - вызывать ингибирование роста
растений (действуя как аллелохимикаты при аллелопатических взаимодействиях), или/и
развития насекомых (действуя как кайромоны). Формулы таких защитных соединений
даны на рис. 89.
Рис.89. Защитные терпеноиды растений. Сесквитерпеноиды из листьев табака Nicotiana rustica,
инфицированные вирусом табачной мозаики – оксиденол (1) и оксиденталол (2). 3 - Кайрамон
азадирахтин из Azadirachta indica. R – тиглоил.
Изучение механизма действия некоторых терпенов, в частности бициклического
терпена α-пинена, показало, что биологическая его активность находится в связи с его
способностью блокировать SH-группы ферментов. Полагают также [Muller, 1965], что
действие терпенов осуществляется благодаря растворению их в липофильных слоях
кутикулы и протоплазме клеток растений.
Терпеноиды секреторных структур составляют важный аспект химической защиты
растений в биоценозе. Концентрация монотерпенов у хвойных растений увеличивается при
повреждении [Jutner, 1988]. Например, секреторные волоски Conradina canescens (сем.
Lamiaceae) выделяют монотерпены цинеол, камфору, пинокарвал, борнеол, обладающие
аллелопатической активностью. Корни многих растений выделяют β-фелландрен и цинеол
в качестве защиты от патогенов [Wenke et al., 2010]. Цинеол на 100% ингибируют
прорастание семян Leptochloa dubia и на 97% радиальный рост [Williamson et al., 1989]. В
опытах по сравнению ингибирующего действия различных терпеноидов на прорастание
семян редиса [Asplund, 1968] показано, что терпеноидные кетоны камфора и пулегон
наиболее активны в низких концентрациях 1,5-3,3 мкМ, тогда как моноены α- и β-пинены,
диены лимонен и α-фелландрен, спирты борнеол и эфир цинеол вызывали аналогичный
эффект в концентрациях в 5-100 раз более высоких.
240
6.2.4. Спирты
Образование этанола и некоторых других спиртов идет и в аэробных условиях. Но при
недостатке кислорода накопление спирта усиливается [Гринева, I975]. В проростках риса
Oryza sativa способность к ферментативному образованию спирта возрастает особенно при
критически низкой примерно 0,06 моль м-3 (5%) концентрации кислорода [Atwell,
Greenway, 1987]. Затрудненная аэрация, связанная с анатомическими особенностями
растения, наблюдается в корневых системах, особенно в ее апикальной части [Atwell et al.,
1988]. У древесных пород недостаток кислорода испытывают глубоколежащие ткани. В
летний жаркий день этанол в следовых количествах можно обнаружить во внутреннем
воздухе тополя бальзамического Populus balsamifera, березы бородавчатой Betula verrucosa
и других растений [Рощина, 1975]. В эндосперме семян клещевины Ricinus communis в
условиях аноксии (15 ч) концентрация спирта может достигать 15 мкМ [Donaldson et al.,
1985].
Как это показано для многих растений, образование этанола происходит и при
затоплении вследствие ухудшения обеспеченности тканей кислородом. Оранжерейные
опыты с затоплением люцерны Medicago sativa и лядвенца Lotus corniculatus позволили
уловить этанол, который выделяется с транспирационным током [Barta, 1984].
Образование этанола отмечено также при низкотемпературных стрессах и оледенении у
озимых сортов пшеницы Triticum [McKersie et al., 1982]. Возможно, конечно, что и в этих
случаях образование спирта также обусловлено слабой аэрацией тканей. Из других
стрессовых воздействий интерес представляет сернистый газ, в атмосфере которого
проростки сосны смолистой Pinus resinosa и березы бумажной Betula papyrifera
продуцировали этанол [Kimmerer, Kozlowski, 1982].
Освобождаясь от избыточного количества спирта, клетки выделяют его в
окружающую среду. Особенно интенсивно этот процесс идет в корневых системах и слабо
аэрируемых тканях, из которых этанол может перемещаться с транспирационным током.
Повышение экссудации этанола, аминокислот и cахаров корнями гороха Pisum sativum
обнаружено [Smucker, Erickson, 1987] в искусственной газовой среде, содержащей азот и
30% СО2. В этих условиях количество этанола за 96 ч достигало свыше 250 мг/г сухой
массы. Аминокислоты, главным образом аланин, лейцин, аспарагин, глютамин, составляли
примерно 1,34 мг/г сухой массы. Следы этанола и других низкомолекулярных спиртов с
помощью газовой хроматографии были обнаружены в транспирационной воде древесных
растений [Рощина, 1973, 1974].
Этанол образуется в результате гликолиза из пирувата, который при аэрации
преимущественно используется в цикле Кребса. В силу того, что уксусный альдегид,
241
возникший из пирувата, не всегда полностью превращается в этанол, часть его может
использоваться на образование других низших или даже высших спиртов [Glinka, Reinhold,
1962]. Метанол был обнаружен среди летучих веществ, выделяемых листьями редиса
[Дадыкин и др., 1967], метанол и пропанол — в транспирационной воде древесных
растений [Рощина, 1974], бутанол — в составе летучих компонентов сои [Nunomura et al.,
1976]. В корнях кукурузы Zea mays и подсолнечника Helianthus annuus, а также в растворе,
окружающем корни, найдены изобутанол, амиловый и гексиловый спирты. Повышенное
содержание спирта, свидетельствующее об усилении гликолитических процессов, может
на определенном этапе компенсировать недостающую энергию для жизнедеятельности
организмов при недостатке аэрации.
Физиологические эффекты этанола изучены лучше, чем других спиртов. Низкие
концентрации его стимулируют ростовые процессы. Например, отмечено, что у
обработанных спиртом проростков овса Avena sativa усиливается рост мезокотиля [Mer,
1961]. В концентрации 0,02 М этанол стимулировал деление клеток хлореллы [Mer, 1961].
Из других спиртов таким же действием обладал только метанол. Однако этанол усиливал
деление клеток на 75%, а метанол — всего лишь на 3—4% [Bach, Felling, 1958]. Стимулирующее действие спирта на клетки объясняется в основном его использованием как
источника углеродных групп, поскольку при достаточном поглощении СО2 стимулирующее
влияние вещества на рост снижается [Bach, Falling, 1958]. При повышении концентрации
стимулирующее действие сменяется ингибирующим. Отмечено угнетение этанолом
прорастания семян ячменя Hordeum vulgare и роста каллюсной ткани из сердцевины
табака Nicotiana tabacum [Гринева, 1975]. Дальнейшее повышение концентрации этанола
до 0,1% вызывает отмирание растений.
Ингибирование роста обусловлено нарушением метаболических процессов под
влиянием химического стресса. Известно, что введение в листья растворов спирта
приводит к изменению использования различных форм cахаров и усиливает дыхание. В
митохондриях высокие концентрации этанола и метанола вызывают набухание
митохондрий, ведущее к увеличению проницаемости мембран, и ингибируют
фосфорилирование. Таким образом, действие этанола сказывается на самых
существенных сторонах жизни клетки.
Другие спирты не влияют на рост столь эффективно. Значение их в
метаболизме не изучено, неясна локализация центров их биосинтеза и дальнейшее
вовлечение в обмен.
242
6.2.5. Альдегиды
Летучие альдегиды, как и спирты, являются компонентами растительных выделений
интактных растений (см. 4.3.3). При стрессовых условиях выделение альдегидов часто
повышается. Нанесение механической травмы способствует их образованию. Вероятно,
поэтому высоким содержанием альдегидов отличаются гомогенаты листьев и других тканей
растений. Летучие альдегиды были обнаружены в парах раздробленных почек
черемухи Padus racemosa, тополя бальзамического Populus balsamifera, настоях из
листьев тех же растений [Рощина, 1973а, 1974]. В яблочных, грушевых, виноградных и
смородинных настоях плодов с дистиллированной водой были идентифицированы
ацетальдегид, ацетон, пропионовый альдегид, масляный альдегид, метилпропилкетон,
валерьяновый альдегид, метилбутиленкетон и др. [Pribella, Vasatko, 1967]. Этаналь часто
обнаруживается в гомогенатах листьев и плодов [Masguelier, Vitte, 1967].
Альдегиды и кетоны с помощью чувствительных химических реакции найдены в
выделениях измельченных листьев брусники Vaccinium vitis idaea, березы Betula
verrucosa, черемухи Padus racemosa и дуба Quercus [Скворцов, Смирнова, 1972]. В.В.
Чубинидзе [1966] с помощью полярографического метода в воздухе раздробленных
листьев белой акации Robinia pseudoacacia, тополя черного Populus nigra и других
растений среди идентифицированных соединений обнаружил формальдегид, ацетальдегид
и изовалерьяновый альдегид. Выделение альдегидов и спиртов с 6 углеродными атомами
наблюдалось и при ранении томатов. Были идентифицированы [Urbash, 1984] 2-гексаналь, а
также спирты транс-2-гексанол и н-гексенол, которые обладали антифунгальной
активностью.
Многие растения при повреждении листьев образует гексаналь. Значительное
количество этого альдегида найдено в гомогенатах листьев белой акации Robinia
pseudoacacia [Schauenatein et al., 1977] и гинкго Ginkgo biloba [Major et al., 1963], Albizzia
julibrissin, Ailanthus glandulosa [Major et al., 1972]. Выход газа зависит от pH [Major et al.,
1972]. Наибольший выход газа у Ginkgo biloba при рН 3,7-5,0, у Ailanthus glandulosa при 67,4 и падает при более высоких значениях. В интактных листьях гексаналь практически не
образуется [Major et al., 1972]. В конденсате из листьев гинкго гексаналь присутствует в
количестве, превышающем 3,78 х 10-7 мг в 3 мкл. Для его образования необходим
кислород. Если листья, собранные в период роста, поместить в атмосферу без кислорода,
то гексаналь не образуется. Возможно, что в синтезе гексаналя участвует фермент,
требующий присутствия О2. С выделением гексаналя связывают устойчивость к грибной
инфекции [Major et al., 1963, Major, Thomas, 1972]. Ненасыщенные альдегиды, как описано
243
в обзоре Лира с соавт. [Lyr et аl., 1987], также обладают фунгицидными свойствами. Они
образуются в растениях из ненасыщенных жирных кислот (линолевой и линоленовой) при
участии фермента липогеназы. При гомогенизации тканей яблок в течение 10 мин
выделяется до 2310 мкг гексаналя на 100 г плодов [Lyr et al., 1987]. При раневых реакциях
и перекисном окислении липидов с помощью липооксигеназ из жирных кислот образуется
не только гексаналь и гексеналь, но и α-кетол и γ-кетол [Zimmerman, Vick, 1988].
Количество образуемых при ранении α-кетолов возрастает в 3-5 раз в течение 10 мин.
Гексаналь и гесеналь могут быть важным фактором раневого ответа, защищая
растительные
ткани
от
патогенных
грибов
и
болезнетворных
микроорганизмов
[Zimmerman, Vick, 1988].
Выделение альдегидов усиливается и при других стрессовых условиях. Так
выделение ацетальдегида увеличивается при обработке сернистым газом проростков Pinus
resinosa и Betula papyrifera в концентрации до 3 мкл/л [Kimmerer, Kozlowsкi, 1982].
Имеются также сведения, что выделение ацетальдегида из растений гороха Pisum sativum,
бархатцев Tagetes и эвкалипта Eucalyptus viminalis возрастает в условиях водного
дефицита, при замораживании и экспозиции в азоте [Kimmerer, Kozlowski, 1982]. Таким
образом, выделение альдегидов при стрессах возрастает и может достигать биологически
активных концентраций.
Биологические
эффекты
альдегидов
зависят
от
числа
углеродных
атомов,
концентрации и объекта, на котором испытывается их действие. Низшие альдегиды при
малых концентрациях могут не оказывать влияния или даже стимулировать процесс.
Данные Тейлорсона [Taylorson, 1979] показывают, что при разведении 100 частей
альдегида на миллион прорастание семян портулака Portulaca oleracea стимулируется, и
масляный альдегид обладает более сильным действием, чем уксусный (табл.33). Более
высокие концентрации альдегидов оказывают негативное действие на живые клетки.
Таблица 33. Влияние на прорастание семян (% проросших семян) портулака Portulaca oleracea низших
альдегидов [Taylorson, 1979]
Альдегид
Концентрация (часть на миллион - v/v)
0
1
10
100
Уксусный
32±8
33±5
24 ± 6
34±7
Пропионовый
20 ± 6
20±2
26±7
33±6
Масляный
29±4
28 ± 5
30 ±3
46±6
Отмечено, что альдегиды вызывают резкие сдвиги водоудерживающей способности клеток
и проницаемости цитоплазматических мембран [Рощина, 1974; Рощина В. Д., Рощина В.
В., 1970, 1983].
244
Токсическое действие альдегидов связывается с их способностью реагировать с
аминными и сульфгидрильными группами белков, вызывая их конформационные
изменения [Schauenstein et al., 1977]. Однако сила и характер воздействия зависят также от
структуры, гидрофильности, липофильности и полярных свойств молекулы. Наиболее
реакционноспособным в ряду насыщенных алканалей является формальдегид, а по мере
увеличения числа углеродных атомов ингибиторные свойства альдегидов снижаются
[Schauenstein et al., 1977].
Насыщенные
альдегиды
обладают
ингибирующим
действием
на
ряд
физиологических процессов растений и микробов. Формальдегид или ацетальдегид (в
количестве 1 мМ) необратимо ингибируют клеточное деление Escherichia coli, тормозит
или останавливает прорастание семян и рост проростков [Schauenstein et al., 1977].
Ацетальдегид может угнетать фотосинтез [Колесниченко, 1976]. Изучено действие
алканалей на клеточное дыхание [Schauenstein et al., 1977]. Формальдегид ингибирует
окисление
сукцината,
α-оксиглутамата
глутамата,
и
пирувата,
сопряженное
с
фосфорилированием [Schauenstein et al., 1977]. Кроме того, формальдегид и ацетальдегид
подавляют
активность
АТРазы
и
обращение
АТР
электронного
транспорта
в
митохондриальных частицах. Другие альдегиды — ацеталь, пропаналь, изобутаналь,
изопентаналь — вызывают изменения окислительных процессов митохондрий, действуя на
соответствующие дегидрогеназы и метаболизм пирувата. Эти эффекты частично
обратимы. Примером необратимой инактивации может служить подавление альдегидами
активности нитрогеназы и гидрогеназы [Slatyer et al., 1983].
Являясь физиологически активными веществами, низкомолекулярные альдегиды,
возможно, обладают аллелопатическим эффектом. В пользу такого предположения
свидетельствуют приведенные выше факты. Возможно, что растение — донор альдегидов,
действуя на белки растения-акцептора, окажется конкурентоспособным. С другой стороны,
у растения-акцептора могут быть защитные механизмы от такого воздействия; например,
они могут включать усвоенные альдегиды в свой метаболизм путем окислительновосстановительных превращений, образуя органические кислоты и спирты [Дурмишидзе,
1977].
6.2.6. Цианистый водород
По мере совершенствования методических приемов, кроме альдегидов и спиртов, были
обнаружены и другие недоокисленные продукты повреждения растительных клеток. К их
числу
относится
HCN
-
синильная
кислота
(цианистый
водород),
которая
идентифицирована в составе летучих соединений поврежденных растительных тканей.
Впервые об этом сообщил Б. С. Драбкин [1954], исследовавший состав паров, выделяемых
245
измельченными листьями черемухи Padus racemosa. Синильная кислота найдена также в
выделениях измельченных семян льна Linum linearis [Ермаков, 1960]. Она поступала в
воздух одновременно с ацетоном.
Главными
биологическими
предшественниками
HCN
являются
цианогенные
гликозиды, которые содержатся, по крайней мере, у 800 видов растений, представляющих
70—80 семейств [Miller, Conn, 1980]. 30 цианогенных гликозидов были идентифицированы
(формулы некоторых из них представлены на Рис.90), но, как оказалось, только некоторые
из них широко распространены — линамарин и лотаустралин. Обычно они встречаются в
одних и тех же растениях: лимских бобах Phaseolus limensis, маниоке Manihot utilissima,
льне Linum linearis, в разных видах клевера Trifolium newseeland, T. repens, хотя и в разных
количествах. Известны цианиды с ароматическими радикалами, в частности амигдалин,
присутствующий в семенах миндаля Amygdalus communis в количестве до 1,8%, персика
Persica prunuca, рябины Sorbus aucuparia, черешни Cerasus avium, сливы Prunus domestica,
а также дуррин, встречающийся у злака сорго Sorghum vulgare [Muller, Conn, 1980;
Solomonson, 1981].
Синтез цианогенных гликозидов осуществляется из аминокислот [Kakes, 1990]. На
рис. 90 в качестве примера показан путь биосинтеза линамарина из валина. В процессе
синтеза
происходит
образование
N-гидроксиаминокислоты
и
ее
окислительное
декарбоксилирование до альдоксима с последующим его превращением в цианогидрин.
Последним этапом в биосинтезе цианогенных гликозидов является гликозидирование αгидроксинитрила. Есть также сведения, что этилен участвует в метаболизме цианидов,
поскольку цианид образуется как побочный продукт окисления предшественника этилена
1-аминоцикло-пропан-1-карбоновой кислоты (АЦК) в присутствии АЦК –оксидазы
[Goudey et al., 1989; Grossman, 1996]. Увеличение синтеза цианидов происходит во время
образования некротических пятен на листьях табака под действием вируса табачной
мозаики, при этом стимулируется также образование этилена [Grossman, 1996]. Цианиды
способны ингибировать дыхание на уровне электронтранспортной цепи, однако есть и
устойчивый к цианиду путь дыхания [Laties, 1982].
Распределение цианогенных гликозидов по растению неравномерно. Наибольшее их
количество часто сосредоточено в семенах, в других случаях — в верхушках стеблей и
проростков. В интактных растениях, содержащих цианогенные гликозиды, образование
синильной кислоты исключено, поскольку субстраты и ферменты этой реакции
локализованы в разных органеллах (см. 6.1). При разрушении ткани специфические
гликозидазы отщепляют сахар, а образовавшийся промежуточный продукт цианогидрин
спонтанно разлагается с образованием кетона или альдегида и HCN. Количество
246
Рис. 90. Цианогенные гликозиды. А - структура основных цианогенных глюкозидов; Б —
биосинтез линамарина из аминокислоты валина; В— образование синильной кислоты при
гидролизе цианогенных гликозидов.
синильной кислоты, которое может выделиться из пищевых растений (табл. 34) при их
разрушении,достигает 910 мг на 100 г ткани. Иногда семена, как, например, у Sorghum
vulgare, не выделяют HCN, однако этиолированные верхушки стеблей и молодые листья,
образующиеся из этих семян, продуцируют синильную кислоту в значительных
количествах. Отдельные органы гевеи Hevea brasilensis — черешки листьев, апикальная
стеблевая почка, эндосперм и эмбрион семени и даже корни — выделяют синильную
кислоту при механическом повреждении [Poulton, 1983]. Интересно, что продукция HCN
может возрастать не только при физическом повреждении, но и в ответ на химическое
воздействие и внедрение грибов-паразитов [Lieberei, 1986].
Физиологическое значение накопления цианогенных гликозидов не вполне ясно.
Определенная часть их, по-видимому, может расходоваться на биосинтез нецианогенных
соединений, как это происходит при прорастании семян гевеи [Lieberei et al., 1985].
Полагают [Seiger, Price, 1976], что и в семенах бобовых растений цианиды могут быть
источником азота. Однако наиболее очевидная биологическая роль цианогенных
гликозидов высших растений — защита от истребления животными [Nahrstedt, 1985].
Полагают, что одной из причин культивирования маниока Manihot esculenta в
районах Индии, Африки, Южной Америки, где эти растения составляют основной продукт
247
Таблица 34. Количественное содержание HCN (в мг/100 г), выделяемого из пищевых растений
[Poulton, 1983]
Растение
Amygdalus communis
Cerasus avium
Persica prunuca
Sorghum vulgare
Bambusa sp.
Linum linearis
Manihot utilissima
Vicia sativa
Phaseolus limensis
Орган
Семя
Молодые листья
Листья
Семена
Листья
Зрелые семена
Этиолированные верхушки
Стеблей
Молодые зеленые листья
Стебли, незрелые верхушки
Стебли незрелые
Верхушки проростков
Листья
Кора трубки
Внутренняя часть трубки
Семена
Зрелые семена
HCN
290
20
90-360
160
125
0
240
60
300
800
910
104
84
33
52
400
питания, является их устойчивость к саранче [Jones, 1981]. Однако и сами люди,
использующие листья и трубки этого растения для питания, нередко страдают от
отравления цианидами, которые содержатся в маниоке. Имеются случаи отравления овец и
других травоядных животных растениями, содержащими цианогенные гликозиды
[Vennesland et al., 1981; 1982]. Для насекомых летальные дозы — на 50 мг личинок около
100—250 нг HCN, и это меньше, чем выделяет при повреждении молодой лист клевера
Trifolium repens [Nahrstedt, 1985]. Механизм действия HCN на животных, по-видимому,
состоит в ингибировании фермента конечной стадии дыхания — цитохромоксидазы.
6.2.7. Фенолы
В физиологически активных тканях высших растений фенольные соединения находятся в
вакуолях в виде гликозидов. Если растительная клетка подвергается действию факторов,
вызывающих стресс, то разрушение или увеличение проницаемости тонопласта приводит к
выходу фенольных соединений в цитоплазму, где они окисляются до соответствующих
хинонов. В окислении принимает участие фенолаза — медьсодержащий фермент. Он
может окислять, например, хлорогеновую, кофейную кислоты, катехол, p-кумариновую
кислоту, тирозин. Образующиеся хиноны — очень сильные окисляющие агенты, которые
реагируют с α-амино- и тиоловыми группировками белков. Кроме того, они могут
подвергаться полимеризации с образованием коричневых и черных продуктов. Реакция
полимеризации может протекать и неэнзиматически.
Поскольку эти реакции в интактном растении не наблюдаются, полагают [Rhodes,
Wooltorton, 1978], что фермент, окисляющий полифенолы, и субстрат находятся в разных
248
компартментах клетки, которые при стрессах разрушаются. Местом синтеза фенольных
соединений являются хлоропласты [Запрометов, Колонкова, 1967; Запрометов, 1993]. Они
же
первичные компартменты фенольных соединений. Затем подавляющая масса
водорастворимых фенолов концентрируется в вакуоли (см. также 1.4 и 3.8). Фенолаза же,
как показывают опыты с экстракцией фермента, находится в растворимой части
цитоплазмы клеток, хотя ее активность ассоциируется и с хлоропластами, и с
митохондриями [Rhodes, Wooltorton, 1978].
Стрессовые условия не только способствуют освобождению и преобразованию уже
имеющихся в клетке фенольных соединений, но и стимулируют фенольный метаболизм,
при котором увеличивается синтез производных кофейной и хинной кислот. Среди них—
коричная (циннамовая), хлорогеновая, изохлорогеновая кислоты (рис.91). Эти соединения
присутствуют и в интактных тканях, но их накопление стимулируется стрессами.
Рис. 91. Ароматические кислоты, образующиеся при стрессе.
Синтез кофейной, коричной (циннамовой), хлорогеновой и изохлорогеновой кислот
происходит в шикиматном пути синтеза ароматических кислот из фосфоенолпирувата и
эритрозо 4-фосфата (рис.92). Количество фенольных соединений возрастает при разных
повреждениях: механическом, химическом, например, тяжелыми металлами, инфекцией,
грибами, бактериями или вирусами. Образованию фенолов способствует также дефицит
элементов минерального питания (бора, кальция, магния, азота, фосфора, калия и серы), в
частности, возрастает концентрация хлорогеновой кислоты [Putnam, 1983].
249
Рис.92. Синтез ароматических кислот (по: [Кретович, 1971; Осипов и др. 1986; Гудвин, Мерсер,
1986].
Засуха
в
комбинации
с
другими стрессами может значительно увеличить
концентрацию хлорогеновой и изохлорогеновой кислот в растениях. У подсолнечника,
например, комбинация засухи и азотного голодания индуцирует 15-кратное увеличение
этих веществ. Жара и холод также влияют на образование и выделение фенолов [Putnam,
1983]. Многие другие факторы могут влиять на синтез и выделение фенольных
соединений из растений. Гербициды и природные ингибиторы могут увеличивать их
содержание. При стрессовых условиях, главным образом грибной инфекции, могут
250
возникать новые фенольные соединения — фитоалексины: фазеолин, пизатин, сативин,
медикарпин и др. (см. 6.2.10).
Феноменология биологических эффектов фенольных соединений изучена лучше
других веществ. С их действием связывают явления аллелопатии, взаимодействия
растений
с
насекомыми-фитофагами,
устойчивости
к
заражению
патогенными
микроорганизмам [Harborne, 1988]. Фенолы могут играть здесь важную роль как
детоксиканты высоких концентраций реактивных форм кислорода [Часов Минибаева,
2009]. Причем не исключено, что при стрессе имеет место регуляция на генном уровне.
Например, показано, что у трансгенных растений рапса Brassica napus по сравнению с
растениями дикого типа наблюдается более высокая (в 2-4 раза) способность сохранять
окислительный гомеостаз в условиях низкотемпературного стресса за счет накопления
общих фенолов и флавоноидов (антоцианов) [Гомаа и др., 2012].
Возникающая в результате стресса хлорогеновая кислота обладает антимикробными
свойствами, но еще более сильным действием обладают ее хиноны — продукты окисления
[Стом, 1979]. Следует ожидать, что именно продукты окисления, а не сами фенольные
соединения регулируют широкий круг процессов при экзогенных воздействиях. Таким
образом, влияние на растения, приписываемое фенолам на основании модельных опытов,
должно быть отнесено к веществам, вышедшим из вакуолей и продуктам их окисления.
Продукты
окисления
фенольных
соединений
—
не
единственные
токсины,
накапливающиеся в клетках при нарушении обмена. То особое место, которое им
принадлежит,
обусловлено
ярко
выраженной
токсичностью
хинонов,
высокой
концентрацией фенольных соединений и относительной устойчивостью окисляющего их
фермента ортодинитрофенолоксидазы.
Фенолы и близкие им ароматические соединения могут вызывать значительные
изменения проницаемости и водообмена клеток [Рощина В. Д., Рощина В. В., 1970;
Рощина, 1974]. При одних и тех же концентрациях наиболее сильно изменяют состояние
цитоплазмы
ароматические
оксикислоты
и
полифенолы
с
орторасположением
гидроксильных групп. Изменения проницаемости и гидрации в клетках так или иначе
связаны с изменением высокомолекулярных компонентов цитоплазмы — белков.
Конформационные
изменения
макромолекул
могут
происходить
в
результате
взаимодействия фенолов с белками, при котором фенольные соединения образуют также
водородные мостики с пептидными связями. Степень конформационных изменений
белка, вызванных фенолами, по-видимому, может быть различной — от незначительных
структурных изменений до полного изменения расположения пептидных цепей. Таким
образом, фенольные соединения, вступая в контакт с плазмалеммой, оказывают влияние на
251
ее свойства, связанные с проницаемостью. Одновременно они соединяются с белками
цитоплазмы, влияя на водоудерживающие силы клеток.
6.2.8. Азотсодержащие соединения.
Азотсодержащие соединения часто встречаются среди стрессовых метаболитов. К ним
относятся алкалоиды, амины, аминокислоты, сульфоксиды аминокислот и стрессовые
белки. Кроме того, описаны опыты по выделению окислов азота (моно- и диоксидов)
после обработки растений гербицидами [Klepper, 1979].
Алкалоиды образуются почти у всех организмов и могут накапливаться в растениях
под влиянием стрессов [Aniszewski, 2007]. Существует даже гипотеза об эндогенном
образовании алкалоидов и в животном организме как возможной причины стрессов,
вызывающих психические расстройства [Мецлер, 1980]. В этом случае проводят
параллель между биохимией животных и растений. Однако экспериментальные данные
по этим вопросам почти отсутствуют. Между тем алкалоиды широко распространены в
растениях. Они содержатся приблизительно у 20% семейств высших растений.
Сосредоточены алкалоиды в основном в активнорастущих тканях, эпидермальных и
гиподермальных клетках, в латексе млечников и обкладке сосудистых пучков. Место
локализации алкалоидов в клетке — в основном вакуоль, где они содержатся в виде
солей яблочной, винной, лимонной и других кислот (см. 1.4). В семенах алкалоиды
запасаются внутри эндосперма, и покоящийся эмбрион обычно защищен от их
токсического влияния [Friedman, Waller, 1985].
В химическом отношении алкалоиды не представляют собой однородной группы и
существенно различаются по составу и строению. В зависимости от природы азотистого
гетероцикла, входящего в их состав, алкалоиды разделяются на следующие основные
группы: 1. производные пиперидина (анабазин, кониин), 2. производные пиридина
(никотин), 3. производные тропана (атропин), хинолина (хинин), 4. производные
изохинолина (морфин, берберин), 5. производные пурина (кофеин), 6. производные
терпеноидов (соланин), 7. производные индола (стрихнин) [Münz, 1984; Гудвин, Мерсер,
1986]. Обычно в растении содержится целый комплекс алкалоидов, родственных по своей
химической природе, как, например, у табака Nicotiana tabacum, опийного мака Papaver
somniferum, хинного дерева Cinchona succirubra. В отношении многих алкалоидов
показано, что их содержание в растениях подвергается большим колебаниям, которое
зависит от меняющихся условий среды. Особенно сильно влияют освещение, температура,
засоление, засуха и т.д.
Поскольку в настоящее время алкалоиды более не рассматриваются как отбросы
растений, и признается существование тесной связи между обменом белков и
252
аминокислот, с одной стороны, и образованием алкалоидов — с другой, изменение
количества алкалоидов при стрессах является показателем изменения азотного обмена
растений.
Действие стрессовых факторов на накопление и выделение алкалоидов было
экспериментально проверено рядом авторов. Так водный стресс резко увеличивал
концентрацию алкалоидов у крестовника Senecio longilobus Benth [Briske, Camp, 1982].
Сходное явление наблюдали при повышении концентрации соли на суспензионной
культуре Coffea arabica в период стационарной фазы [Frischknecht, Baumann, 1985].
Засоление (0,75% NaCl) при высокой интенсивности света вызывало увеличение синтеза
пуриновых алкалоидов — теобромина и кофеина. Повышение содержания соли до 153,8
моль/м3 также приводило к повышению содержания алкалоидов типа тропана в листьях
дурмана Datura innoxia. Дефицит К+ в аналогичных опытах вызывал повышение уровня
диамина путресцина, который является предшественником пирролидина [Brachet, Cosson,
1986]. Значительное увеличение накопления алкалоидов (от 60 до 90 % от контроля)
наблюдалось в суспензионной культуре клеток Catharanthus roseus под действием
инокуляции грибом Aspergillus niger и осмотического шока [Godoy-Hernández and
Loyola-Vargas, 1991]. При заражении грибами алкалоид сангвинарин накапливается и
секретируется также и в культуре клеток Papaver bracteatum [Cline and Coscia, 1989].
Рис.93. Алкалоиды, освобождающиеся при разрушении растительной ткани
253
Механическое повреждение ткани способствует освобождению алкалоидов, которые могут
оказывать сильное физиологическое действие на живые организмы, будь то животные,
микробы или растения. Формулы некоторых алкалоидов, освобождающихся при
повреждении растительной ткани, показаны на Рис.93.
При механическом повреждении листьев дикого табака Nicotiana sylvestris
содержание алкалоидов возрастает в 4 раза по сравнению с неповреждёнными растениями.
Особенно сильно увеличивается (примерно в 10 раз) через 19 часов после такого
повреждения количество никотина и норникотина [Baldwin, 1989]. Полагают, что
стимуляция синтеза алкалоидов при стрессе обусловлена участием этилена и
абсцизовой кислоты [Бузук и др., 1989].
Неисследованной проблемой является накопление нуклеотидов и азотистых
оснований при распаде нуклеиновых кислот под влиянием стресса, хотя довольно
подробно проведен анализ аминокислот и аминов, аккумулирующихся в этих условиях.
Засуха и засоление – самые значительные факторы, вызывающие образование стрессовых
азотсодержащих метаболитов. У покрытосеменных растений, произрастающих на песчаных
дюнах или галечниках прибрежных зон, обнаруживается аккумуляция в листьях
осмотически активных метаболитов — азотсодержащей аминокислоты пролина и
производного аминов бетаина, которые были отнесены к стрессовым веществам [Smirnoff,
Stewart, 1985]. Так как эти почвы имеют низкую насыщенность влагой и растения на них
испытывают действие засухи и перегрева, полагают, что эти соединения определяют их
засухо- и жаростойкость. Экспериментально было показано, что в присутствии стрессовых
метаболитов
возрастает
термостойкость
некоторых
ферментов,
в
частности
глютаминсинтетазы и глютаматоксалоацетатаминотрансферазы [Smirnoff, Stewart, 1985].
Возможна также связь между солеустойчивостью и содержанием у культурных трав
бетаина. Превращение аминокислот в бетаин (СН3)3N+—СН2СОО-) путем их полного
метилирования — процесс, характерный для азотного обмена многих растений, в том числе,
например, у люцерны Medicago sativa.
В качестве веществ cтресса могут накапливаться амины, многие из которых
физиологически также весьма активны. Например, при искусственном дефиците
минерального питания в листьях риса Oryza sativa накапливается индольный амин
серотонин, являющийся нейротраснсмиттером у животных [Kang et al., 2009]. Поскольку
этот амин проявляет свойства стимулятора роста и мощного антиоксиданта [Roshchina,
254
2001a], то можно предполагать его защитные функции как метаболита, чей синтез
увеличивается при стрессе. При стрессе могут накапливаться и выделяться полиамины,
которые могут быть многофункциональными протекторами [Кузнецов и др., 2006]. При
хранении плодов лимона Citrus limon, грейпфрута Citrus paradisi и стручкового перца
Capsicum annuum в условиях низких температур, вызывающих повреждение ткани, в них
накапливается
полиамин
путресцин
[McDonald,
Kushad,
1986].
Наибольшей
чувствительностью к холоду обладает перикарпий плодов перца, хранение которых при
температуре 1оС в течение 21 дня приводит к увеличению концентрации путресцина в 2,5
раза по сравнению с плодами, находящимися при 7,2°. При 4,4°С в мякоти и соке плода
грейпфрута содержание путресцина за 60 дней повышалось на 39 и 40% соответственно по
сравнению с плодами, хранящимися при 15,5°. При хранении плодов лимона в течение 21
дня при разных температурах отмечено линейное отношение между уровнем путресцина и
увеличением
холодового
повреждения.
Коэффициент
корреляции
равнялся
0,9.
Накопление полиаминов при холодовом стрессе подтверждается работой [Wang, 1987],
выполненной на проростках огурца Cucumis sativus, выращенных в теплице. Холодная
обработка (5° в течение 2 дней) приводила к увеличению уровня полиаминов, в частности
спермидина.
Интересно, что путресцин накапливается в листьях ячменя Hordeum и других
растений при калийном голодании, а также при хлоридном отравлении [Кретович, 1971].
Поскольку путресцин накапливается в результате декарбоксилирования аминокислоты
орнитина, приведенные факты, по-видимому, указывают на активирование при стрессах
декарбоксилаз аминокислот. Амины, образующиеся при декарбоксилировании аминокислот, могут снова вовлекаться в обмен веществ и использоваться в качестве строительного
материала. Особенно легко эти амины используются растением для синтеза алкалоидов
[Aniszewski, 2007].
К числу метаболитов, освобождающихся из клеток при стрессе, по-видимому,
должны быть отнесены и небелковые аминокислоты, которых в высших растениях
обнаружено свыше 400 [Friedman, Waller, 1985]. Многие из них — аналоги обычным
белковым
аминокислотам
(рис.94).
Распространены
небелковые
аминокислоты
относительно широко, многие из них токсичны. Некоторые из этих соединений характерны
для отдельных семейств и даже для отдельных родов. Например, азетидин-2-карбоновая
кислота обнаруживается в растениях из семейства Liliaceae, а также у некоторых видов из
близкого к лилейным семейства Amaryllidaceae. Количество непротеиногенных аминокислот
в различных органах растения может сильно варьировать [Фауден, 1968], но больше всего,
по-видимому, их находится в семенах. Например, канаванин в семенах Canavalia
255
Рис. 94. Токсические небелковые аминокислоты и их аналоги среди белковых соединений
ensiformis составляет 4—6% сырой массы, а в в семенах Dioclea megacarpa — в пределах
7—10% сырой массы. В семенах Mucuna найден L-ДОФА (диоксифенилаланин) в
количестве от 6 до 9% [Харборн, 1985].
Непротеиногенные аминокислоты не могут играть заметную роль в основных
процессах промежуточного обмена, так как лишь немногие из них широко распространены в
природе [Фауден, 1968]. Однако, поскольку эти соединения содержат азот, можно
рассматривать
их
как
запасные
вещества
семян,
служащие
источником
легко
мобилизуемого азота. Непротеиногенные аминокислоты могут также играть защитную роль
в образующих их растениях, повышая их выживаемость. Ряд аминокислот растительного
происхождения, например канаванин, дьенколевая кислота и β-цианоаланин, токсичны для
других форм жизни. Наиболее изученным токсином является азетидин-2-карбоновая
кислота, впервые выделенная из Convallaria majalis. Она широко распространена у
некоторых представителей бобовых и токсична вследствие ингибирующего действия на
синтез и утилизацию пролина. Растения, образующие азетидин-2-карбоновую кислоту, сами
защищены от ее пагубного действия благодаря способности белок-синтезирующего
аппарата, в частности пролин-тРНК-синтетазы. распознавать эту кислоту и не включать ее
256
в белок. Неадаптированные организмы ошибочно принимают азетидин-2-карбоновую
кислоту за пролин и включают ее в белок, в результате чего могут погибнуть. Таким
образом, присутствие небелковых аминокислот, особенно в семенах, обеспечивает общую
защиту растений против насекомых и травоядных животных.
Среди азотсодержащих продуктов стрессовых выделений растений встречаются
сульфоксиды аминокислот и белки. При повреждении тканей лука Allium сера и чеснока
Allium sativum появлятся характерные для этих видов запахи, обусловленные летучими
цистеин-сульфоксидами, которые обладают фунгицидной и бактерицидной активностью.
Они образуются из неактивных предшественников, в результате их гидролиза или
расщепления с участием ферментов аллиназ или аллиинлиаз (рис. 95). В формировании
характерного лакриматорного запаха лука принимают участие 4 предшественника
алкицистеин-сульфоксида: S-метил, S-пропил, S-этил-L-цистеинсульфоксид и главный
компонент s-транс-проп-I-енил-L-цистеинсульфоксид [Collin et al., 1986]. При их
гидролизе образуется летучее лакриматорное (слезоточивое) соединение, аммиак и
пируват. Синтез 3-х предшественников запаха лука S-метил, S-пропил, S-этил-Lцистеинсульфоксидов происходит из серина, тогда как главный предшественник S-транспроп-I-енил-L-цистеинсульфоксид - из валина и цистеина [Collin et al., 1986].
Предшественники веществ, обладающих характерным запахом, и фермент аллиназа,
катализирующий процесс образования лакриматорных продуктов, расположены в разных
компартментах клетки: аллиназа - в вакуоли, а предшественники - в цитоплазме. Очевидно,
Рис. 95.Образование летучих вешеств запаха лука и чеснока.
257
что реакция, в результате которой образуются вещества этого запаха, происходит только
при разрушении клеток. В культуре ткани синтез предшественников не идет, очевидно, изза отсутствия необходимых структур. Как только такие структуры появляются в
цитоплазме при дифференцировке клеток, начинается их синтез. Предполагают что местом
синтеза предшественников лакриматорного запаха являются мелкие везикулы и может
быть пластиды [Сollin et al.,1986].
Среди компонентов выделений при стрессе могут быть и белки, освобождаемые из
клетки в результате повреждения или стимуляции особого секреторного механизма, а
также белки, образуемые в ответ на действие неблагоприятного фактора. Окислительные
системы растений часто включают в секретах оксидазы, например железистые волоски Bтипа дикого картофеля Solanum berthaltii Hawkes, содержат полифенолоксидазу [Kowalski
et al., 1992]. В настоящее время рассматривается учение о стрессовых белках,
возникающих у растений и животных при разных неблагоприятных факторах. У растений
наиболее подробно изучены белки температурного стресса (молекулярная масса 80-95 кДа
для растворимых белков и для связанных с гранулами- 70 и 80 кДа, хотя выделены белки с
большим молекулярным весом) и обсуждаются механизмы их действия в самих растениях.
Существуют и так называемые травматические [Brandazza et al, 2004; Liu et al., 2010] и
патоген-индуцированные белки [O’Leary et al., 2007]. Часто их объединяют под общим
названием – группа белков патогенеза (pathogenesis-related group) [Datta et al., 1999].
Данных по анализу собственно секретов и экскретов немного по сравнению с литературой
монографий по обнаружению и характеристикам стрессовых белков [Колесниченко и др,
2004; Косаковская, 2008], к которой читатель может специально обратиться. В данном
разделе рассматриваются только случаи обнаружения стрессовых белков, найденных в
выделениях растений.
Так при стрессах, вызванных внедрением патогена, экскретируются защитные белки
[van Loon et al, 2006], в основном, гидролазы [Zoran, 2008]. Например, глюканаза и
хитиназа выделяются клетками суспензионной культуры ткани нута Cicer arietinum при
заражении грибом Ascochyta rabiei и тем самым разрушают фунгальную клеточную стенку
[Vogelsang, Barz, I990]. Выделение этих ферментов не результат лизиса клеток, а часть
секреторного механизма. В устойчивой к грибу линии нута хитиназная активность в 5 раз
выше по сравнению с чувствительной линией. Напротив, у чувствительной линии
активность β-1,3-глюканазы в 3 раза выше, чем у устойчивой линии. Как показали опыты
на мутантах, существует определенная связь между удерживанием в вакуоли и
транспортом хитиназы в экстраклеточное пространство [et al., 1994 ]. В межклеточные
258
пространства табака Nicotiana tabacum при инфекции вирусом табачной мозаики
секретируются белки, обладающие как β-1,3-глюканазной активностью, так и хитиназной,
что было обнаружено с помощью антител против этих белков. Полагают, что они также
играют важную роль в иммунитете растения [Hosokava, Ohashi, 1988]. В культуре ткани
табака относящиеся к патогенезу белки выделялись в наружную среду суспензии клеток
при стрессе, вызванном заражением вирусом табачной мозаики или салициловой кислотой
или фитогормонами ИУК и гиббереллином и др. [Ohashi and Matsuoka, 1987]. Защитные
белки филлопланины выделяются железистыми волосками на аэрируемую поверхность
листьев табака [Shepherd et al., 2005]. Кислый и основной травматические белки найдены в
каплях выделений пыльцы у гибридного тисса Taxus [O’Leary et al., 2007]. Считается, что
такие белки участвуют в защите от повреждения яйцеклетки.
Введение генной инженерии в практику исследований корневых выделений
позволило изучать секрецию корнями табака Nicotiana tabacum рекомбинантных белков
путем использования инокуляции Agrobacterium [Gaume et al., 2003]. Это - новое
направление в использовании стрессовых агентов для стимуляции развития ризосферы в
практике гидропонной культуры.
6.2.9. Производные липидов и жирных кислот
К стрессовым метаболитам можно отнести ряд продуктов метаболизма жирных кислот и
липидов, многие из которых имеют двойные и тройные связи. К ним можно отнести и
продукты перекисного окисления. Перекисное окисление начинается только в том случае,
если в системе появляются свободные радикалы. Своеобразие реакции перекисного
окисления состоит в его свободно-радикальном цепном характере. В ходе цепного
окисления липидов первичными молекулярными продуктами являются перекиси. К
вторичным
продуктам
окисления
липидов
относятся
спирты,
эпоксисоединения,
альдегиды, кетоны, кислоты, кетоэфиры и другие соединения. Липидные перекиси
обладают высокой химической активностью и оказывают отрицательное действие на
живые
организмы.
Среди
конечных
продуктов перекисного
окисления
липидов
значительную часть составляют низкомолекулярные легколетучие углеводороды этан,
этилен, пентан, пентен и пентан, гексаналь, этан и этилен [Roshchina V.V., Roshchina V.D.,
2003]. Состав их зависит от природы соединений, подвергшихся окислению.
Производные липидов и жирных кислот (алканы, алкены, кислоты, альдегиды,
кетоны, спирты, простые и сложные эфиры) могут образовываться при механическом
повреждении и изменении газового состава среды или просто освобождаются из
компартментов при их разрушении. Первому вопросу посвящена работа Уоллбэнка и Уити
259
[Wallbank, Wheatey, 1976], в которой исследовался химический состав цветной капусты
Brassica oleracea, турнепса Brassica гара и редиса Raphanus sativus. Вакуумные экстракты
из интактных растений содержали малое количество только одного компонента —
гексенилацетата. В разрушенных листовых тканях тех же объектов преобладающим
компонентом был цис-гексенил ацетат. Кроме того, были идентифицированы и другие
компоненты — ацетон, метанол, гексилацетат и т. д.
С участием фермента липооксигеназы из жирных кислот образуются стрессовые
кислоты, такие как 12-оксо-транс-I0-додеценовая и травматическая (Рис.96) [Zimmerman,
Vick, 1989], которые предохраняют более глубоко лежащие клетки от проникновения
патогенов.
Рис. 96. Стрессовые метаболиты, образуемые из липидов и жирных кислот
При стрессе может увеличиваться количество стероидов, например сердечных
гликозидов дигоксина и дигитоксина, молекула которых состоит из несахаристого
агликона
и
сахаров
(Рис.96).
циклопентанпергидрофенантреновая
Основой
структура,
агликона
часто
является
связанная
с
тероидная
ненасыщенным
лактонным кольцом. Число сахаров (D-дигитоксоза, D-глюкоза, D-цимароза, L-рамноза и
260
др.) в молекуле варьирует от одного до четырех. Исследования, проведенные [Stuhlfauth et
al., 1987] у представителей семейства Scrophulariaceae, показали, что на синтез сердечных
гликозидов
оказывает
влияние
концентрация
СО2.
Так
повышение
содержания
углекислоты в воздухе в 3 раза ведет к значительному (на 60%) общему увеличению их
содержания у наперстянки Digitalis lanata. При этом особенно возрастает количество
дигоксина - производного дигитоксигенина.
Среди стрессовых метаболитов, освобождающихся из компартментов клетки или
секреторных ходов при повреждении особую роль играют ацетиленовые соединения и их
производные (см. формулы на Рис. 26, глава 2). К ним относятся полиацетилены и
тиофены [Bohlmann, 1973; I988], которые синтезируются из жирных кислот с участием
липогеназы [Jente et al., 1988]. Тиофенов особенно много в секреторных выделениях
корней бархатцев Tagetes patula и поэтому они обладают устойчивостью к поеданию
личинками [Jente et al., 1990]. Более того, ацетилены и тиофены благодаря обилию тройных
связей обладают и антивирусными свойствами [Hudson and Towers, 1988]. Для образования
значительного количества тиофенов и их секреции необходима клеточная дифференциация
ткани, что показано на клеточных агрегатах Tagetes patula, культивируемых в жидкой
среде [Helsper et al., 1988].
6.2.10. Фитоалексины
К группе стрессовых метаболитов относятся фитоалексины — соединения, которые
аккумулируются в ответ на разнообразные травмы растительной ткани и играют ведущую
роль в устойчивости растений к болезням [Haard, 1983; Hahn et al., 1989; 1992; Kuc, 1995;
Hammerschmidt, 1999; Merk-Türk, 2002]. Чаще всего накопление фитоалексинов
происходит при инфицировании растений грибами или бактериями, а также при
воздействии физических и химических факторов [Stoessl, 1982; Бейли, 1985]. Существует
мнение [Мансфильд, Бейли, 1985], что фитоалексины, возможно, в следовых количествах,
присутствуют и в здоровой ткани. Но это трудно доказать, так как невозможно определить,
находится ли растение в состоянии стресса или совершенно здорово.
Синтез фитоалексинов индуцируется путем активирования синтезирующих их
ферментов или образования их de novo. По этому признаку легко отличить фитоалексины
от других антибиотических веществ, которые также могут выполнять защитную роль, но
они содержатся в поврежденных тканях или образуются из неактивных предшественников
путем простых реакций окисления или гидролиза [Деверолл, 1980].
Фитоалексины легко выделяются из листьев и могут быть составной частью
растительных выделений [Brindle,Threifall, 1983]. Так после нанесения на лист капли воды
261
Рис. 97. Формулы фитоалексинов
262
со спорами гриба уже через несколько часов в ней обнаруживаются значительные
количества фитоалексинов. На этом принципе основан метод капельных диффузатов для
определения этих соединений. Сами фитоалексины синтезируются внутри листа, но часть
их попадает («выталкивается») и на поверхность растения. Фитоалексины обнаружены
также в корневых выделениях гороха Pisum sativum при выращивании гидропонным
методом растений, инфицированных микроорганизмами [Novak, Stanek, 1986; Werner,
Hohl, 1987], и во взвешенных каллюсных культурах ткани перца Capsicum annuum [Brooks
et al., 1986].
Фитоалексины являются низкомолекулярными соединениями (молекулярная масса
250—600 Да), для которых характерно большое разнообразие молекулярных структуру.
Тип продуцируемого соединения обычно связан с вторичным метаболизмом,
характерным для данного семейства. Таким образом, структура молекул фитоалексинов
определяется исключительно растением, в котором они образуются [Деверолл, 1985].
Химические формулы некоторых хорошо известных веществ этой группы приведены на
Рис.97.
К настоящему времени фитоалексины выделены из представителей более чем 20
семейств. Растения семейства Orchidaceae образуют фенантрены (орхинол), Convolvulaceae
— фуранотерпеноиды (ипомеаморон), Leguminosae — изофлавоноиды (фазеолин,
пизатин), Solanaсеае — сесквитерпены (ришитин), Compositae — полиацетилены
(сафинол), Umbelliferae — изокумарины (метоксимеллеин), Malvaceae — терпеноидные
полифенолы (гемигоссипол) и т. д. При инфицировании листьев Hevea brasiliensis
обнаружен кумарин — скополетин [Giesemann et al., 1986], в корневых выделениях сои
Glycine soja — глициоллины (гидроксифазеолин) [Werner, Hohl, 1987; и др.]
В обзоре Кемпа [Kemp, 1986] приводятся сведения о фитоалексинах и стрессовых
метаболитах в заболони деревьев, которые возникают при гибели клеток паренхимы.
Стилбены — пиносильвин и его моноэтиловый эфир — образуются у сосен рода Pinus,
инфицированных многими видами грибов, ресвератрол, оксивератрол — у шелковицы
Morus, пораженной фузариозом, и др.
Не всегда стрессовые метаболиты представлены только одним химическим
веществом. Чаще всего это смесь близкородственных соединений, что имеет определенный
биологический смысл, так как затрудняет адаптацию к ним паразитарных организмов.
Например, из картофеля Solanum tuberosum было выделено около 10 сесквитерпеновых
соединений, включая и ришитин. В тканях хлопчатника Gossypium обнаружено 7,
соединений терпеноидной природы [Метлицкий, 1987]. Количественные соотношения
между отдельными соединениями варьируют в зависимости от природы инфекции,
263
физиологического состояния растений, времени и других факторов. Известны примеры,
когда в растении в ответ на стресс синтезируются соединения, относящиеся к разным
классам химических соединений. Так в плодах и листьях томатов Lycopersicon esculentum,
зараженных Cladosporium fulvum, наряду с сесквитерпенами образуются полиацетилены
[Watson et al., 1985]. В семействе Solanaceae основной класс стрессовых метаболитов —
дитерпены, хотя образуются и стероидные алкалоиды [Haard, 1983]. В эксудатах 5недельных корней облепихи Hippophae rhamnoides после инокуляции актиномицетами
рода Franka возрастает содержание и органических кислот и флавоноидов [Мекурина и
др., 1990].
Накопление фитоалексинов, как уже указывалось, вызывают не только инвазия, но
также разнообразные физические и химические стрессы [Haard, 1983]. К числу физических
факторов, вызывающих накопление стрессорных метаболитов, относятся охлаждение,
видимый свет, аноксия и разреженное атмосферное давление. Например, после
кратковременной экспозиции срезов ткани на ультрафиолетовом свету происходит
аккумуляция фуранотерпенов у сладкого картофеля Ipomoea batatas, дитерпенов— в срезах
картофеля Solanum tuberosum, изофлавоноидов — в люцерне Medicago sativa и стручках
фасоли Phaseolus vulgaris [Бейли, 1985]. Есть также убедительные доказательства, что
широкий круг химических агентов может вызвать аккумуляцию стрессовых метаболитов.
Соли тяжелых металлов (меди или ртути) вызывают накопление ипомеамарона в Ipomoea
batatas, ришитина — в Solanum tuberosum, фазеолина— в Phaseolus vulgaris [Бейли, 1985].
Актиномицин Д и другие ингибиторы синтеза белка могут быть также эффективными
возбудителями образования стрессовых метаболитов в контролируемых условиях.
Метаболические
разнообразные
ингибиторы,
такие
сульфгидрильные
как
реагенты
ацетат
и
и
соли
фторит
—
натрия,
детергенты,
дополнительные
примеры
химических агентов, способных вызвать синтез стрессовых метаболитов [Стозл, 1985].
Недавние исследования указывают, что разнообразные пестициды также индуцируют
накопление фитоалексинов [Стозл, 1985]. Образование фитоалексинов вызывается водным
стрессом (дефицитом влаги), если при этом повреждается ткань. В этих условиях в
некротических
участках
листа
гороха
Pisum
sativum
обнаруживалось
вещество,
соответствующее пизатину, в листьях бобов Vicia faba обнаружен ряд фунгитоксических
веществ и среди них — виерон и виероновая кислота. Таким образом, фитоалексины могут
накапливаться в сильно поврежденных стрессом листьях [Piumbe, Willmer, 1985].
Хотя многие экстремальные факторы вызывают образование фитоалексинов, но
химический состав и количество их, по-видимому, изменяется в зависимости от
264
конкретного воздействия. В пользу этого мнения свидетельствуют работы [Vaverka, 1986],
в которых с помощью различных факторов индуцировали образование фитоалексинов в
листьях сои Glycine soja. При этом обнаружено, что содержание фазеолина, 6-α-оксифазеолина изменялось в зависимости от действующего фактора от 2 до 420 мкг/г.
Наибольшее количество фитоалексинов появлялось при индуцировании Pseudomonas
glycinea, наименьшее — при механическом повреждении.
Фитоалексины образуются в здоровых клетках растений, которые примыкают к
поврежденным участкам ткани. Затем фитоалексины или близкие их предшественники
перемещаются в некротизированные ткани, где и накапливаются в токсических для
паразита концентрациях [Бейли, 1985].
Стимулом для синтеза фитоалексинов являются биохимические агенты —
индукторы, или элиситоры, которые содержатся в оболочках интактных клеток бактерий,
грибов, а также в тканях растения-хозяина [Scheel et al., 1989]. Они освобождаются после
гибели клеток и мигрируют в живые клетки, где и индуцируют синтез фитоалексинов
[Darvill, Albersheim, 1984; Озерецковская, Чалова, 1985]. Элиситоры, по-видимому,
оказывают воздействие на генетические системы растений, активируя экспрессию тех
генов, которые кодируют синтез ферментов, участвующих в образовании фитоалексинов
[Darvill, Albersheim, 1984]. Они связываются с определенными высокочувствительными
участками мембран [Cheong and Hahn, 1991; Cheong et al., 1991]. Элиситоры по химической
природе представляют собой фрагменты пектина — олигосахариды или полисахариды.
Аналогичную роль, по-видимому, могут выполнять и ферменты, участвующие в синтезе
элементов клеточной стенки. Это было показано в модельных опытах по обработке
тканевой культуры табака Nicotiana tabacum коммерческой целлюлазой [Watson et al.,
1985] и во взвешенных каллюсных культурах Capsicum annuum путем обработки их
ферментами целлюлазой и пектиназой, выделенных из микроорганизмов [Brooks et al.,
1986].
Предшественниками
стрессовых
соединений
являются
обычные
метаболиты,
накопление которых в большом количестве благоприятствует синтезу фитоалексинов
[Бейли, 1985]. Конкретный механизм образования фитоалексина зависит от его химической
природы. Как уже упоминалось, все фитоалексины — вещества вторичного происхождения
и для их биосинтеза используются или активируются уже имеющиеся в растительных
клетках биосинтетические пути, последние этапы которых могут быть связаны с
образованием ферментов de novo. В качестве примера можно рассмотреть реакции
биосинтеза фитоалексина дитерпенового углеводорода — касбена, который образуют
265
проростки клещевины при поражении грибами [Dudley et al., 1986]. Касбен синтезируется
из мевалоната, и активность его превращений до изопентилпирофосфата значительно не
изменяется.
Напротив,
значительно
повышается
количество
ферментов
фарнезилпирофосфат синтетазы, геранилгеранилпирофосфат синтетазы и касбенсинтетазы.
Значительное
количество
этих
ферментов
связано
с
пропластидами
только
инфицированных тканей, и их нет в органеллах стерильных тканей. Следовательно, их
синтез индуцируется только в процессе инфекции.
Фитоалексины - высокотоксические вещества, их эффективная доза составляет 10-5-104
М [Смит, 1985], Этого достаточно для разрушения протопласта патогенов. Действие
стрессовых метаболитов, по-видимому, неспецифическое и связано с их липофильностью,
благодаря которой они легко проникают в мембраны и разрушают их [Darvell, Albersheim,
1984].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Прижизненную выделительную функцию растительных клеток следует отличать от
неспецифических реакций выделения метаболитов, возникающих в результате воздействия
стрессовых факторов. Однако эту грань нелегко провести, потому что в растительной ткани,
подвергнутой
экстремальному
воздействию,
нарушения
метаболизма
развиваются
постепенно, охватывая все большее и большее число клеток. Поэтому в травмированной
тем или иным фактором ткани часть клеток какое-то время осуществляет нормальный
метаболизм, другие же находятся в разной степени повреждения. Поврежденная ткань
выделяет продукты нормального метаболизма, вещества, освобождающиеся в результате
повреждения компартментов, продукты окисления и гидролиза нормальных метаболитов
и вновь синтезированные стрессовые метаболиты. Таким образом, поврежденные стрессом
растительные клетки выделяют в количественном отношении больше веществ, и состав их
более разнообразен.
Мишенью действия любого экстремального фактора (колебания температуры,
освещенности, анаэробиоз, внедрение патогена, загрязнение среды и др.) являются
клеточные мембраны, а на молекулярном уровне — составляющие их комплексы белков и
липидов. При повреждении мембран выделение веществ осуществляется за счет
увеличения проницаемости для многих метаболитов, которые ранее не могли преодолеть
мембранный барьер, например алкалоидов, фенолов. Другой путь заключается в том, что
повреждение мембран ведет к активации ферментов, участвующих в деградации
мембранных составляющих, и продукты этого процесса увеличивают количество
выделяемых растением веществ и вносят большое разнообразие в их состав. Основными
266
деградационными процессами являются перекисное окисление липидов (образуются
предельные углеводороды, например, этан) и протеолиз белков (образование аминокислот,
аммиака и т. д.).
Помимо этого повреждения мембран и клеточной стенки растения служат
своеобразным сигналом к изменению клеточного метаболизма и появлению новых
продуктов в выделениях клеток за счет не деградационных, а синтетических процессов.
Здесь следует выделить синтез «стрессовых метаболитов» под контролем генома. Часто эти
метаболиты ассоциируются с фитоалексинами, соединениями, образующимися в ответ на
внедрение патогена, но практически отсутствующими в здоровом растении. Однако
иногда имеет место синтез нормальных метаболитов в ответ на стресс, например этилена
(«стрессовый» этилен). По составу терпенов эфирных масел у хвойных растений можно
судить о загрязнении окружающей среды или поражению грибами [Сотникова, Степень,
2001; Фуксман, 2001]. Особо следует отметить и путь синтеза спиртов и альдегидов под
влиянием стресса, вызванного анаэробиозом, следствием которого является переключение
метаболизма на анаэробный путь дыхания.
Многие продукты выделений растений при экстремальных воздействиях обладают
ярко выраженной биологической активностью. Они оказывают заметное влияние на
физиологические процессы растений, животных и микроорганизмов. При взаимодействиях
в природе отмечено отпугивающее или бактерицидное действие растительных выделений,
поэтому можно утверждать, что они участвуют в общих механизмах защиты растений и
биохимических взаимодействиях организмов в экоценозах [Lovett, 1987; Inderjit, Mukerji,
Ed. 2006; Inderjit et al., 2011].
Следует констатировать, что химическая природа и количество «стрессовых
метаболитов» в выделениях растений слабо изучены. Однако они могут иметь важное
практическое значение и как показатели стрессового состояния растений, и как факторы
иммунитета и биохимических взаимодействий организмов. Исследования растительных
выделений имеют и сугубо практическое применение, поскольку содержание в пищевых
продуктах токсических концентраций фитоалексинов делает непригодными их для
кормовых и пищевых целей.
Глава 7. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЫДЕЛЕНИЙ
Впервые предметом научных исследований биологические эффекты растительных
Впервые предметом научных исследований биологические эффекты растительных
выделений стали после работ эмбриолога Б. О. Токина [1980а], показавшего, что пары
растертых тканей (фитонциды) обладают бактерицидным действием. Фитонциды как
антимикробные агенты активно исследовались медиками, а действие фитонцидов
267
оценивалось
по
терапевтическому
эффекту.
Другое
направление
исследований
биологических эффектов растительных выделений было направлено на понимание их
действия на ростовые процессы в фитоценозах при аллелопатических взаимодействиях
[Гродзинский, 1974; 1991]. Механизмы действия экскретов на клеточном уровне стали
изучаться с 60-х годов 20 века. Следует отметить, что в большинстве случаев информацию
о
влиянии
на
ростовые
процессы
следует
рассматривать
как
необходимый
феноменологический материал, выявляющий чувствительные виды, что необходимо для
дальнейших углубленных исследований.
На рубеже конца двадцатого и начала двадцать первого веков биологические
эффекты компонентов растительных выделений рассматриваются уже на клеточном и
молекулярном
уровнях
с
использованием
методов
генной
инженерии
и
высокочувствительных спектральных приборов. Широко применяются также и различные
модельные
системы,
включая
одноклеточные
биосенсоры
(см.
раздел
1.6.)
и
жизнеспособный многоклеточный объект арабидопсис, вегетирующий короткое время.
Значительное внимание уделено сигнальным системам. Тем не менее, основные этапы
интегральных процессов – рост, развитие, деструкция клеток – остаются предметом
исследований большинства физиологов растений, что также будет рассмотрено в
настоящей главе.
7.1. РОСТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ. ДЕСТРУКЦИЯ КЛЕТОК.
В данном разделе мы считали необходимым рассмотреть данные по воздействию
растительных выделений на этапы ростового процесса — деление и элонгацию
(растяжение) клеток, а также их деструкцию. Кроме того, будут представлены сведения о
таком важном процессе как оплодотворение, в котором основную роль играет прорастание
пыльцы на пестике и где выделения взаимодействующих половых клеток имеют
важнейшее значение для успешного размножения.
7.1.1. Деление и элонгация клеток
Выделяемые метаболиты растительной ткани оказывают влияние на этапы митоза,
которые клетка проходит в период деления. Прямые наблюдения за делением клеток под
микроскопом под влиянием растительных экстрактов дают ценную информацию о первых
фазах ростовых реакций. Так после обработки экстрактами из кожуры черного ореха
Juglans nigra в корнях гороха Pisum sativum уменьшается число клеток, вступивших в фазу
митоза. Вещества, содержащиеся в экстракте, замедляют процесс или препятствуют его
началу [Jensen, Welbourne, 1962]. Подобным же действием на митотическую активность
корней пшеницы Triticum vulgare, ржи Secale cereale и кресса (клоповник) Lepidium sativum
обладают токсины, содержащиеся в выделениях, сорняков — осота полевого Sonchus
268
arvensis, мари белой Chenopodium album и бодяка полевого Cirsium arvense [Буколова,
1971]. Было уcтановлено также [Shehab, Аdam; 1983], что водный экстракт Anastatiсa
hierochuntica (1-3%) угнетает митоз в меристемах корня лука Allium сера. При этом
наблюдались деспирализация ДНК, слипание хромосом, образование между ними
мостиков, замедление расхождения хромосом к полюсам. Аналогичные явления
наблюдались в корешках бобов Vicia faba при воздействии экстрактами из амми Ammi
majus [Adam, Rashad, 1984]. Вытяжки из листьев табака Nicotiana tabacum также вызывали
различные типы повреждения хромосом в корешках лука Allium сера при низких
концентрациях (0,75—0,25%) и угнетали митоз при более высоких (1,5—1,0%) [Patnaik et
al., 1984]. Действие на митоз растительных экстрактов описано также и в других работах
[Sarkar, Kumar, 1974; Abraham, Dileep, 1976; Shehab, Adam, 1983]. Во всех проведенных
исследованиях химическая природа действующего вещества или веществ оставалась
неизвестной или только предполагалась. Сейчас выделены индивидуальные соединения
(кницин, онопордопикрин), оказывающие аллелопатические эффекты на ростовые
процессы [Cabral et al., 2008].
Данные о влиянии на митоз индивидуальных химических соединений-компонентов
растительных экскретов немногочисленны. Этилен (в основном стрессовый) способен
снижать митотический индекс меристем корней 5-дневных проростков гороха Pisum
sativum и блокировать деление клеток [Rost et al., 1986]. Этанол в концентрации 40-50 мМ
и ацетальдегид в концентрации 1-5 мМ подавляют соматический эмбриогенез и рост
культуры ткани у клеток моркови [Perata, Alpi, 1991]. Ацетальдегид в концентрации 0,05—
0,2% вызывает удвоение хромосом, стимулируя полиплодию [Cortes et al., 1987]. Ацетилен
(концентрация до 13 % газовой смеси) снижает до 50 % от контроля рост корней и дыхание
клубеньков сои Glycine max [Gerbaud, 1990].
Ацетальдегид обладает мутагенным действием в концентрации 2,5 x10-3M на
Escherichia coli, Saccharomyces cerevisia, нематоды и насекомые. У растений в
концентрации 5-50 мМ, а в культуре тканей млекопитающих 0,1-10 мМ ацетальдегид
оказывает повреждающее действие на ДНК [Dellarcо, 1988].
Значительные эффекты оказывают и монотерпены, например цинеол ингибирует
почти на 100 % прорастание семян и радиальный рост проростков Leptochloa dubia.
Причем ингибирование вполне вероятно происходит в природных условиях, где отмечено
аналогичное явление при воздействии на этот же объект содержимого секреторных
волосков
Conradina
canescens
(сем.
Lamiaceae),
которые
монотерпенами с преобладанием цинеола [Williamson et al., 1989].
полностью
заполнены
269
Cреди соединений, извлекаемых из растительных тканей водой, наиболее активными
являются фенолы. Их активность и характер действия определяется расположением
гидроксильных групп в бензольном кольце. n-Фенолы способны стимулировать, а о- и рфенолы — ингибировать ростовые процессы (Месхи, Джохадзе,1973]. Мишенью действия
фенолов является фермент РНК-полимераза на этапе транскрипции [Месхи, Джохадзе,
1973]. Установлено, что резорцин стимулирует, а пирокатехин ингибирует синтез РНК.
Включение 32P и 35S- метионина в ДНК и РНК снижалось также в присутствии бензойной,
коричной, феруловой и ванилиновой кислот, а гидроксибензойная и р-кумаровая кислоты,
наоборот, усиливали этот процесс. [Baziramakenga et al., 1997], Действие фенолов на
генный аппарат иллюстрируется также следующим примером. Джорджевич с сотр.
[Djordjevic et al., 1987] показали, что фенолы, экскретируемые корнями клевера Trifolium
repens, резко изменяют активность гена, ответственного за образование клубеньков
Rhizobium trifolii. Входящие в состав экстракта гидроксилированные флавоны (наиболее
сильно 7,4-дигидроксифлавон) стимулируют транскрипцию этого гена в низкой
концентрации (5 х 10-7М). Напротив, кумарин умбеллиферон и изофлавон формононетин
(в концентрациях на порядок более высоких) препятствуют этой индукпии. Симбиоз
клубеньковых бактерий и растения осуществляется, таким образом, через механизм
узнавания, где хемосигналами служат специфические фенолы [Djordjevic, Weinman, 1991].
Задержка элонгации корня ольхи Alnus glutinosa отмечена при действии полифенола
юглона (10-3М). 0дновременно юглон подавлял активность нитрогеназы и дыхание корней
[Nеауе, Dawson, 1988]. Полагают, что это имеет значение в адлелопатическом
взаимодействии корневых выделений ореха Juglans nigra c ризосферой ольхи. Позднее
ингибирующее действие юглона на элонгацию было подтверждено [Neave, Dawson, 1989] в
опытах с корнями салата Lactuca spр.
Алкалоиды - другой класс биологически активных соединений - способны
задерживать фазу деления клеток. Следующий пример иллюстрирует механизм
ингибирования. Алкалоид колхицин, выделенный из Crocus automnalis, связываясь с
молекулами белка, определяющего подвижность цитоплазмы, — тубулина, подавляет
образование
митотического
веретена.
Это
хорошо
видно
под
люминесцентным
микроскопом, когда флуоресцирующий (максимум 500-520 нм) в ультрафиолетовом свете
алкалоид связывается с ядром пыльцевого зерна гиппеастрма Hippeastrum hybridum
[Roshchina et al., 2007].
Помимо воздействия на эмбриональную фазу роста летучие и водорастворимые
метаболиты растительных выделений тормозят или стимулируют растяжение клеток. Это
хорошо видно по ростовым реакциям на определенные компоненты растительных
270
Таблица 35. Эффекты некоторых индивидуальных компонентов растительных экскретов на ростовые
реакции растений.
Класс
Соединение
Сесквитерпеновые
лактоны
Терпены
масел
Источник,
род растения
Стригол
Gossipium
эфирных Продукты окисления Cyperus
туйона
Влияние
Ссылка
Стимуляция
прорастания
паразита
Striga asiatica
Ингибирование
роста
некоторых
видов растений
Piqueria
Монотерпены
Пикверол
и
производные
Терпеноидные
соединения
его
Абсцизовая кислота
Партенин
Ингибирование
роста
некоторых
видов растений
Cyperus
Partenium
Ингибирование
роста
некоторых
видов растений
Ингибирование
роста
некоторых
видов растений
Juglans
Фенолы
хиноны
и
гидро- Юглон
Торможение
элонгации корней
Фенольные
(ароматические)
кислоты
Brachia,
Digitaria,
Бензойная,
р- Imperata,
кумаровая,
2,4– Panicum
дигидробензойная,
ванилиновая
Биогенные амины
Серотонин
Гистамин
Ацетилхолин
Ингибирование
роста
Fisher et al.,
1989a.
Komai and
Tang, 1989.
Cruz -Ortega
et al.1990
Komai and
Tang, 1989.
Kelsey et al.,
1984
Neave and
Dawson, 1989
Chou 1989
Urtica
Стимуляция
корней
роста Regula et al.,
1989
Urtica
Стимуляция
прорастания семян
Рощина, 1991
Urtica
Стимуляция
прорастания семян
Рощина, 1991
Jatropha
Стимуляция
прорастания семян
Urtica и др.
Стимуляция
прорастания семян
Tretyn et al.,
1988
271
экскретов (Таблица 35). Стимулирующий эффект наблюдался для сесквитерпенового
лактонастригола, холинового эфира ацетилхолина и биогенных аминов, тогда как
монотерпены и фенолы, в основном, тормозили или значительно ингибировали ростовые
реакции.
Иванами и Хуадо [Iwanami, Hyodo, 1983] показали, что летучие выделения лимона
Citrus limon и лимонного масла замедляют не только деление клеток, но и элонгацию
проростков маша Phaseolus aureus. Вначале полагали, что эта реакция могла быть вызвана
этиленом, который выделяется из растения и играет заметную роль как растительный
гормон. Однако летучие экскреты лимона, кроме того, вызывали эффекты, несвойственные
этилену. Летучие масла этого растения, содержащие (+)-лимонен, α- и β-пинены, камфен и
др. терпены, вызывали этиоляцию листьев и подавляли образование ламеллярной
структуры хлоропластов. По данным тех же авторов, ингибирование удлинения
проростков наблюдалось также при воздействии летучих соединений из отрезанных
сегментов олеандра Nerium oleander и кедра Cedrus deodara, кожуры апельсина Citrus
sinensis и корней вазабии Vasabia japonica. Характер ингибирования также не был похож
на этилен. Химическая природа действующего вещества не была установлена. В опытах
Хейси и Дельвич [Heisey, Delwiche, 1984], с летучими веществами губоцветных
(Trichostema lanceolatum), содержащими 2,9 мг летучих масел на 100 г свежих листьев и
способными подавлять элонгацию зародышевого корня ячменя Hordeum vulgare, основное
ингибирующее вещество было идентифицировано как монотерпеновый спирт — терпинен4-ол. Активность этого спирта составляла 0,3 ингибиторной активности камфоры и 1,9
активности цинеола [Heisey, Delwiche, 1984].
В обзорной статье Келси в сотрудниками [Kelsey et al., 1984] приводится список
терпенов, обладающих свойствами сильных ингибиторов, среди которых монотерпены
камфен, камфора, цинеод, α-пинен, и сесквитерпены кариофиллен, кумамбрины А и В,
партенин. Летучие терпены и их производные ингибируют прорастание семян в низких
концентрациях 10-5-10-6 М [Asplund, 1968; Pickman, 1986]. Наиболее токсичным оказался
терпен пулегон, даже по сравнению с синильной кислотой и камфорой. Сесквитерпеновый
лактон партенин, найденный у растения Parthenium hysterophorus также замедляет рост
корней и гипокотелей бобов [Garciduenas et al.,1972] и Ageratum conyzoides [Singh et al.,
2002]. Растение Piqueria trinervia (сем. Eupatoriaсeae), что растет в центральной части
Мексики, образует чистую популяцию и из него выделяют два
монотерпена
диастероизомеры пикверол А и В (Рис.98) [Ortega et al.,1990], которые ингибируют рост
сорняка Ipomoea purpurea.
272
Рис. 98. Структуры пулегона (1), пикверола А (2) и диацетил-пикверола или пикверол В (3).
Летучие вещества из листьев Thuja occidentalis ингибируют деление клеток,
прорастание семян Amaranthus caudatus и Lipidium sativum. Aктивным началом являются
ингибиторы роста - кетоны, эфиры и углеводороды, нелетучие – абсцизовая кислота и
продукты окисления туйона [Oster et al., 1990].
Сесквитерпеновые лактоны (например, стригол) в низких концентрациях (10-11М)
способны стимулировать прорастание семян облигатных корневых паразитов, таких как
ведьмина трава Striga asiatica (Табл. 35, см. также раздел 5.3 и Рис. 84). По отношению к
животным
те
же
соединения
проявляют
цитотоксический,
инсектицидный
и
моллюскоцидный эффекты [Fischer et al., 1989a,b; Fischer,1991]. Полагают, что механизм
действия сесквитерпеновых латонов залючается в ингибировании транскрипционного
фактора NF-λB [Rüngeler et al., 1999]. Изопреноидные спирты гераниол и фарнезол
индуцируют
растяжение
корней
ячменя
[Wardle,
Short,
1982].
Стимулирование
радиального растяжения клеток в эмбриональном гипокотиле проростков, очевидно, лежит
в основе стимуляции этиленом прорастания семян [Abeles, 1986]. Этилен регулирует
экспрессию генов, например эндохитиназы [Broglie et al., 1986]. Показательно, что для
ускорения прорастания семян латука Lactuca sativa требовалось всего 10 мкг/л этого газа.
Другие углеводороды – пропилен и этан такого действия не оказывали [Abeles, 1986].
Высокая активность этилена связана с его способностью воздействовать на
экспрессию генома. В довольно высоких концентрациях этилен подавляет деление клеток
и стимулирует старение листьев [Abeles, 1972]. Он регулирует прорастание семян,
удлинение и утолщение стебля [Abeles, 1986], половую дифференциацию цветков [Byers et
al, 1972], вызывает дозревание плодов [Adams, Yang, 1981] и связанные с ростом процессы
передвижения cахаров [Jackson, Osborn, l970] и транспорт ауксина [Lyon, 1970]. Этилен
ингибирует синтез бактериохлорофилла у зеленой сульфобактерии Chlorobium vibrioforme
[Ormerod et al., 1990]. Обработка этиленом (или кастрация) цветка Cymbidium
273
(сем.Губоцветные) усиливает окраску губы за счет синтеза антоциана, регулируемого на
уровне трансляции и транскрипции фермента фенилаланин-аммоний-лиазы [Woltering,
Somhorst, 1990]. Этилен регулирует экспрессию гена литических ферментов, например
хитиназы, в ответ на внедрение в клетку патогена [Broiglie et al., 1986]. Полагают [Ecker,
Davis, 1987; Ecker, 1995], что гены защитных белков регулируются этиленом. Повидимому, основной механизм действия этилена на ростовые процессы имеет место на
уровне транскрипции гена. Известно, что С2Н4 способен активировать ДНК- и РНК –
полимеразы [Ареlbaum et al., 1984]. Биогенный амин серотонин - компонент секрета
стрекательных волосков также способен стимулировать элонгацию корней [Regula et al.,
1989] и прорастание семян [Рощина, 1992].
В настоящее время большое внимание уделяется поиску нетоксических препаратов
естественного происхождения, обладающих противолучевой активностью.
Радиомодифицирующее действие этилена, его аналогов – пропилена, ацетилена и
алллена (Табл.36) изучено на растениях [Фиалкова, Гудков. 1989]. Этилен и его аналоги в
Таблица 36. Защитное действие некоторых ненасыщенных углеводородов и некоторых других соединений
при гамма-облучении проростков гороха. Радиозащитный эффект [Фиалкова, Гудков, 1989].
Радиопротектор
Концентрация,
Экспозиция, ч
ЛД50 /10 г
ФИД, М
ммоль/л
-
-
8
-
Этилен
2
6
19
2,4
Пропилен
4
6
17
2,1
Ацетилен
4
6
16
2,0
Аноксия (аргон)
100%
6
22-23
2,8 – 2,9
Контроль без
радиопротектора
ЛД50 –летальная доза для 50 % проростков, ФИД – фитогормоны ингибирующего действия
концентрации 2-4 мМ/л воздуха оказывают сильное зашитное действие при гаммаоблучении проростков гороха. Защитным действием против радиации обладает аноксия.
Ни один из других факторов не обладал столь высокой защитой. Механизм высокого
радиозащитного действия этилена связан со способностъю подавлять деление клеток.
Кроме
того,
ненасыщенные
молекулы
этилена
обладают
высокой
реакционной
способностью и могут принимать на себя окисляющее действие радикалов, образующихся
в процессе радиолиза воды.
7.1.2. Прорастание пыльцы
Своеобразным объектом для изучения механизма действия растительных экскретов на
ростовые процессы является пыльца, которая прорастает, как только попадает в
подходящую среду [Stanley and Linskens, 1974]. Пыльцевая трубка растет быстро, и
274
скорость роста часто составляет несколько миллиметров в час [Эзау, 1980]. Выделения
пыльцевых зерен имеют решающее значение во взаимодействии с пестиком для
нормального
оплодотворения
и
в
конкурентных
взаимоотношениях
(пыльцевая
аллелопатия) с пыльцой других видов растений [Murphy, 1992; 1999; 2007; Gaur et al., 2005;
2007]. В ранних публикациях о взаимодействии в cмесях пыльцы разных видов было
отмечено как положительное, так и отрицательное влияние на прорастание пыльцевых
зерен [Branscheidt,1930; Грюммер, 1955; Голубинский, 1960]. Пыльца сорняков при этом
может тормозить прорастание пыльцы зерновых культцр и тем самым, нарушая
оплодотворение, снижает урожай семян. Пыльца ряда растений рекомендована в качестве
биосенсоров для изучения механизмов межклеточной коммуникации и испытания
лекарственных и аллелопатически активных соединений [Roshchina, 2004, 2007a; Рощина,
2006; Рощина, Карнаухов, 2010; Рощина и др. 2011].
Долгое время считали, что пыльца высших растений имеет большую устойчивость к
факторам внешней среды. В работе Иванами [Iwanami,1981] этому вопросу уделено особое
внимание. По его данным, пыльца не теряет способности прорастать даже при высокой
дозе облучения свыше 100 крад х- и γ-лучами или при воздействии разнообразными
органическими растворителями, такими, как диэтиловый эфир, хлороформ и фенол. На
прорастание пыльцы не действовали также ингибиторы актиномицин Д, бромодиоксидрин
или циклогексимид. Однако обстоятельные опыты ряда авторов [Коваленко, 1972;
Голубинский, 1974; и др.] показали, что пары, выделяемые многими растениями,
стимулируют или подавляют прорастание пыльцы.
Ингибиторный эффект летучих соединений растительной ткани был показан
Иванами [Iwanami, 1981]. В его опытах (табл.37) летучие компоненты из перикарпа и
Таблица 37. Масса растительных частей, блокирующих на 100% прорастание пыльцевых зерен камелии
Camellia sinensis (в камере 30х22х7 мм) [Iwanami, 1984].
Вид
Часть растения
Масса, г
Citrus limon
Перикарп
0,03—0,08
Мякоть
0,8—1,0
Перикарп
0,05—0,09
Мякоть
0,6—0,8
Citrus unshiu
Перикарп
0,04—0,09
Allium сера
Луковица
0,3
Allium sativum
Луковица
0,4
Allium tuberosum
Лист
0,2—0,4
Eutrema wasabi
Корневище
0,2—0,5
Citrus medica
275
мякоти цитрусовых плодов блокировали прорастание пыльцевых зерен, причем
соединения из перикарпа были активнее, чем из мякоти. Почти столь же токсичны были
летучие метаболиты лука Allium сера и чеснока Allium sativum. Если летучие вещества
действовали на уже проросшую пыльцу, то дальнейший рост ее прекращался, в концах
пыльцевых трубок цитоплазма набухала, образуя шаровидные вздутия. Степень и способ
ингибирования были сопоставимы с высокой дозой γ-лучей (200 крад) [Iwanami, 1983].
Наибольшее количество ингибиторов прорастания пыльцы, по-видимому, содержат
семена. Сопоставление ингибиторов, экстрагируемых из листовых пластинок, семян,
пыльцы, рылец и столбиков клонов капусты Brassica oleracea, показало, что наибольшая
активность была характерна для экстрактов из семян, которые полностью блокировали
прорастание пыльцы петунии Petunia hybrida и лилии Lilium lancougens. Химическая
природа ингибиторов не была установлена.
Приведенные данные пополнились сообщением [Viswanathan, Lakshmanan, 1984] об
ингибировании роста пыльцевых трубок Calotropis gigantea экстрактами из стеблей
повилики Cuscuta reflexa, листьев гваюлы Parthenium hysterophorus, луковицы лука Allium
сера, семян кукурузы Zea mays. Характер действия экстрактов зависел от вида растения и
концентрации вытяжки. Экстракты Cuscuta reflexa и Zea mays вызывали ветвление
пыльцевых трубок тест-объекта, которое в природных условиях не наблюдается. Эти же
растворы в высоких концентрациях (для кукурузы 100 и 10%) замедляли рост пыльцевых
трубок, а в более низких стимулировали.
Несомненный интерес представляют опыты С. В. Коваленко [1972] в которых
определялось влияние летучих выделений цветков одних видов на прорастание пыльцы
других одновременно цветущих растений. Исследовано 30 видов древесно-кустарниковых
пород, произрастающих в дендрарии ботанического сада Одесского государственного
университета. Два примера из этой работы приводятся ниже:
Цветок
Пыльца
Стимуляция (+) или
ингибирование (-)
Robinia pseudoacacia
Gleditschia triacanthos
-
»
Cytisus laburnum
+
Wistaria sinensis
Robinia pseudoacacia
+
Paulownia tomentosus
»
-
В первом из них показано, что летучие соединения цветков одних и тех же растений
оказывают прямо противоположный эффект на пыльцу разных растений. В другом опыте
276
цветки разных видов на пыльцу одного вида оказывали неодинаковое влияние. Таким
образом, пыльца избирательно чувствительна к летучим соединениям цветков.
Среди компонентов растительных экскретов, влияющих на рост пыльцы, известны
флавоноидные соединения и ряд органических кислот. По данным В. М. Кудрявцевой и
А.П. Волынца [1981], флавоноидные соединения как самого тюльпана Tulipa, так и других
растений стимулируют прорастание пыльцы тюльпана. Бензойная, ванилиновая и галловая
кислоты обладают ингибирующим действием на прорастание пыльцы сосны Pinus.
Механизм регуляции прорастания пыльцы может быть связан с окислительновосстановительными процессами. В последние годы в этой связи особое внимание уделено
активным формам кислорода (свободные радикалы липидов, терпенов и фенолов,
супероксид анионрадикал, гидроксил радикал, перекиси органических соединений,
перекись водорода и т.д.), которые образуются в выделениях растений, и в частности
экскретах самой пыльцы и рыльца пестика, и регулируют прорастание пыльцы [Roshchina
and Roshchina, 2003; Рощина и др., 2003]. В низких концентрациях развитие пыльцы может
стимулироваться ими [Roshchina and Roshchina, 2003; Speranza et al., 2011 ] или в более
высоких, наоборот угнетаться [Roshchina and Roshchina, 2003].
Рис.99. Влияние летучих выделений цветков на прорастание пыльцы Hippeastrum hybridum на
искусственной питательной среде [Roshchina, 2007 a].
Пыльца, чувствительная к различным растительным экскретам, сама может
содержать
высокоактивные
соединения.
В
опытах
Висванатана
и
Лакшмаяана
(Viswanathan, Lakshmanan, 1984] пыльца гваюлы Parthenium hysterophorum при нанесении
на поверхность рыльца ингнбировала завязывание плодов у 7 исследованных видов, в том
277
числе у Lycopersicon esculentum, Phaseolus vulgaris. Capsicum annuum, через 7-10 дней
цветки опадали.
Выделения самих цветков, включая компоненты секреторных клеток нектарников,
волосков, железок, рыльца пестика, могут влиять на прорастание пыльцы. [Roshchina,
2007a]. Летучие метаболиты, преимущественно спирты и альдегиды, такие как линалоол,
цимол, гераниаль, нераль, образующие характерные цветочные ароматы, в низких
концентрациях (10-10-10-8М) стимулируют прорастание пыльцы Hippeastrum hybridum, а в
более высоких – способны угнетать процесс (Рис.99). Компонент запаха цветов ландыша
Рис. 100. Влияние проазуленов и азулена в концентрациях 10-6,10-5, 10-4М на прорастание пыльцы
Hippeastrum hybridum на искусственной питательной среде. Адаптировано из работ [Рощина и др.,
1998; Roshchina, 2001b]. Белые или черные кружки означают, что пыльца, обработанная этими
соединениями и нанесенная на рыльце пестика, оплодотворяет или не оплодотворяет растение, что
анализируется по образованию плодов и семян
278
линалоол часто встречается в секретах различных видов, в том числе пестика Hippeastrum
hybridum. В секретах цитрусовых растений цитраль образуется двумя соединениями –
альдегидами гераниаля и нераля. Многие цветы выделяют цимол и ментол в составе своих
приятных ароматов [Knudsen et al., 1993]. Но в лабораторных экспериментах ментол слабо
влиял на прорастание пыльцы, как и компоненты неприятных запахов - изомасляная
кислота и пирролидин [Roshchina, 2001b]. Таким образом, летучие метаболиты
генеративных
органов
непосредственно
влияют
на
прорастание
пыльцы.
Сесквитерпеновые лактоны цветков, проазулены и азулены, в зависимости от химической
структуры молекулы и концентрации также могут стимулировать или ингибировать
развитие пыльцы [Рощина и др., 1998б; Roshchina, 2001b]. Влияние указанных соединений
(Рис.100) проявляется как in vitro (проращивание пыльцы на искусственной питательной
среде), так и in vivo (оценивается по образованию плодов исемян после нанесения
обработанной данными веществами пыльцы на пестик) [Roshchina et al., 2009].
Гроссгемин, гайллардин и аустрицин ингибировали прорастание пыльцы в концентрациях
> 10-6М, тогда как артемизинин, инулицин, деацетилинулицин и ледол стимулировали
процесс (Рис.100).
Рис.101 Действие различных алкалоидов на прорастание вегетативных микроспор хвоща
полевого Equisetum arvense и пыльцы гиппеаструма гибридного Hippeastrum hybridum
[Roshchina, 2007b].
Смеси соединений в составе летучих выделений масла лаванды Lavandula vera,
раздробленных плодов жгучего перца Capsicum annuum и луковиц чеснока Allium sativum,
на расстоянии 2,5 см от пыльцы, помещенной на предметное стекло, вызывали
279
соответственно ингибирование в первом варианте и стимуляцию в двух других вариантах
прорастания пыльцевых зерен [Roshchina, 2007a].
Прорастание пыльцы могут ингибировать различные алкалоиды (Рис.101). Среди них
наиболее заметным ингибирующим действием на прорастание генеративных мироспор
гиппеаструма Hippeastrum hybridum обладают сангвинарин и колхицин. Для сравнения на
рис.101 приведены данные по влиянию этих же алкалоидов на вегетативные микроспоры
хвоща полевого Equisetum arvense (они в отличие от пыльцы имеют двойной набор
хромосом, а не одинарный), и все использованные вещества в зависимости от
концентрации оказывали ингибирующее действие на прорастание. По-видимому, мишени
для разных алкалоидов у разных типов мироспор отличаются.
Пыльца сама выделяет значительное число летучих и не летучих метаболитов, и
таким образом участвует в механизме химической защиты. При этом пыльцевые зерна
обладают противогрибковой активностью, как например, у многих видов семейства
Asteraceae,
в
частности
Parthenium
hysterophorus
[Char
and
Bhat,
1975]
или
аллелопатической активностью, влияя на развитие чужеродной пыльцы [Muphy, 1992;
1999; 2007; Roshchina et al., 2008, 2009]. В последнем случае влияние на прорастание
чужеродной пыльцы может быть как ингибирующим, так и стимулирующим.
7.1.3. Деструктивные изменения клеток.
Если действие растительных экскретов вследствие высокой концентрации или содержания
ядовитых веществ превышает определенный предел, то в клетках наблюдается не только
остановка роста, но и ингибирование важнейших физиологических функций, в конечном
итоге приводящих к деструктивным изменениям.
Легко наблюдаемым функциональным нарушением клеток является изменение
скорости движения цитоплазмы и клеточных органелл. Проведенные исследования
[Рощина, 1965] показали, что растительные экскреты способны замедлять или ускорять
движение хлоропластов, индуцированное светом (фотодинез), в листьях элодеи.
Наблюдаемый эффект зависел от химической природы растительных выделений, их
концентрациии продолжительности воздействия. Изменение подвижности органелл
является, по-видимому, следствием блокирования или стимуляции, генерирующих
энергию процессов [Рощина В. Д., Рощина В. В., 1977]. Задержка движения может иметь и
другое происхождение, поскольку показано [Рощина, 1974], что пары раздробленных
тканей вызывают необратимое повышение вязкости, которому иногда предшествует
кратковременное ее снижение.
Наряду с изменением подвижности структур первым свидетельством патологических
нарушений
в
клетке
является
повышение
проницаемости
мембран.
Нарушение
280
«барьерной» функции ведет к выходу многих веществ из окруженных мембранами
компартментов. Примером могут служить модельные опыты, в которых изучалось
действие водорастворимых выделений листьев 32 видов древесных пород (Рощина В. Д.,
Рощина В. В., 1970; Рощина, 1974]. В качестве модели использовали живую ткань
корнеплода красной свеклы Beta vulgaris f. rubrа, при повреждении которой наблюдается
выделение пигмента клеточного сока — бетацианина. Из исследованных видов растений
экзоосмос пигмента вызывали только 14 (табл. 38), из них 7 — очень значительный.
Скорость выхода пигмента зависела от силы повреждающего действия, что дает
возможность судить о степени токсичности вытяжек. Повреждение мембран в опытах, повидимому, вызывали вещества полифенольной природы, так как сила их повреждающего
действия коррелировала с содержанием веществ этой группы [Рощина, 1974]. Однако
проницаемость тонопласта для бетацианина стимулировали и такие компоненты
выделений растений, как ацетилхолин, серотонин и гистамин [Roshchina, 2001
a].Нарушение структуры мембран ведет к изменению водопоглощающей способности
клеток. Водные настои листьев указанных выше видов растений в большей или меньшей
мере снижали способность растительной ткани поглощать воду [Рощина, 1974].
Действующим началом вытяжек из листьев древесных пород были фенолы. Исследовано
также влияние индивидуальных фенолов разной структуры, отличающихся прежде всего
по количеству и положению оксигрупп в бензольном кольце. Наибольшей токсичностью,
как оказалось, обладают фенолы с орто- расположением гидроксилов, тогда как метаТаблица 38. Экзоосмос красного пигмента бетацианина из дисков корнеплода Beta vulgaris f. rubra,
вызванный водорастворимыми выделениями листьев древесных растений (оптическая плотность) [Рощина В.
Д., Рощина В. В., 1970; Рощина, 1974]
Растение
Betula verrucosa
Выход пигмента
0,440
Растение
Выход пигмента
Fraxinus pubescens
0,235
Sorbus aucuparia
0,249
Quercus robur
0,259
Cotinus coggygria
0,219
Tilia cordata
0,254
Rhus typhina
0,186
Ulmus leavis
0,113
Padus racemosa
0,420
Sambucus racernosa
0,239
Acer campestre
0,187
Syringa vulgaris
0,147
Populus nigra
0,609
Контроль (вода)
0,000
Corylus avellana
0,324
соединения значительной активности не проявляют. Сила воздействия фенолов на
проницаемость мембран для пигментов вакуолярного сока и водопоглощающую
способность изменялась также при введении в молекулу функциональных групп и зависела
281
как от химической природы этих групп, так и от их расположения в бензольном кольце.
Наиболее сильно повышалось токсическое действие фенолов при включении в их
молекулу карбоксильной группы.
Важным критерием патологического состояния клетки являются видимые изменения
поверхности протопласта. С помощью приспособления к микроскопу удалось проследить
за морфологическими изменениями, наступающими в в плазмолизированных клетках
эпидермиса чешуи синего лука при обработке их парами измельченных листьев черемухи
Padus racemosa, рябины Sorbus aucuparia и луковицы чеснока Allium sativum (Рощина,
1974]. Летучие соединения этих растений, как правило, не вызывали разрывов
плазмалеммы, она чаще всего постепенно растворялась. Иногда клеточная мембрана
образовывала вакуоли, что также свидетельствовало о значительном повреждении
клеточной поверхности. Взаимодействие цитоплазмы испытуемой клетки с летучими
веществами листьев вызывало в ней глубокие изменения, сопровождающиеся набуханием.
Патологические нарушения захватывали и ядро, которое также набухало и увеличивалось в
размерах. В нем появлялись разного рода включения, ясно очерчивались ядрышки.
Изменения постепенно достигали тонопласт, который разрывался, и клеточный сок
изливался наружу; После отмирания клеток протопласт или распадался на мелкие
зернышки и пузырьки и рассеивался по всей клетке, или коагулировавшая цитоплазма
сохраняла свою форму. В последнем случае происходило явление, напоминавшее
фиксацию, что объясняется, по-видимому, инактивированием ферментов гидролиза,
особенно протеаз, разрушающих цитоплазму, после ее отмирания. Сильнейшие
внутриклеточные нарушения и разрушения мембран, окружающих ядра, митохондрии и
диктиосомы, на срезах корешков различных растений наблюдали Лорбер и Муллер
[Lorber, Muller, 1976] при действии паров растертых листьев шалфея Salvia leucophylla. В
некоторых работах отмечались желатинизация ядер и цитоплазмы травянистых растений
под влиянием паров измельченных луковиц Allium сера и Allium sativum, разрушение и
обесцвечивание хлоропластов в листьях элодеи Elodea и традесканции Tradescantia при
действии измельченных листьев борщевика Heracleum [Часовенная, 1961] и другие
нарушения цитоплазмы и клеточных органелл. Изолированные хлоропласты при
помещении в настои из листьев, содержащих фенолы, сморщиваются, изменяют форму и
агглютинируют.
Изменение структурной организации вызывается способностью фенолов и их
производных взаимодействовать с белками. Они инактивируют и ферментные системы
хлоропластов, что одновременно с нарушением структуры приводит к подавлению
реакций фотосинтеза [Рощина, 19736].
282
На основе приведенных выше результатов были разработаны [Рощина, 1965, 1974]
новые биологические тесты для определения активности растительных выделений по
изменению
скорости
движения
хлоропластов,
нарушению
пограничных
цитоплазматических мембран и изменению водоудерживающих сил клеток.
7.2. КЛЕТОЧНЫЕ МЕМБРАНЫ КАК МИШЕНИ ДЕЙСТВИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ
ЭКСКРЕТОВ
Механизм действия растительных выделений на субклеточном и молекулярном уровнях
находится
в
самом
начале
изучения.
Этому
вопросу
посвящены
единичные
экспериментальные работы, поэтому материал данного раздела представляет собой скорее
схему направлений будущих поисков, чем конкретные достижения, которые получены в
основном физиологами животных при решении других задач, но могут быть привлечены и
к рассматриваемой проблеме.
Одной из главных мишеней действия прижизненных и стрессовых компонентов
растительных экскретов в клетках животных, растений и микроорганизмов являются
клеточные мембраны, основные составляющие которых липиды и белковые комплексы
[Houslay, Stanley, 1982]. Среди последних имеются комплексы переносчиков электронов
митохондрий и хлоропластов, например цитохром f(c)/b6 комплекс, пигмент—белковые
комплексы реакционных центров хлоропластов [Barber, 1984], комплексы белков,
образующих ионные каналы и (или) рецепторы, транспортные К+-Nа+-АТРазы и АТРазы
сопрягающих мембран и другие ферментные системы (Болдырев, 1985].
Рис. 102. Мишени действия растительных экскретов на мембраны.
Предполагают также, что каналы могут обладать и ферментативной активностью
[Eisenberg, 1990]. Дискретность строения мембран позволяет выявить их участки,
283
специфически связывающие то или иное химическое соединение. Мы приводим схему
мембранных компонентов - возможных мишеней действия метаболитов (Рис. 102).
Сообразуясь с приведенной схемой (Рис.100), рассмотрим имеющиеся литературные
данные. Сведения о влиянии растительных выделений на липидную часть мембран очень
скудны и относятся к их липофильным компонентам, среди которых встречаются
алкалоиды, имеющие ненасыщенные двойные связи, например капсаицин, содержащийся в
секреторных полостях плодов красного перца Capsicum annuum [Zamski et al., 1987]. По
данным, полученным для животных клеток, капсаицин вызывает выход из мембран
некоторых белков, например важного нейротрансмиттера-пептида Р [Dun, Kiraly, 1983].
Экссудаты трихом рода Solanum (Solanum tuberosum, Solanum herthaultii, Solanum
berthaultii) содержат сесквитерпены, к которым очень чувствительны насекомые [Gregory et
al., 1986]. Среди наиболее активных агентов можно отметить Е-β-фарнезен, β-кариофиллен,
β-кубебен, ∆-кадинен. Все они, по-видимому, действуют на липиды мембран, вызывая
расстройство пищеварительной функции насекомых.
Белковые компоненты мембран чувствительны к любому химическому воздействию.
Одни из них выполняют в основном каталитическую функцию, т.е. как ферменты
участвуют в метаболических и энергетических реакциях. О влиянии на них растительных
экскретов (см. разделы 7.4 и 7.5). Другие белки выполняют «узнающую» функцию —
являются рецепторами гормонов и биомедиаторов, которые служат сигналом для изменения
каталитических процессов и проницаемости мембран для ионов.
7.3. БЕЛКОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ МЕМБРАН В ХЕМОСИГНАЛИЗАЦИИ
Рецепция. Представление о мембранных рецепторах хорошо разработано для животных
мембран применительно к нейромедиаторам и гормонам [Розен, 1986; Changeux et al.,
1984]. Все рецепторы такого рода представляют собой белки, специфически связывающие
(нековалентно) определенные соединения, к которым имеют высокое сродство. С конца 90
–х годов двадцатого века эти представления распространены на растительные гормоны
[Venis, 1986] и уже описаны в учебниках [Кузнецов, Дмитриева, 2005; Алехина и др., 2005;
Айташева, 2009]. Более того, уже накоплена обширная информация о содержании
нейромедиаторов ацетилхолина и биогенных аминов в растениях (в том числе и
растительных секретах и экскретах), обобщенная в ряде монографий и обзоров [Рощина.
1991, Roshchina, 2001a; 2010 ]. Представления о хемосигнализации и рецепции могут быть
полезными относительно растительных экскретов, среди которых много биологически
активных веществ.
Белки-рецепторы выделены для некоторых известных фитогормонов, в том числе и
этилена — компонента многих летучих экскретов [Sisler,Yung, 1984; Sisler, 1987; Venis,
284
1985]. Рецепторы этилена могут располагаться в мембранах эндоплазматического
ретикулюма и плазмалеммы [Sanders et al., 1987]. Рецептор, связывающий этилен,
представляет собой белок с молекулярной массой 52 000- 60 000 Да [Venis, 1985]. У
животных
восприятие
многих
летучих
растительных
соединений
осуществляется
специальными обонятельными рецепторами, которые способны воспринимать запахи,
например, камфоры в концентрациях действующего вещества всего 10-14—10-16 М.
Регуляторные системы. Особого совершенства достигла «узнающая» система животных
благодаря
существованию
в
них
внутренних
регуляторных
систем,
например
холинэргической системы, хорошо изученной в мембранах нейронов или аминэргической
системы нервно-мышечных тканей. Компоненты этих систем обнаружены также у
животных, лишенных нервной системы и эмбрионов [Бузников, 1987; Buznikov et al., 1996],
у растений [Рощина, 1991а,б; 2000; Roshchina, 2001a; Kulma and Szopa, 2007] и
микроорганизмов [Lyte and Ernst, ; Олескин и др., 2000; Roshchina, 2010]. Холинэргическая
система растений, как и у животных, включает в себя биомедиатор ацетилхолин, фермент
его
синтеза
холинацетилтрансферазу,
фермент
его
гидролиза
холинэстеразу
и
чувствительный к ацетилхолину холинорецептор [Рощина, 1991а; Roshchina, 2001a].
Механизм работы такой системы в общем виде следующий. Синтезированный при участии
холинацетилтрансферазы ацетилхолин связывается с холинорецептором. При этом
холинорецептор испытывает конформационные изменения, в результате чего открывается
ионный канал, увеличивается ионная проницаемость мембран, что вызывает возникновение
электрического потенциала действия, который распространяется по мембранам, передавая
сигнал раздражения. Ионный канал не может быть долго открытым, так как в клетке могут
произойти деструктивные изменения, Фермент холинэcтераза гидролизует ацетилхолин,
холинорецептор освобождается от биомедиатора.и конный канал закрывается. Возможен и
другой механизм действия ацетилхолина, при котором конформационные изменения
холинорецептора приводят к активированию фермента аденилатциклазы и синтезу
вторичного мессенджера – циклического АМФ. В качестве вторичных мессенджеров могут
служить также цикличекий ГМФ, ионы кальция, инозит-3-фосфат, и др. вещества внутри
клетки. [Roshchina, 2001a]. цАМФ секретируется и наружу [Каримова и др., 1993].
Ацетилхолин является компонентом экскретов многих растительных тканей [см.
обзоры Fluck, Jaffe, 1976; Рощина, Мухин,1986; Hartmann, Gupta,1989; Tretyn and Kendrick,
1991; Рощина, 2000 и монографии Рощина, 1991а ; Roshchina, 2001a]. В высоких
концентрациях этот медиатор (вместе с гистамином и катехоламинами) входит в состав
секрета стрекательных волосков растений семейства Urticaceae, В растениях также найдены
фермент синтеза ацетилхолина холинацетилтрансфераза и фермент его катаболизма
285
холинэстераза [Fluck, Jaffe, 1976; Рощина, Семенова, 1990]. Ацетилхолинэстераза широко
распространена у представителей разных семейств. Этот белок с молекулярной массой
отдельных субъединиц от 60 до 80 кДа локализован в плазмалемме [Fluck, Jaffe, 1976;
Bednarska, Tretyn, 1989] и хлоропластах [Roshchina, 1989; 1990a]. Холинэстераза
обнаруживается и в секретах растений, например, в латексе некоторых растений
[Govindappa et al., 1987], в выделениях пыльцы и пестика [Bednarska and Tretyn, 1989;
Рощина и др., 1994; Roshchina and Semenova, 2005]. Возможно, фермент играет роль в
межвидовых взаимоотношениях различных организмов [Roshchina, 2010], поскольку
весьма чувствителен к производным монотерпенов [Grasza, 1985] и различным алкалоидам
[Буданцев, Рощина, 2005; Budantsev, Roshchina, 2007]. Экстракты из ряда растений,
например из Cyperus rotundus ингибируют актиность ацетилхолинэстеразы растений и
животных одновременно тормозя развитие и рост проростков пшеницы и томатов [Sharma,
Gupta, 2007]. Ацетилхолинэстеразная активность обнаружена в пыльце и в рыльце пестика
[Roshchina, 2001a; 2009]. Этот фермент, по всей видимости, играет важную роль в
оплодотворении, поскольку в пыльцевых зернах самонесовместимых клонов петунии и
лилии он мало активен [Ковалева, Рощина, 1997; Kovaleva, Roshchina, 1997; ]. У ипомеи
Pharbitis nil (сем. Вьюнковых) цитохимическим методом установлено, что холинэстераза
присутствует в тонкой пленке экскрета, покрывающей поверхность рыльца [Bednarska,
Tretyn, 1989]. Есть также экспериментальные данные в пользу cуществования у растений (в
плазмалемме и хлоропластах) холинорецепторов или их функциональных аналогов и
связанных с ними ионных K+ /Na+- каналов, подобно найденным у животных [Roshchina,
1987, 1989, 1990с; 2001a; Roshchina, Vikhlyantsev, 2009]. Экзогенный ацетилхолин влияет
на проницаемость клеточных мембран для ионов калия и натрия, а также на мембранный
потенциал. О присутствии у растений аналогов холинорецепторов свидетельствуют и
Таблица 39. Действие вторичных метаболитов - компонентов растительных экскретов на холинэргическую
систему растений и животных.
Растение
Вещество
Холинорецептор
Холинэстераза
Atropa belladonna
Nicotiana tabacum
Amanita muscaria
Physostigma venenosum
Chrysanthemum
cinerariaefolium
Cicuta virosa
Chondodendron
tomentosum
Capsicum annum
Атропин
Никотин
Мускарин
Физостигмин
Перметрин.
+++Ж (1)
+Ж (1) '
+Ж (1)
0 (1)
—
+Ж (1), Р (2)
0 (1).
0 (1)
+++Ж (1), Р (2)
+++Ж (3)
Цикутотоксин
d-Тубокурарин
—
+++Ж (1)
++Р (4)
0(4)
Капсаицин
0(4)
+Р (4)
Примечание. Сведения взяты из работ : 1 – [Roshchina, 2001 a]; 2 – [Fluck, Jaffe, 1976]; 3 –[Bandyopadhyay,
1982]; 4 – [Roshchina, 1988]. (+) – cлабое, (++) – среднее, (+ ++) – сильное ингибирование, Ж – животные, Р –
растения.
286
работы по влиянию антагонистов ацетилхолина атропина и d-тубокурарина, действующих
на поглощение веществ и воды корнями, а также выделение этилена листовыми дисками
[см. монографии Рощина, 1991а; Roshchina, 2001 a]. На клеточном уровне ацетилхолин,
транспортируемый в секреторных везикулах, участвует в передаче информации от
плазмалеммы к органеллам. Таким образом, и у животных и у растений существует
общность “узнающих” участков мембран– рецепторов.
Наиболее уязвимыми для соединений растительных экскретов являются два участка
холинэргической системы – холинорецептор (высокомолекулярный белок с молекулярной
массой > 200000-250000 Да, субъединицы которого образуют ионный канал или каким-то
образом управляют его работой) и фермент холинэстераза, расщепляющий ацетилхолин. В
таблице 39 приведены сведения об ингибировании этих компонентов мембран продуктами
жизнедеятельности, которые могут встречаться в выделениях у отдельных видов растений.
Чаще всего это алкалоиды и терпеноиды. По характеру действия они отличаются друг от
друга.
Одни соединения — алкалоиды — связываются с холинорецептором, действуя на
него как блокаторы - антагонисты ацетилхолина (атропин, d-тубокурарин) или как его
агонисты-имитаторы (алкалоиды никотин, мускарин, ареколин), в то время как алкалоиды
физостигмин, капсаицин, терпеноид перметрин и полиацетилен цикутотоксин ингибируют
холинэстеразу. (Некоторые из формул указанных соединений даны на Рис.103.) И в том и в
Рис.103. Компоненты растительных выделений, действующих на холинорецептор (ацетилхолин,
ареколин, мускарин, никотин, d-тубокурарин, атропин), адренорецептор (дофамин, эфедрин, иохимбин), и
холинэстеразу (физостигмин, перметрин).
287
другом случае нарушается работа холинергической системы. Приведенные данные в
основном относятся к мембранам животных и могут объяснить токсическое действие
некоторых алкалоидов, терпенов и других веществ на насекомых и травоядных животных.
Помимо холинергической системы регуляции у животных есть еще элементы
аминергической системы - дофаминергической, адренергической, серотонинергической,
гистаминергической систем, компонентами которых являются низкомолекулярные
медиаторы дофамин, норадреналин, серотонин, гистамин (см. раздел 3.10). В состав систем
входят также чувствительные к ним рецепторы - соответственно дофаминовый,
адреналиновый, серотониновый, гистаминовый - и ферменты их синтеза и катаболизма
[Рощина, 1991б; Roshchina, 2001a]. Дофамин, норадреналин, серотонин и гистамин
найдены в растительных экскретах: первые два соединения - в латексе, остальные - в
стрекательных волосках (см. раздел 3.10). С адренорецепторами связываются такие
компоненты растительных выделений как алкалоиды эфедрин и иохимбин (Рис.103). В
растениях обнаружены также ферменты их синтеза и катаболизма [Рощина, 1991б;
Roshchina, 2001a; Kulma, 2007]. Есть информация, что мишенью действия этих
низкомолекулярных
эффекторов
в
растениях
и
микроорганизмах
являются
функциональные аналоги соответствующих рецепторов животных [Рощина, 1991б;
Roshchina, 2001a; 2010; Lyte et al., 2007]. По крайней мере, есть некоторые
экспериментальные данные для норадреналина и дофамина.
Судя по этой информации, компоненты растительных выделений могут участвовать в
процессах сигнализации с участием рецепторов, связанных с мембранами организмов.
7.4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ
Молекулярный механизм действия растительных метаболитов, выделяющихся в норме и
при стрессах, осуществляется через ферментативные процессы, происходящие в
мембранах при переносе электронов в реакциях фотосинтеза и дыхания. В 70-х годах было
показано (Рощина, 1973, 1974], что водные настои из сухих и свежих листьев древесных
растений подавляют реакцию Хилла с ДХФИФ (2,6 -дихлорфенолиндофенол). Активным
действующим началом были соединения полифенольной природы. Степень ингибирования
реакции коррелировала с содержанием веществ этой группы. Из 12 исследованных
древесных растений (табл.40) существенный ингибирующий эффект был достигнут при
использовании листьев уксусного дерева Rhus typhina, дуба Quercus robur, березы Betula
verrucosa и скумпии Cotinus coggygria.
В суспензии хлоропластов при внесении в нее вытяжек разыгрывается целая цепь
событий. Возможно темновое восстановление некоторого количества ДХФИФ,
288
Таблица 40. Изменение скорости реакции Хнла с ДХФИФ при воздействии вытяжками из
свежих листьев (соотношение воды и листьев 10:1, температура настаивания 0-3°, время
настаивания 24 ч [Рощина, 1974]
Листья
Листья
Контроль
Фотохимическая
активность, %
100
Контроль
Фотохимическая
активность, %
100
Rhus typhina
0
Betula verrucosa
26
Salix alba
86
Padus racemosa
74
Phellodendron amurense
95
Acer campestre
91
Populus balsamifera
68
Sorbus aucuparia
89
Syringa vulgaris
83
Populus nigra
77
Quercus robur
31
Cotinus coggygria
59
сопровождающееся окислением полифенолов в хиноны, которые на свету конкурировали с
ДХФИФ за водород, отщепляющийся при световом разложении воды. Полимерные
таннины и сопровождающие их полифенолы благодаря взаимодействию с белками
ингибировали ферментные системы и изменяли структурную организацию хлоропластов,
что в конечном итоге приводило к снижению способности хлоропластов восстанавливать
ДХФИФ. Редукция на свету хинонов до соответствующих гидрохинонов была показана в
опытах Цвейга с сотр. [Zweig et al., 1969].
К настоящему времени изучено действие индивидуальных компонентов растительных
Таблица 41. Компоненты растительных экскретов, действующие на сопряжение электронного
транспорта и фосфорилирования в хлоропластах и митохондриях [данные из работ: Акулова, 1977;
Кожокару и др., 1977 I983, Knobloch et al, 1986, Moreland,Novitzky, 1987 a,b; Klinger et al., 1991].
Терпены
Монотерпены
и их спирты
Анетол
Борнеол
Корвакрол
Карвакрон
Евгенол,
Гераниол
Линалоол
Метилхавикол
Метилэвгенол
Нерол
α-Пинен
β-Пинен
Пиперитон
Тимол
Фенолы
Нафтохиноны Фенольные
кислоты
Юглон,
Бензойная
pВаниллиновая
Бензохинон,
Галловая
2,3Коричная
Диметилбен- Кофейная
зохинон
р-Кумаровая,
Салициловая
Сиреневая
Хлорогеновая
Феруловая
Фенольные
Флавоны
альдегиды
Бензилальдегид Кверцетин
Ванилиновый
Коричный
(циннамовый)
Флавононы
Нарингин
Нарингенин
289
экскретов на фотохимическую активность хлоропластов и митохондрий. Многие из этих
соединений влияют на сопряжение электронного транспорта и фосфорилирования
(Табл.41). В основном имеет место разобщение этих процессов.
Активным началом большинства соединений фенольной природы, действующих на
энергетические реакции, являются нафтохиноны, флавоноиды и некоторые ароматические
кислоты. Выделенный из грецкого ореха Juglans regia юглон (гидрокси-1,4-нафтохинон) в
концентрации 10-4 М на 50% ингибирует поглощение О2 дисками из листьев томата
Solanum lycopersicum и фасоли Phaseolus vulgaris [Perry, 1967]. Примерно в таких же
концентрациях р-бензохинон и 2,5-диметилбензохинон подавляют дыхание митохондрий
клубней
картофеля
Solanum
tuberosum,
что
сопровождается
снижением
уровня
фосфорилирования и активности ферментов малат- и сукцинатдегидрогеназ [Makoveç,
Sindelar, 1984].
Регуляторы
электронного
переноса
и
фосфорилирования
дыхательной
и
фотосинтетической электронтранспортных цепей найдены в группе флавоноидов (Табл.41)
[Stenlid, l970; Прохорчик, Волынец, 1973; Акулова, 1977]. В.И. Кефели и Р.Х, Турецкая
[l964] установили отчетливый разобщающий эффект под влиянием группы флавоноидов.
Соединения типа кверцетина, кэмпферола и их гликозидированные и ацетилированные
производные в митохондриях и хлоропластах обладают свойствами ингибиторов переноса
энергии и разобщителей [Lang, Racker, 1974; Акулова, 1977; Кожокару и др., 1977;
Музафаров, Залецкая, 1977]. К ингибиторам переноса энергии относится также широко
известный компонент выделений яблони — флоридзин [Winget et al.,1969]. Полагают, что
большую роль в ингибировании играет гидроксильная группа в α-положении фенольного
кольца. Именно она регулирует АТРазную активность и окислительное фосфорилирование
митохондрий [Stenlid, 1970]. Возможность непосредственного участия флавоноидов в
электронтранспортной цепи хлоропластов как окислителей или восстановителей показана
в
опытах
Такагамы
[Takahama,
1983]
и
Е.
Н.
Myзaфарова
с
сотр.
[1983].
Гликозидированные производные кверцетина, такие как кверцетин-глюкозид-р-кумарат и
другие — обладают протонофорными свойствами, снижают величину ∆рН (Кожокару и
др., 1977], взаимодействуют с АТР-синтетазой как аллостерические регуляторы [Мальян и
др.,1977]. Флоридзин ингибирует синтез АТР в хлоропластах на восстановительной
стороне цитохрома f и пластоцианина [Рощина, Акулова, 1978]. Флоридзин и эскулетин,
как полагают, взаимодействуют непостредственно с АТР-синтетазой хлоропластов, и
сродство к этому ферменту у них больше, чем у кверцетин-глюкозид-р-кумарата.
Сравнивая влияние различных групп флавоноидов, встречающихся в составе
экскретов, на реакции хлоропластов, американские исследователи [Moreland, Novitzky,
290
1987]
обнаружили,
что
наиболее
чувствительным
к
ним
является
процесс
фотофосфорилирования. Таким образом, мишенью действия флавоноидов следует считать
АТРазу хлоропластов, а наиболее эффективными ингибиторами синтеза АТР—флавоны по
сравнению с флавонолами и флавононами. Электронный транспорт менее чувствителен к
воздействию флавоноидов. Вероятность участия флавоноидов в регуляции очень высока,
поскольку гликозиды этих соединений есть в хлоропластах (1 %), а в клетках эпидермиса
листьев их накапливается до 10 мМ [Moreland, Novitzky, 1987].
Из других групп фенолов, значительное влияние на энергетические процессы
оказывают производные бензойной, коричной (циннамовой) и хлорогеновой кислот. Они
сильно ингибируют поглощение О2 митохондриями и сопряженное фосфорилирование у
картофеля
Solarium
tuberosum,
а
также
активность
ферментов
малат-
и
сукцинатдегидрогеназ [Маkоуес, Sindelar, 1984]. Действие кумаринов и флавоноидов
исследовано [Moreland, Novitzky, 1987] на электронный транспорт и фосфорилирование в
хлоропластах и митохондриях. Все эти соединения ингибировали выделение кислорода
хлоропластами. B тилакоидах они ингибировали АТФ-синтез, а в более высоких
концентрациях - электронный транспорт. Эффективность их действия уменьшалась в
следующей последовательности флавоноиды > кумарины> циннаматы и бензоаты. Эти
соединения не являются разобщителями, В исследованиях на митохондриях и
хлоропластах бобов эти соединения действуют как первичные ингибиторы электронного
транспорта. Наиболее сильное действие оказывали флавоноиды в концентрациях 10-80
мкМ. На хлоропластах шпината наибольший эффект (в более низких концентрациях – I50
0,04-0,07мМ) как на выделение кислорода, так и фотофосфорилирование оказывали
кверцетин и нарингенин, тогда как феруловая и ванилиновая кислоты, умбеллиферон и
ванилин действовали сходным образом в сотни раз более высоких концентрациях.
Окисление малата более чувствительно действию этих веществ, чем окисление сукцината
или НАДН. Изученные соединения не действовали как разобщители, а непосредственно
ингибировали АТФ-синтез. Однако нарингенин, флавоны и циннамовая кислота
ингибировали гидролиз АТФ, катализируемый митохондриальной Mg2+ - АТФазой.
Как видно из рассмотренных данных, фенольные соединения оказывают на
фотохимические реакции изолированных хлоропластов в основном негативное действие.
Однако имеются сведения [Sharma, Singh, 1987], что некоторые соединения этого типа салициловая кислота 25 х 10-6 M, кофейная 25 х 10-6 и галловая 50 х 10-6 M при обработке
ими флагового листа риса Oryza sativa увеличивают активность peaкции Хилла.
Алкалоиды с фенольной группой также могут воздействовать на энергетические
реакции, Однако их роль при этом очень мало изучена. Показано действие капсаицина —
291
жгучего компонента красного перца Capsicum annuum — на световые реакции фотосинтеза
[Рощина и др., 1986]. Алкалоид капсаицин (продукт конденсации ванилиламида и
деценовой кислоты) ингибирует как электронный перенос, так и фотофосфорилирование.
Ингибирование электронного переноса наблюдалось на участке фотосистемы 1, о чем
можно судить по торможению реакции фотовосстановления НАДФ+ или феррицианида.
Ингибирующее действие капсаицина не было обусловлено прямым влиянием на белки —
переносчики электронов. Предполагается, что капсаицин действует на изолированные
хлоропласты как мембраноактивный агент, изменяющий состояние мембран. Кроме
капсаицина, на энергетические реакции хлоропластов был испытан физостигмин
(эзерин)— алкалоид из калабарских бобов Physostigma venenosum [Roshchina, Mukhin,
1985]. Как многие фенольные соединения, алкалоид эзерин на 50% ингибировал
фотофосфорилврование, но не влиял на электронный транспорт.
Активными
компонентами
растительных
выделений,
действующими
на
энергетические реакции являются летучие компоненты – углеводороды. Среди них важное
место принадлежит терпенам. Показано, что летучие соединения листьев шалфея Salvia
угнетали поглощение кислорода суспензией митохондрий [Muller et al., 1969]. Подобным
же образом действуют чистые препараты цинеола. Плгак [Плгак, 1972] исследовал
действие летучих выделений ивы прутовидной Salix viminalis на окислительное
фосфорилирование в проростках ржи Secale cereale и обнаружил, что в стеблях
наблюдалось стимулирование фосфорилирования, а в корнях подавление. Предполагается,
что основным действующим веществом летучих выделений был этилен. Экзогенный
этилен также действует как ингибитор газообмена в растительных тканях [Gunderson and
Tayler, 1988]. Из других летучих соединений изучено действие паров чеснока Allium
sativum, хвои сосны Pinus и α-пинена на аденозинтрифосфатазу. Обнаруженную
инактивацию фермента авторы объясняют взаимодействием летучих компонентов с
сульфгидрильными группами белка.
В работе Паули с сотр. [Pauly et al., 1984] показано, что β-пинен является
эффективным ингибитором фотосинтетического электронного транспорта на участке
между фотосистемами 2 и 1 на уровне пластохинона в изолированных хлоропластах
шпината Spinacia sativa.
В модельных системах мембранных препаратов Rhodopseudomonas sphaeroides
показано ингибирующее действие терпенов, терпеноидных спиртов и альдегидов в
концентрациях 2-500 мкМ на поглощение кислорода и сопряженное фосфорилирование
[Knobloch et а1.,1986]. Пример подобных эспериментов показан в табл.42. Среди
исследованных терпеноидов ингибиторами переноса электронов в процессе дыхания
оказались тимол, карвакрол, и в меньшей мере, анетол и цимен. Другие соединения
борнеол, камфора, карвакрол, цитронеллаль, эвгенол и гераниол проявляли свойства
292
Таблица 42. Зависимость поглощения кислорода при дыхании и сопряженного фосфорилирования от
структуры терпеноида у Rhodopseudomonas sphaeroides [Knobloch et al., 1986]. Конечная концентрация 5 мМ.
Добавленное
соединение
% ингибирования НАД- зависимого
синтеза АТФ
поглощения О2
% ингибирования сукцинат-зависимого
синтеза АТФ
поглощения О2
без добавок
Цимен
0
24
0
21
0
34
0
23
Тимол
100
100
100
100
Ментол
85
86
40
38
Ментон
80
80
51
21
Борнеол
89
88
57
0
Борнеолацетат
65
64
62
40
Камфара
66
65
55
27
Эвгенол
90
93
100
27
Метилэвгенол
62
76
77
15
ингибиторов переноса энергии, то есть в большей мере снижали скорость синтеза ATФ,
чем электронный транспорт. Цинеол и партенин ингибировали синтез АТФ у таких видов,
как Avena fatua, Сucumis sativus, Phaseolus vulgaris [Muller et al., 1969; Garciduenas and
293
Dominguez, 1976]. Терпен диацилпикверол на 60 % снижал гидролиз АТФ микросомами
корня [Ortega et al., 1990], а β-пинен уменьшал скорость дыхания на 80 % [Uribe, Pena,
1990].
Изменение ростовых процессов под влиянием стрессового этилена во многом зависит
от нарушения фотосинтеза и дыхания. При этом происходит редукция мембранных систем
хлоропластов [Shimokawa et al.,1978], которая зависит от интенсивности фотосинтеза
[Gundeson, Taylor, 1988] и дыхания [Chee-Kok, Chain, Frenkel,1977].
Среди вымываемых из растений метаболитов встречаются полиацетилены и
цианогенные глюкозиды. Наиболее известным полиацетиленом является сильный для
животных яд — цикутотоксин из Cicuta virosa, который, как оказалось [Рощина и др.,1979;
1980; Рощина В. В., Рощина В. Д., 1983] значительно ингибирует электронный транспорт в
хлоропластах и сопряженное с ним фотофосфорилирование (табл. 43). Действующие
концентрации очень малы (от 1,5- 10-10 до 10-9 М), но они достаточны для коагуляции
Таблица 43. Действие экстрактов из листьев и корнем цикуты и цнкутотоксина на электронный
транспорт и синтез АТФ в хлоропластах гороха (в % от контроля) [Рощина и др., 1980]
Вариант
Фотовосста- Цитохром f
Пластоцианин
новление
НАДФ+
Фотоокис- Темновое
Фотовосстанов- Темновое
ление
восстановление ление
окисление
Синтез
Экстракты из
Листьев цикуты
1:20 (0,03 мл)
Экстракты из
корней цикуты
1: 20(0,03 мл)
39
80
80
75
80
50
37
85
83
78
77
50
Цикутотоксин
3х 10-9 М
62
70
87
75
80
30
АТФ
важнейших белков электронтранспортной цепи — ферредоксина и пластоцианина. Почти
таким же действием обладали экстракты из листьев и корней цикуты (табл. 43), мишенью
которых были белки на окислительной стороне фотосистемы 1.
Синтез цианогенных гликозидов растениями и образование синильной кислоты при
стрессах заставляют предполагать, что эти соединения играют важную роль в регуляции
энергетических процессов. Хорошо известно, что цианид калия часто используется для
изучения электронтранспортных цепей хлоропластов и митохондрий. Установлено, что
цианиды и синильная кислота переключают электронный транспорт в митохондриях с
основного (с участием цитохромоксидазы) на альтернативный путь, что имеет важное
приспособительное значение [Laties, 1982]. Кроме того, цианиды способны связываться с
пластоцианином хлоропластов, блокируя электронный транспорт на участке фотосистемы
1 [Izawa et al., 1973].
294
Окисленные углеводороды - спирты и кетоны (метанол, этанол, пропанол,
изопропанол, бутанол, изобутанол, пентаднол, гексанол и ацетон) в миллимолярных
концентрациях стимулируют АТРазную активность сопрягающего фактора, выделенного
из митохондрий печени животных и хлоропластов гороха [Токсобаева и др., 1987].
Таким образом, летучие и нелетучие экскреты, чаще всего возникающие при
стрессах, способны оказывать влияние на энергетические реакции хлоропластов и
митохондрий. Мишенями их действия являются разные участки мембран этих органелл. Из
анализа приведенных выше данных следует, что фенольные соединения, алкалоиды,
спирты, кетоны, в основном, действуют на сопрягающий фактор — АТФазу/синтетазу,
тогда как остальные соединения в большей мере воздействуют на перенос электронов. Для
некоторых вторичных метаболитов (полиацетиленов и терпеноидов) установлены участки
электронтранспортной цепи, с которыми они
Таблица 44. Процессы и участки мембран - мишени действия компонентов растительных экскретов
Вещества
Процесс
Участок действия
Флоридзин
Фотофосфорилирование
АТФаза /синтетаза
Окислительное
“ –“
фосфорилирование
Электронный транспорт
Ферредоксин
Цикутотоксин
“ –“
Пластоцианин
Эзерин (физостигмин)
Фотофосфорилирование
АТФ –аза (синтетаза)
Цианогенные гликозиды
Электронный транспорт
Цитохромоксидаза
митохондрий
Электронный транспорт
Участок выделения кислорода/
β-Пинен
Спирты и кетоны
Фотофосфорилирование
и
АТФ –аза (синтетаза)
окислительное фосфорилирование
связываются и вызывают конформапионные изменения белков вплоть до их коагуляции
(Табл.44).
Энергетическими
процессами
обусловлены
и
изменения
мембранного
потенциала, связанного c изменением мембранной проницаемости для ионов., в частности
энергии ∆µН. Известно, что под действием ароматических соединений фенола, оксихинона,
гидрохинона в концентрациях 10
-5
М наблюдаются изменения основных характеристик
потенциала действия водоросли Nitella flexilis [Юрин, и дp., I979а, б]. Фитоалексин
глицеоллин вызывает вытекание протонов и ионов из плазматической мембраны гриба
Phytophthora и мембран тонопласта красной свеклы Beta vulgaris var.rubra. Это также и
первичная реакция корней сои Glycine max на токсин глицеоллин [Giannini et al., 1990].
7.5. МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Изменение метаболических процессов — один из важнейших биологических эффектов,
вызываемых растительными экскретами. Механизм этого влияния может проявляться через
регуляцию активности ферментов [Horlacher, Poskuta, 1986] или путем изменения
направленности самого процесса. Последнее осуществляется иногда и включением
экзометаболитов в реакции внутриклеточного метаболизма [Benz, Rudiger, 1981].
295
Некоторые флавоноиды— кверцетин, рутин, флоридзин, эпигаллокатехин, влияющие и на
энергетические процессы (см. 7.3), могут регулировать скорость ассимиляции СО2 в
изолированных хлоропластах шпината Spinacia oleracea [Любимов и др., 1986]. Рутин
активирует процесс на 40%, тогда как остальные соединения подавляют его на 60—80%,
снижая поступление углерода по цепи регенерации рибулезо-1,5-дифосфата. Флавоноиды
могут оказывать влияние и на активность ферментов. Вытяжки из корней алычи Prunus
divaricata,
вишни
Cerasus
vulgaris,
рибулезодифосфаткарбоксилазы,
а
айвы
вытяжки
из
Cydonia
листьев
повышали
яблони
активность
Malus
domestica
(действующее начало флоридзин) снижали [Косаковская и др., 1983]. Есть также сведения о
том, что активность малик-энзима, участника основных путей фотодыхания и дыхания,
ннгибируется флавоноидами [Опарина, Рузиева, 1986]. Другие группы фенолов (β-нафтол,
кофейная кислота, салициловая кислота) стимулируют активность нитратредуктазы нута
Cicer arietinum [Sharma et al., 1984].
Углеводород этилен может значительно подавлять (на 20—50 %) фиксацию СО2 при
фотосинтезе у широкого круга (13 видов 7 семейств) растений [Squier et al., 1985;Taylor,
Gunderson, 1986]. Возможно, это происходит за счет влияния на ферментные системы,
например
активность
соединением (2,1 x 10
рибулезодифосфаткарбосилазы.
-4
Степень
ингибирования
этим
М в течение 4 ч) была наибольшей у арахиса Arachis hypogaea,
хлопчатника Gossipium hirsutum, сои Glycine mах, тыквы Cucurbita pepo.
Сходные реакции наблюдались и при воздействии терпеноидов. Извлекаемые
органическими растворителями нелетучие компоненты смолы сосны Pinus sylvestris —
абиетиновая и дигидроабиетиновая кислоты — также ингибировали поглощение СО2 при
фотосинтезе и отдельные реакции цикла Кальвина в хлоропластах шпината Spinacia sativa
[Martin et al., 1984]. Летучие терпены, например метилжасмонат способны регулировать
обмен липидов и стеролов в стеблях тюльпана [Saniewski et al., 1992].
Примеров влияния компонентов растительных экскретов на азотный обмен немного. В
основном они касаются фенолкарбоновых кислот, которые широко распространены в
растениях. Показано Кроаком [Croak, 1972, цит. по: [Райc, 1978], что коричная кислота (10-5
М в течение 3,5 ч) вызывает в суспензии клеток розы Rosa spp. уменьшение включения 14С
глюкозы в белки и одновременно повышает включение метки в аминокислоты. Феруловая
кислота при тех же условиях подавляла синтез белка, но при этом снижалось и включение
метки в аминокислоты. Возможно, что торможение синтеза белка — один из путей
воздействия экскретов на метаболизм растений. Сведения об ингибировании некоторых
специфических
ферментов,
в
том
числе
пектолитических,
целлюлазы,
каталазы,
296
пероксидазы, амилазы и др., фенолкарбоновыми кислотами и танинами обобщены в
монографии Райса [1978].
Очень важными для понимания механизмов действия растительных выделений на
метаболические реакции являются сведения о включении их компонентов (например,
алканалей) в общий метаболизм воспринимающего организма [Дурмишидзе, 1977].
Полагают, что это - возможный путь утилизации токсических веществ растениями.
Примером могут служить данные о том, что обычные компоненты многих растительных
экскретов — спирты гераниол и фарнезол в присутствии АТФ включаются в синтез
хлорофилла этиолированными мембранами пластид овса [Benz, Rudiger, 1981]. Это
свидетельствует не столько об исключительности явления, сколько о более или менее
закономерном процессе.
Еще более резко изменяют направленность метаболизма некоторые элиситоры,
освобождающиеся из клетки при внедрении патогена. Показано [Di Cosmo, Misawa, 1985],
что элиситоры индуцируют процесс вторичного метаболизма в культуре ткани растительных
клеток. Подобное явление имеет место и при повышении в 3 раза по сравнению с нормой
концентрации СО2 при водном стрессе, когда резко усиливается (на 60 %) синтез таких
вторичных метаболитов, как сердечные гликозиды, в основном дигоксин-монодигитоксозид
и дигоксин [Stuhlfauth et al., 1987].
7.6.
ПРОБЛЕМЫ
И
ПЕРСПЕКТИВЫ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
РАСТИТЕЛЬНЫХ
ЭКСКРЕТОВ
Знания о механизмах биологических эффектов растительных экскретов в последние годы
становятся чрезвычайно актуальными для практики. Перспективы такого рода будут
рассмотрены далее. Учитывая, что многим из них уделено значительное внимание в
специальных обзорах и монографиях, в данном разделе мы лишь кратко остановимся на
важнейших аспектах проблемы.
7.6.1. Устойчивость растений к патогенам
Проблема борьбы с поражением культурных растений микроорганизмами и другими
паразитами включает в себя изучение механизмов химической устойчивости растений. Среди
них - синтез и выделение соединений, присутствующих в растениях до заражения и
образующихся в нем в ответ на заражение. Главную роль среди веществ, относящихся к
первой группе, играют алкалоиды и тритерпены. Эти соединения отличаются выраженным
антигрибным действием и токсичны для спор [Харборн, 1985; Бейли, 1986; Brindle ри др.].
Постинфекционные вещества – фитоалексины- по химической природе очень различны, и
каждое из них специфично для растения, которое их продуцирует. Кроме этого, в выделениях
297
содеожатся обычные метаболиты, обладающие антибактериальным и противогрибковым
действием, например такие как метанол [Georgiev, Aleksieva,. 1990].
Селекция хозяйственно ценных растений, способных при заражении патогенами
накапливать высокое содержание фитоалексинов или имеющих высокую скорость синтеза
этих соединений, позволит создавать устойчивые к болезням сорта. В этом плане особый
интерес может быть связан и с получением веществ, аналогичных тем, которые
синтезируются растением в ответ на заражение, и их экзогенным применением.
Сафлорины— полиацетилены, образование которых в тканевой культуре было индуцировано
грибом-патогеном, способны подавлять рост мицелия гриба на питательной среде [Tietjen,
Matern, 1984]. Синтез аналогов таких полиацетиленов вполне доступен для химической
промышленности, причем несомненным преимуществом таких соединений будет их
разложение в природных условиях в отличие от других, видов ядохимикатов. В табл. 45
приведены примеры химических соединений — фитоалексинов, продуцируемых некоторыми
семействами и перспективных для синтеза химической промышленности.
Таблица 45. Химическая природа и источники фитоалексинов, доступных для синтеза
Химическое соединение
Класс
Семейство
Капсидиол
Касбен
Ришитин
3-Метилбутанол
Пентаналь
«Сафлорины»
Сесквитерпеноидный спирт
Дитерпеноид
Сесквитерпен
Летучий спирт
Летучий альдегид
Полиацетилены
Solanaceae
Leguminosae
Solanaceae
Leguminosae
Многие семейства
Compositae
Возможен и другой путь внешней регуляции устойчивости растений к заболеваниям —
стимуляция накопления фитоалексинов в организме путем воздействия биотическими и
Таблица 46. Некоторые абиотические и биотические элиситоры, которые в условиях
сельскохозяйственных культур могут быть использованы для стимуляции синтеза фнтоалексинов (Bailey,
1982; Brindle, Threilfall, 1983]
Абиотический
Элиситор
Условия
применения
Биотический
элиситор
Условия
Применения
Ультрафиолетовая
Радиация
Особые пленки и лампы
УФ-света в теплицах
Убитая культура
бактерий или грибов
(типа вакцин)
Опрыскивание
открытых
или тепличных
растений
Частичное
замораживание
Холодильные
установк
климатические
Камеры
Непатогенные
Открытые посадки или
Линии грибов
теплицы. Обработка
семян и проростков
Фунгициды
Детергенты
Опрыскивание
открытых посадок или
тепличных растений.
Опрыскивание
открытых
или тепличных растений
298
абиотическими элиситорами (табл. 46). Для этого используют ультрафиолетовое облучение,
частичное
замораживание,
фунгициды
и
детергенты,
а
также
непатогенные
или
предварительно убитые культуры мироорганизмов.
Весьма перспективно также особое расположение растений в искусственных
фитоценозах, где комплексы летучих соединений фитоалексинового действия могут
подавлять патогены. Доказано, например, что летучие соединения, выделяемые корнями
акации, оказывают сильное ингибирующее действие на рост гриба Phytophtora cinnamomi
[Whitfield et al., 1981], который поражает плодовые культуры. Посадки акации среди таких
культур могли бы существенно облегчить защиту от этого патогена.
7.6.2. Химические взаимодействия растение—насекомое, растение—растение
Химические взаимодействия организмов уже не вызывают сомнений. Установлено, что
Таблица 47. Примеры аттрактантов и репеллентов животных среди компонентов растительных
выделений.
АТТРАКТАНТЫ
Монотерпены и спирты
Гераниол
Кадинен
Лимонен
Линалоол
Терпеновые лактоны
Непеталактон
Фенилпропаноидные производные терпенов
Е-Азарон
Эвгенол
Метилэвгенол
Метилизоэвгенол
Индолы
Индол
Скатол
Амины
С - С диамингексиламин
Кадаверин
Путресцин
Алкалоиды
Конин
Компоненты нектара
Сахара
Аминокислоты
Липиды
Эфирные масла
РЕПЕЛЛЕНТЫ
Монотерпены
Кариофиллен
β - оцимен
Дитерпены
Ациландрометодол
Сесквитерпеновые лактоны
Глауколид А
Терпеноидные соединения
Госсипол
Кауреновая кислота
Углеводороды
Этан
Альдегиды
Гексеналь
Алкалоиды
Демиссин
Фенолы
Арбутин
Юглон
Танины
Эфиры глюкозы и жирных кислот
2,3.4-Три-о-ацилглюкозы эфир
С4-С12 жирных кислот
Стероидные производные
β-Экдизон
Изотиоцианаты
Аллилизотиоцианат
Взято из работ: [Major, 1967; Haborne, 1988; Goffreda et al., 1989; Рощина В.Д., Рощина, В.В., 1989].
299
взаимодействие между организмами может осуществляться на больших расстояниях с
помощью распространения каких-то химических веществ.
Наиболее интересным примером такого рода может быть распознавание насекомым по
запаху цветка, содержащего необходимый для питания нектар. Запах - сигнал может
принадлежать компоненту самого нектара или эфиромасляным железкам листа. Насекомые
чувствительны к ничтожным количествам пахучих веществ, поэтому цветочные запахи
эффективны в ничтожных концентрациях [Kawano et al., 1968; 1995]. В последние годы
показано, что в растениях могут присутствовать летучие соединения, выполняющие не
только функцию аттрактантов, привлекающих определенные виды насекомых, но и
репелленты, вещества с противоположным характером действия. Это замечательное свойство
некоторых выделений предложено использовать в комплексе мероприятий биологической
защиты растений от вредителей или привлечения насекомых- опылителей. Промышленное
производство аттрактантов и репеллентов и их аналогов весьма перспективно [Райс, 1986].
Соединения, привлекающие некоторых насекомых-опылителей, найдены и в составе
растительных экскретов (табл.47). Большинство из них терпены, терпеноидные спирты и их
эфиры. Наибольшее разнообразие соединений-аттрактантов найдено в составе цветочных
запахов растений семейств Orchidaceae и Агасеае. Количество аттрактантов может достигать
высоких значений от 20 % (мирцен) до 60 % (цинеол). Самыми распространенными из
аттратантов являются гераниол, кадинен, лимонен и линалоол.
Растения выделяют также отпугивающие или повреждающие насекомых соединения.
Некоторые примеры наиболее ярких, отличающихся по эффекту действия веществ
приведены в табл. 48.
Таблица 48. Компоненты растительных выделений, действующие на насекомых
Вещество
Вид растения, из которого выделено
Характер действия
β-Азарон
Acorus calamus [Göggelmann, Schimmer,1983]
Химический
стерилянт
(вызывае
стерильность насекомых)
Гексеналь
Ginkgo biloba [Major et al.,1972]
Инсектицид
(+)-Стригол
Striga asiatica [Fisher al., 1989]
Репеллент
Эти же соединения могут проявлять и другой характер действия. Напримеp, стригол
может действовать цитотоксически на млекопитающих, моллюски, а также обладать
фунгицидным эффектом [Fisher et al., 1989]. Многие экскреты растений, содержащие
токсические вещества, обладают инсектицидиыми свойствами. Показано, например, что
водные экстракты белокрыльника болотного Calla palustris и чемерицы обыкновенной
300
Veratrum vulgaris убивают гусениц и куколок непарного шелкопряда [Гурьев, 1981].
Инсектицидными свойствами обладают также экстракты красного перца Capsicum annuum и
многих других растений [Рощина и др., 1986]. Синтез аналогов природных инсектицидов
открывает новые возможности их практического применения для защиты растений от
вредителей.
Большое число исследований по аллелопатии, рассматривающей химические
взаимодействия растений в фитоценозах и изучающей возможности практического
использования этого явления в сельском хозяйстве, принадлежит А. М. Гродзинскому
[1965, 1981]. Он объединил все направления в данной области в СССР и стал организатором
всесоюзных совещаний по проблеме взаимодействия растений в фитоценозах. Материалы
этих совещаний и тематические сборники по проблеме успешно публикуются свыше 20 лет.
За рубежом данное направление развивалось и пропагандировалось Муллером и Чоу
[Muller, 1965; Muller, Chou, 1972] и Райсом (ему принадлежат фундаментальные
монографии по этому вопросу) [Райc, 1978; Rice, 1984]. С 90- х годов двадцатого века такие
исследования успешно проводятся в CША и [Friedman and Waller, 1985; Waller et al., 1999;
Waller and Einhellig, 1999; Cutler, 1999], Индии [Patnam, 1983;Narwal, 1999; 2007; Inderjit,
1999; Cabral et al., 2008] упомянутыми в ссылках авторами выпущены монографические
издания, где представлена как общебиологическое явление химического взаимодействия
живых организмов.
Cреди веществ принимающих непосредственное участие в аллелопатических
взаимоотношениях – фенолы [Berhow and Vaughn, 1999; Zobel, 1999;], алкалоиды [Waller,
and Nowacki, 1978 ; Waller et al., 1999; Wink et al., 1999; 2010], эфирные масла [Vokou,
1999],сапонины [Oleszek et al., 1999]. Кроме того, определенную роль в аллелопатических
взаимоотношениях играют окислительные механизмы при аллелопатическом стрессе [CruzOrtega and Anaya, 2007]. Выделения растений могут играть важную роль в интродукции
растений или инвазии чужеродных растений в устойчивые биоценозы [Kohli et al., Eds.
2008].
Анализ литературы показывает, что примеров достоверного аллелопатического
влияния интактных растений известно немного. Они описаны детально в монографии Райса
[Rice, 1984] и касаются, в основном, районов с полузасушливым или тропическим климатом.
Возможно, что в ряде случаев прямое аллелопатическое влияние имеет место и в лесных
насаждениях в областях с умеренным климатом [Колесниченко, 1976; Матвеев, 1985; 1994].
Однако несравненно большее значение в химических взаимодействиях имеют продукты,
выделяющиеся при стрессах [Reigosa et al., 2002] или накапливающиеся в почве и лесной
подстилке в результате действия гетеротрофных организмов [Гродзинский, 1989; Мороз,
301
1990]. Рассмотрение последнего вопроса не входит в нашу задачу, поскольку прямо не
связано с нормальной экскреторной функцией растения.
Но сейчас установлено, что большое значение для оплодотворения и в конечном итоге
урожая или внедрения в природный фитоценоз имеет пыльцевая аллелопатия [Char, 1977;
Chauhan et al., 2005; Murphy and Aarssen, 1989; 1995 a, b; Murphy, 2007; Roshchina et al.,
2009]. В большинстве случаев имеет место ингибирующий эффект чужеродной пыльцы на
пестике (в основном, из таких растений, как полыни разных видов, хотя иногда отмечается и
стимуляция прорастания пыльцы своего вида)[Roshchina et al., 2009].
В последние двадцать лет активно изучаются вопросы химических взаимоотношений в
биоценозах, называемых аллелопатией. Это – вид химической коммуникации между
живыми организмами [Kullenbeg and Begstrom, 1975]. Выделяемые растениями, животными
и микроорганизмами соединения оцениваются как необходимые экологически значимые
факторы – экохимикаты [Berenbaum, 1985; Suzuki, Waller, 1987; Greca et al., 1989; Kumar and
Singh, 1995 ; Inderjit, et al., 1999; Muzutani, 1999; Dakshini et al.,1999;], которые принимают
участие в регуляции развития сорных растений [Cutler, 1999; Narwal, 1999; Singh et al., 2001].
Важнейшее значение приобретают выделения хозяйственно ценных растений для создания
смешанных ценозов (из древесных и травянистых видов) сельскохозяйственных культур
[Narwal et al., 2011]. В этом случае наблюдаются случаи благоприятного сосуществования
аллелопатически
активных
растений.
Особое
место
отведено
аллелопатии
при
оплодотворении, например конкуренция пыльцы [Murphy, 1992;1999a,b; 2007; Murphy, et
al.,2009; Roshchina, 2001 b; 2004; Roshchina et al., 2009]. Растительные экскреты ценны также
для медицины, поскольку многие из аллелопатически активных растений являются
одновременно и лекарственными видами [Яковлев, Блинова., ред. 2002].
Участие
прижизненных
растительных
экскретов
в
аллелопатических
взаимоотношениях требует специального обсуждения. В таблице 49, составленной на
основе информации предыдущих глав показано, продукты выделений растений могут
оказывать аллелопатический эффект на рост в основном при стрессе, когда концентрация
их велика. В норме неповрежденные растения экскретируют чаще всего столь малые
количества веществ, что они не могут оказать значительного влияния на рост и развитие
других видов растений. Напротив, в относительно высоких концентрациях или при
высокой токсичности - стрессовые метаболиты индуцируют заметные изменения
структурного или функционального состояния акцептирующего организма, включая и
ростовые процессы. Более того, аллелопатически активные вещества – аллелохимикаты,
как полагают [Whittaker and Feeny, 1971], являются одним из главных факторов адаптации
видов и организации природных сообществ.
302
Следует отметить, что даже в невысоких концентрациях выделяемые биологически
активные вещества регулируют взаимоотношения между видами в биоценозах.
Таблица 49. Вещества, выделяемые растениями в норме и при стрессе, и их аллелопатическая
активность.
Класс веществ
Выделенное
сырой массы
Норма
Альдегиды
Монотерпены
6,2
0,125х
Сесквитерпеновые
лактоны
0,0018
вещество, , мкг/г сухой (а)или Крнцентрации,
вызывающие
Стресс
ростовой эффекр
23,1-126
0,13
0,01
0,005-0,003х
Ненасыщенные
углеводороды
Фенолы
2,0
1-60 (+)
100 (-)
х
0,0186 (+)
0.56х
1 (+)
2-420
1,46-4,4 (±)
(+) или (-) соответственно стимуляция или ингибирование. х – сухая масса
Количество выделяемых интактными растениями соединений достаточно для их
сигнальной или пусковой функции, которые включаются в проблему "узнавания".
Проблема
«узнавания»
рассматривается
как
общебиологическое
явление,
охватывающее и фитоценотические процессы [Гродзинский, 1985]. Предполагается, что
это явление имеет место и во взаимодействиях растение - растение и растение - низшие
организмы
[Гродзинский,
приводятся
следующие
жизнеспособная
пыльца
1981].
данные.
многих
В
При
подтверждение
опылении
растений.
на
Однако
выдвинутого
рыльце
прорастает
предположения
пестика
пыльца
попадает
только
соответствующего вида. Пыльца несовместимых видов не прорастает из-за присутствия в
стигмальных (стигма – поверхность рыльца пестика, экскретирующая жидкость) экскретах
определенных химических соединений [Sukhada, Jayachandra, 1980; Murphy, 1992; 2007].
Для прорастания семян ряда растений (в частности щавеля туполистного Rumex
obtusifolius) необходимо присутствие в выделениях ацетилхолина, который на свету до 50
% ускоряет их развитие [Tretin et al., 1988; Рощина, 1991; Roshchina, 2001a]. Также в
присутствии ацетилхолина прорастание семян проса (ежовника) Echinochloa crusgalli
стимулируется по сравнению с контролем в три раза, семян мари белой Chenopodium
album – в четыре раза, щетинника зеленого Setaria viridis - в 8 раз, а семена капусты
разных видов Brassica или житняка пустынного Agropyron repens вообще не прорастают,
если не были обработаны ацетилхолином [Holm and Miller, 1972]. Семена паразитических
растений заразихи Orobanche, стриги Striga или повилики Cuscuta campestris могут лежать
в почве десятилетиями, не прорастая до тех пор, пока не появятся в среде корневые
выделения соответствующего растения-хозяина. Не прорастают также семена многих
303
орхидей до тех пер, пока в среде не появятся метаболиты соответствующего
микосимбионта [Гродзинский, 1981]. Только 10-14 – 10-10 М дейcтвующего вещества
необходимо для ускорения или стимуляции прорастания паразитического растения стриги
Striga [Fischer et а1.,1989 a,b] и привлечения микроорганизмов-симбионтов [Cтайнер и др,
I975].
Феномен «узнавания» установлен при изучении заражения растений клубеньковыми
бактериями [Стейниер и др., 1979]. Представители семейства Leguminosae стимулируют
развитие бактерий Rhizobium на участке почвы в радиусе 28 мм от корней, а другие виды
бактерий стимулируются мало или вообще не стимулируются. Недавно стимуляторы этого
процесса были идентифицированы. В экссудатах семян и корней бобовых растений
содержатся индукторы прорастания бактерий Rhizobium meliloti, R.trifolii, R.leguminsirum, и
др., в основном фенолы, наиболее активная их часть флавоны (Табл. 50). Концентрация их
в корневых экссудатах эквивалентна 200-50 нМ нарингенина. Скорость индукции очень
высока и, например, составляет 5 мин после обработки нарингенином или корневым
экссудатом [Zaat et al., 1988]. 4’7-Дигидрофлавон, 4’7-дигидросифлаванон и дигидрокси2‘-халкон в растительных экссудатах были признаны индукторами транскрипции генов
рода Rhizobium [Maxwell et al., 1989].
Таблица 50. Фенолы-регуляторы прорастания клубеньковых бактерий Rhizobium, содержащихся в
экссудатах семян и корней бобовых растений [Zaat et al., 1988].
Вещества
Лютеолин
Вид растения
Medicago sativa
Источник выделенных веществ
Эпигенин-7-о- глюкозид
Pisum sativum
Семена
Нарингенин
Vicia sativa
Корни
Семена
Выделения корней очень важны как метаболические сигналы в ризосфере [Boivin et
al., 1989]. В свою очередь метаболиты микроорганизмов также выполняют сигнальную
роль в регуляции метаболизма растений [Boller, 1995].
Весьма интересным оказался результат другого опыта. В условиях повышенного
содержания СО2 в воздухе под влиянием летучих выделений мяты Mentha и розы Rosa, а
также их компонентов ментола, цитронеллола и т. д. было установлено [Мацуока
Хидэакира, 1987] изменение клеточного потенциала у 28 видов растений. Реакция на
отдельные компоненты и их смеси, определяющие запах, была различной, поэтому
предполагается присутствие у растений особых сенсоров. Обнаруженное явление можно
использовать для диагностики различных летучих веществ, содержащихся в экскретах.
Клеточные ”узнающие” системы растений имеют сходство с системами животных,
которые связаны с переносом информации между клетками в синапce в форме химических
304
сигналов – нейротрансмиттеров или медиаторов. Среди этих соединений ацетилхолин,
дофамин, норадреналин и гистамин найдены и в растениях (см. раздел 3.10), которые
участвуют как в межклеточной, так и во внутриклеточной (между клеточными
органеллами) химической сигнализации [Roshchina, 2001a; 2010]. К таким аминосодержащим сигнальным веществам у растений есть специфичные белки-рецепторы.
Кроме ацетилхолина и биогенных аминов, в растительных выделениях встречаются
фитогормоны, этилен, производные жасмоновой кислоты и брассиностероидов, которые
активируют не только рецепторы, но и такие белковые сенсоры как протеинкиназы
[Тарчевский, 2002; Шпаков, 2009; Айташева, 2010; Bisson and Groth, 2010]. У растений
есть рецепторы, включающие сложные системы вторичных посредников. Помимо
рецепторов к ацетилхолину и биогенным аминам в растениях есть рецепторы этилена
[Bleecker and Kende, 2000; Dong et al., 2010].
Сигнальная трансдукция осуществляется при участии цепи: рецептор - ГТФсвязывающие белки, ионные каналы, ионы кальция, фосфатидил-инозитол, фосфолипазы,
различные протеинкиназы, протеинфосфатазы. После фосфорилирования большинства
активных
ферментов
энзиматическая
метаболизма
активность.
Здесь
с
помощью
принимает
протеинкиназ
участие
целый
изменяется
каскад
их
событий,
специфически изменяющих качественную и количественную экспрессию генов. Cложная
каскадная система сигнализации существует и в выработке защиты в ответ на внедрение
патогена у растений, в частности сигнализация с участием салициловой и жасмоновой
кислот [Kachroo, A. and Kachroo, P., 2007]. Выделяемые растением соединения активируют или
угнетают активность отдельных ферментов каскадных реакций – фосфолипазы, аденилатциклазы и
др. Например, даже небольшие концентрации СО могут активировать гуанилатциклазу,
участвующую в клеточной сигнализации [Brüne et al., 1990]). Таким образом, в ответ на
компонент растительных экскретов как хемосигнал формируется интегральный ответизменение роста и развития клеток или их деструкция. В последнем случае может иметь
место и программированная смерть клетки, чаще всего апоптоз или некроз.
Передача информации в форме химических сигналов в эволюционном плане
появилась вначале у одноклеточных организмов. Их избирательная хемосенсибилизация
определялась способностью к хеморецепции, которая основывалась не только на пищевой
потребности, во и отношениях привлечения или отпугивания, партнерства или
конкуренции с другими видами или особями и того же вида [Roshchina, 2010]. Эволюция
хеморецепции проходила по линии развития информационных систем многоклеточных
как в биоценозе, так и индивидуальном организме (Рис. 104). Рецепторные механизмы
имеют место и в случае узнавания половых клеток, в частности для растений узнавание
305
Рис. 104. Схема эволюции узнающих систем у разных групп организмов.
пыльцы пестиком или аллелопатическое узнавание пыльцой чужеродной пыльцы на
пестике, а также реакция пищеварительных желез насекомоядных видов (см. примеры на
рис.105). Рецепция, возможно, существует при узнавании паразитическим организмом
растения-хозяина или симбионтом симбиотического партнера.
Рис.105. Выделительные структуры, участвующие в узнавании. 1 и 2. Стерео микроскопия секретирующих
рылец пестиков гибиска Hibiscus rosa-sinensis и молочая Миля Euphorbia milii. Бар 0,5 и 0,1 см ; 3.
Пищеварительные железистые волоски дрозеры капской Drosera capensis - общий вид (а) и гистохимическая
реакция волоска на холинэстеразу (б). Бар для фрагмента 3б =200 мкм.
Компоненты растительных экскретов улавливаются и растениями и животными как
сигнальные вещества. Сигналами служат аттрактанты (сахара, аминокислоты, амины,
сесквитерпены) и репелленты (короткоцепочечные ненасыщенные жирные кислоты,
алифатические C2- С4 -спирты, гидрофобные аминокислоты, индол, скатол и др. [Харборн,
1985]. Основные классы веществ - аттрактанты или репелленты- у прокариотов выполняют
ту же функцию, что и у эукариотов. Многие вещества растительных экскретов
одновременно являются и аттрактантами у насекомых и аллелохимикатами [Borg-Karlson
et al., 1993]. Имеется прямая связь между составом нектара и насекомыми-опылителями
[Baker and Baker, 1975]. Например, летучие компоненты запаха полыни включают
306
аллелопатически активные соединения, такие как цинеол, камфора и др., терпены,
привлекавшие насекомых. Сигнальные вещества - феромоны опылителей также найдены
среди компонентов аромата растений, например у Artemisia ludoviciana (Asteraceae) [Blust,
Hopkins, 1987]. Экскреты молочая Dalechampia magnolifolia (ceм. Euphorbiaceae) cодержат
различные
аттрактанты-феромоны:
1,8-цинеол
преимущественно
для
тропической
орхидной пчелы Euglossa allosticta, метилсалицилат – для императорской орхидной пчелы
E. imperialis, эвгенол – для мексиканской пчелы Eulaema cingulata [Armbruster et al., 1989],
о-метилэвгенол – для австралийского растения Zieria smithii [Fletcher et al., 1975].
Компоненты иммунитета растений включают, в основном, сигнальные системы
активируемые фитогормонами, например, этиленом, брассиностероидами, жасмоновой
кислотой [Дмитриев, 2002; Шпаков, 2009]. Многие летучие монотерпены участвуют в
создании иммунной реакции хвойных растений на паразитические грибы [Flodin and
Anderson, 1977]. Результаты проведенных исследований могут уже использоваться в
практике. Во-первых, компоненты растительных выделений часто являются природными
пестицидами: инсектицидами, нематоцидами, фунгицидами, гербицидами [Харборн, 1985,
Райс, 1986;]. Среди выделяемых аллелохимикатов есть также феромоны и кайромоны, и
летучие репелленты которые могут использоваться для химической защиты посевов от
вредителей [Whittaker and Feeny, 1971; Dobson, 1994] и поедания травоядными животными
Таблица 51. Аллелопатически активные вещества растений, которые могут быть основой
производства природных пестицидов.
Химическое название
Класс
Природный источник
Арбутин
Фенольное
соединение
Танин
Arctostaphylos
Euphorbia virgata
Цианогенный глюкозид
Sorghum vulgare L.
Монотерпен
Salvia sclarea L.
Капсаицин
Алкалоид
Capsicum annuum (плоды)
Кофеин
Алкалоид
Coffea arabica
Псорален
Фуранокумарин
Флоридзин
Цикутотоксин
Флавоноид
Полиацетилен
Malus domestica (корни)
Cicuta virosa
Циннамовая кислота
Ароматическая кислота
Partnenium argentatum
Юглон
Хинон
Juglans nigra
Галловая кислота
Дуррин
Камфора
Psoralea
Примечание. Данные взяты из работ [Рощина В. В. и др., 1980, 1986; Putnam, 1983].
307
[Conti et al., 2010]. Очищенные или синтезированные соединения - компоненты
растительных экскретов - можно применять как незагрязняющие окружающую среду
инсектициды (кониин) или феромоны (кадинен и копаен),. Перспективны для этих целей и
экскреты многих видов орхидных, содержащих феромоны самок плодовых мушек рода
Dacus, например для отлова и уничтожения самцов, чтобы регулировать размножение и
численность насекомых [Flath, Ohinata, 1982; Lewis et al.,1988]. Летучие выделения
ароидного растения спатифиллюма пятнистого Spathiphyllum cannaefolium включают,
например, в качестве подобных аттрактантов бензил ацетат, метилэвгенол и др. соединения
[Lewis et al.,1988]. В качестве нематоцидов и инсектицидов возможно использовать
полиацетиленовые производные, в частности тиофены α-терциенил и его аналоги
[Gommers and Ваkkег, 1988; Wat et al., 1981; Arnason et al.,1981; 1989]. α-Пинен также
является частым компонентом защиты от насекомых в растительных выделениях [Everaerts
et al., 1990].
Для сбора устойчивых к паразитам растений анализируется состав выделений
растений. В ряде случаев количество нематоцида β-мирцена рассматривается как
показатель на устойчивость к нематодной инвазии [lshikawa et al., 1987]. Чувствительные
виды сосен, включая Pinus sylvestris, cодержат больше всего этого терпена, а самые
устойчивые виды (P.strobus, P.palustris) - только следы. Выявлено, что род Ginkgo весьма
устойчив к бактериям, вирусам, грибам, насекомым, благодаря альдегиду 2-гексеналю
[Major, 1967].
Перспективным является применение аллелопатически активных веществ как
природных гербицидов [Duke et al., 2000; Masias et al., 2001]. Синтез подобных веществ
или их аналогов, возможно, окажется полезным в борьбе с засоренностью полей.
Некоторые химические вещества, перспективные в этом отношении, приведены в табл.51.
Такие гербициды будут весьма эффективны для подавления сорной растительности, но они
не будут загрязнять окружающую среду, потому что быстро разлагаются в почве или
метаболизируются растениями. В то же время для угнетения сорняков предлагается
высевать широко распространенные растения с высоким аллелопатическим потенциалом,
такие, как, например, Polygonum orientale L, особенно эффективные в условиях Индии
[Datta, Ghatterjce, 1980]. Ставится вопрос и о выведении селекционерами активных в
алделопатическом отношении сортов культурных растений и толерантных [Klein, Miller,
308
1980].
7.6.3. Использование в медицине
Первое сообщение о том, что раненые высшие растения убивают находящиеся от них на
расстоянии микро- и макроорганизмы, было сделано Б. П. Токиным в 1928. ]. В результате
этого открытия получило объяснение лечебное действие выделений лука Allium сера,
чеснока Allium sativum, хрена Armoracia lapathifolia, черемухи Padus racemosa и других
растений,
которое
было
зафиксировано
многими
поколениями
врачей
и
естествоиспытателей в лечебниках и травниках. Б. П. Токину принадлежит термин
«фитонциды», который он дал для обозначения растительных выделений антимикробного
действия. Основанное Б. П. Токиным направление исследований получило интенсивное
развитие.
Фитонцидная
активность
выявлена
у
1365
видов
растений
многих
систематических групп [Schildknecht von,. Rauch, 1961 Айзенман и др., 1984], что
послужило основой для получения из них высокоэффективных препаратов. Например,
усилиями сотрудников Института микробиологии АН УССР им. Заболотного получены
препараты из зверобоя продырявленного Hypericum perforatum: иманин, новоиманин и др.
Конкретные результаты испытания лечебного действия фитонцидов обобщены в трудах
Всесоюзных конференций по фитонцидам и монографии Б. Е. Айзенман с сотр. [Айзенман
и др., 1984]. Фитонциды успешно используются для лечения ангин, гриппа, туберкулеза,
грибковых, кишечных и стафилококковых инфекций [Вичканова, 1981; Айзенман и др.,
1984]. Предложены комплексные методы фитонцидотерапии сложных хронических
заболеваний легких. С.А.Вичканова [1981] составила список семейств растений,
перспективных для поиска новых антимикробных препаратов природного происхождения.
Анализ этих данных показывает, что направленное изучение следует вести на растениях
семейств Nymphaeaceae, Salicaceae, Betulaceae, Asclepiadaceae, Myrtaceae, Polygonaceae,
поскольку именно у них наибольшее число видов обладает биологической активностью. В
санитарно-оздоровительных мероприятиях больших городов растения с фитонцидной
активностью можно широко использовать для дезинфекции окружающего воздуха, а в
курортных городах, например в Ялте, и в лечебных целях, поскольку многие древесные
растения выделяют в атмосферу огромное количество летучих веществ с выраженными
антимикробными свойствами, влияющими на жизненно важные функции нашего
организма.
В
интересах
профилактической
медицины
назрела
необходимость
использовать и декоративные растения с фитонцидными свойствами. Для просвещения и
широкого круга пользователей создан специальный сайт в Интернете: http://phytonzid.ru.
Под
редакцией
A.M.
Гродзинского
опубликован
ряд
книг,
посвященных
растительным экскретам как факторам гигиенической организации окружающей среди
309
[Иванченко и др.,1989; Макарчук и др., 1990]. В них описан механизм оптимизации
здоровья, основанный на реакции летучих экскретов с молекулами загрязнителей воздуха,
которые в результате этого осаждаются и удаляются из зоны обитания. Кроме того,
антимикробные эффекты многих посадок растений на открытом воздухе и закрытых
помещениях также способствуют оздоровлению среды. Аэротерапия в рабочих комнатах,
так называемый “фитодизайн”, входит в санитарную программу многих предприятий.
Фитонциды вызывают увеличение числа ионов в воздухе, и этот вторичный фактор
оздоровления среды повышает иммунитет человека. Однако "фитодизайнеры" должны
учитывать возможные аллергические реакции, на сочетание различных фитоэкскретов
[Макарчук и др., 1990]. Протекторное действие летучих метаболитов растений на организм
животных и человека связан не только с их антимикробным действием.
Высокой противолучевой активностью обладает этилен, пропилен, ацетилен и аллен
в концентрациях 3-4 ммоль/л воздуха. Эти соединения обладают высокой реакционной
способностью и могут принимать на себя окисляющее действие свободных радикалов,
образующихся при радиолизе воды.
Большое
внимание
уделяют
фармакологи
анализу
морфологической
и
анатомической структуре секреторных клеток растений - направлению, описываемому, как
ботаническая медицина [Microscopic characterization of botanical medicines. Eds Upton et al.,
2011]. Секреторные клетки лекарственных растений обогащены фармакологически
ценными соединениями, и их состояние определяет ценность сырья или степень его
готовности [Carr et al., 1970; Balandrin et al., 1985; Ebadi, 2002]. Кроме того, секреторные
продукты ряда растений могут содержать некоторые антитела, что важно для поддержания
иммунитета животного организма [Wycoff, 2005]. Для фармакологии также важно
развитие биотехнологии для получения лекарственных препаратов на основе вторичных
метаболитов растений в культуре ткани [Носов, 1999; 2008; Потемкина и др., 2004].
Важную роль в медицине является индикация аллергенов или токсичных в
растительных выделениях. Например, пыльца аллергенных растений выделяет не только
белки-аллергены, но и гистамин, активный фактор аллергической реакции [Garcia et al.,
1996; Cirkovich et al., 1999]. Определение химических компонентов пищевых компонентов
подвергнутых стрессу, например масляных желез масличных растений, имеет также
важное значение для безопасности питания [Anderson et al., 1999]. Ядовитые выделения
ряда растений также особо значимы для профилактической медицины [Frohne and Pfänder,
2005].
310
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Компоненты растительных выделений могут оказывать существенное влияние на
биологические процессы растительных и животных клеток. При этом решающее значение
имеет их количество и химический состав. Газообразные прижизненные выделения
экскретируются в очень малых количествах, и их действие может проявляться лишь как
сигнальное или информационное. Если в выделениях содержатся токсические вещества, то
может иметь место антимикробный эффект даже при малых количествах действующего
вещества.
Более заметным биологическим действием обладают водорастворимые компоненты
смывов растений, которые содержат не только аттрактанты и репелленты, но и соединения,
которые при попадании в почву или на другое растение могут оказывать стимулирующее
или ингибирующее действие на физиологические процессы. Несмотря на эти единичные
факты, прижизненные выделения растения вряд ли оказывают решающее влияние на
фитоценоз в малых концентрациях. Исключение составляет процесс оплодотворения
растений, в котором выделения пыльцы или пестика, а также выделительных структур
чашечки и венчика цветка могут оказывать заметные изменения в скорости прорастания
пыльцы и влиять на ее жизнеспособность в целом.
Более заметно действие стрессовых метаболитов, которые выделяются в гораздо
большем количестве, набор их более разнообразен и содержит немало ядовитых
соединений. Среди них идентифицированы как общие для всех растений соединения—
углеводороды, альдегиды, спирты и др., так и специфические для отдельных видов и (или)
родов растений — синильная кислота, цикутотоксин, капсаицин и т. д.
Основной мишенью действия фитоэкскретов, по-видимому, являются мембраны
клеток. Взаимодействуя с комплексами белков и липидов, из которых состоят мембраны,
компоненты растительных выделений могут вызывать изменения проницаемости клеток
для ионов и активности мембраносвязанных ферментов. Как следствие этих событий,
наступают
изменения
в
энергетических
и
метаболических
процессах.
При
продолжительном воздействии могут наблюдаться стимуляция или ингибирование роста,
обусловленные влиянием на деление или элонгацию клеток, а также деструктивные
изменения.
Несмотря на увеличение исследований по данной проблеме за последние двадцать
лет, в целом следует отметить недостаточное число данных по всем аспектам механизмов
действия растительных выделений на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях.
Биологические эффекты растительных экскретов имеют чрезвычайно важное
практическое значение. Их результаты могут использоваться в практической медицине,
311
фармакологии, озеленении, сельском хозяйстве, лесоводстве, различных областях
химической промышленности. Еще очень многие растения и их потенциально активные
вторичные метаболиты, экскретируемые во внутреннюю и внешнюю среду, остаются не
изученными. Экскреторной функции растения должно уделяться больше внимания со
стороны биохимиков и физиологов растений, так как их ждут новые полезные открытия.
Пути и основные направления будущей работы намечены в данной главе.
ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Секреторная функция свойственна всем живым организмам. На уровне клетки выделение
продуктов
метаболизма
вызывается
необходимостью
удаления
соединений,
не
являющихся нужными в данный момент для функционирования цитоплазмы.
В отличие от подвижных животных растения как прикрепленные к субстрату
организмы обладают большей химической защитой в виде огромного разнообразия
экскретируемых веществ, главным образом, вторичных метаболитов. Это способствует
адаптации к окружающей их “живой“ среде – жизни среди других организмов в
биоценозе. Современное состояние вопроса о выделении метаболитов растениями
характеризуется стремлением познать химическую природу экскретирумых соединений и
тонкие механизмы их действия. Эти знания необходимы для правильной оценки роли этих
веществ в жизнедеятельности самого организма и формирования окружающей его среды.
Все клетки растения способны выделять в окружающую среду продукты
метаболизма. Выделение веществ или происходит в результате нормальной секреторной
деятельности организма, или является следствием воздействия стрессовых факторов.
Первый тип выделительной функции представляет собой обычное физиологическое
явление. У многих растений в процессе эволюции выработались специализированные
секреторные системы внутритканевой и внешней секреции, позволяющие наиболее
эффективно экскретировать продукты вторичного обмена. Второй тип выделительной
деятельности возникает в экстремальных условиях и отличается от первого наличием в
выделениях «стрессовых», т. е. несвойственных обычному набору выделяемых веществ и
часто отсутствием специализированных выделительных структур.
Нормальная секреторная функция, свойственная любой растительной клетке,
обусловлена необходимостью удаления из цитоплазмы и накопления в вакуоли продуктов
вторичного обмена как веществ запаса или просто избыточных, так и «защитных»
метаболитов, токсичных для патогенов или травоядных животных. Кроме того, в
результате секреции из клетки выводятся наружу токсичные метаболиты или продукты
специализированных секреторных клеток, выполняющих разнообразные функции.
Внутриклеточная секреция является не только обычной и необходимой функцией в
312
жизнедеятельности каждой растительной клетки, но и исходным этапом секреторной
деятельности многоклеточного растительного организма с участием специализированных
систем.
Секреторная система растений может быть представлена в виде схемы на Рис. 106.
На ней показано место внутриклеточной секреции в общей секреторной системе растения.
На субклеточном уровне продукция любого секрета есть результат метаболических
процессов, происходящих в мембранах пластид, митохондрий, аппарате Гольджи и других
органеллах. Компоненты выделений — это продукты первичного или вторичного
метаболизма. В специализированных секреторных структурах часто преобладают
продукты вторичного обмена: альдегиды, терпеноиды, флавоноиды и др. Многие из них
образуются в ответвлениях основных метаболических путей: шикиматном (флавоноиды,
фенолы, алкалоиды), мевалонатном (терпены) и др.
Внутриклеточная секреция в основном осуществляется в вакуоль и в свободное
пространство клетки. С выделением веществ в свободное пространство клетки связаны
Рис.106. Секреторная система растений
формирование конституционных частей клетки (оболочка и ее инкрустация) или (и)
подготовка продуктов обмена к эвакуации в окружающую среду или межклеточные
пространства многоклеточного организма. Секреция в вакуоль имеет другое назначение. В
вакуоли откладываются соединения, которые являются запасными веществами и могут
включаться в метаболизм клетки или вторичные вещества, которые таким путем
исключаются из активно метаболизирующей части клетки. У неспециализированных
клеток секреторные процессы выражены слабее, чем у специализированных секреторных
клеток.
313
В растениях имеются особые клетки (идиобласты), секреторные процессы в которых
являются основными, и это – самые примитивные секреторные образования, ближе всего
относящихся к неспециализированным паренхимным клеткам. В многоклеточном
растительном организме, кроме идиобластов, имеются сложные специализированные
органы
выделения,
состоящие
из
совокупности
клеток.
По
происхождению
и
расположению такие секреторные структуры могут быть разделены 1. на внутренние
(которые локализованы внутри растения и секретируют вещества во внутриклеточные или
межклеточные пространства - см. Главу 2) и на 2. внешние, что располагаются на
поверхности растения и экскретируют секрет во внешнюю среду (см. Главу 3).
Выделение секретируемых веществ имеет разное значение. В некоторых случаях эти
функции очевидны — выделение нектара для насекомоопыляемых растений, ловчая слизь
и пищеварительные соки в железках насекомоядных растений. Выделения солевых
железок и гидатод имеют приспособительное значение как способ освобождения от
избытка солей и воды. О роли выделяемых вторичных соединений известно значительно
меньше. Полагают, что им принадлежит важная роль во взаимоотношениях растений и
животных. Вторичные экзометаболиты могут выполнять роль аттрактантов или
обонятельных и вкусовых репеллентов. Выделения, обладающие бактериостатическим или
бактерицидным действием, играют роль в иммунитете растений и оздоравливают среду
вокруг растения. Названные аспекты, конечно, не исчерпывают всего значения
секреторной функции для растений. Выяснение этих вопросов — задачи будущих
исследований.
Помимо нормальной секреции интактными растениями, наблюдается выделение
веществ под влиянием стрессовых факторов — резких колебаний температуры,
освещенности, загрязнения среды и др. Состав и количество «стрессовых» выделений
значительно отличаются от обычной экскреции. Повреждение мембран ведет к
увеличению
их
проницаемости
для
многих
соединений,
ранее
отделенных
компартментами. Наблюдаются процессы гидролиза и окисления, деградации мембран,
которые увеличивают разнообразие выделяющихся метаболитов. Кроме того, под
влиянием стресса усиливается синтез некоторых обычных метаболитов и особых
соединений — стрессовых веществ. Представление о различиях нативных и стрессовых
метаболитах дает Рис 107. Поскольку при стрессовых условиях образуются особые
соединения, этот показатель может использоваться для характеристики физиологического
состояния растений. Современные методы газовой и газо-жидкостной хроматографии
высокого разрешения в сочетании с масс-спектрометрией могут обнаруживать ничтожные
314
Рис.107. Растительные выделения в норме и при стрессах
количества вещества и, по-видимому, будут являться главными инструментами
физиологического
диагноза.
Более
того,
возможности
генной
инженерии
дают
перспективу управления выработкой необходимых экзометаболитов для иммунологии
растений.
За состоянием интактных секреторных клеток и их содержимым позволяют следить
и современные методы клеточной диагностики – флуоресцентная микроскопия с
модификациями (микроспектрофлуориметрия, конфокальная микроскопия) и оптическая
когерентная микроскопия с оптической когерентной томографией. Флуоресцентный метод
допускает также использование специальных гистохимических красителей. Особое место
займет, по-видимому, анализ автофлуоресценции живых клеток (см. на обложке образцы
интактных наблюдений секреторных клеток под флуоресцентным и конфокальным
микроскопами). Он также позволяет моделировать межклеточные взаимодействия между
клетками разных организмов, поскольку секреторные клетки растений часто содержат
флуоресцирующие продукты [Roshchina, 2005; 2008]. О проникновении в клетку и
характере взаимодействия можно судить, наблюдая связывание флуоресцирующих
секретов с отдельными компартментами клетки [Roshchina et al., 2011 a, b; Рощина и др.,
2011].
Количество стрессовых метаболитов в выделениях часто превышает уровень
нормальных метаболитов. Многие из них являются токсичными для человека и других
млекопитающих и могут быть причинами серьезных отравлений и заболеваний, что
необходимо учитывать при использовании растений в качестве пищевых продуктов.
Продукты выделительной деятельности, как в нормальных, так и стрессовых
условиях обладают биологической активностью. Однако интактные растения выделяют
столь малые количества веществ, что они не могут вызывать значительных изменений в
росте других растений, зато их достаточно для выполнения сигнальной функции или
функции узнавания. Напротив, стрессовые метаболиты благодаря относительно высокой
315
концентрации и токсичности вызывают более мощные биологические нарушения, как у
животных,
так
и
у
растений
и
микроорганизмов,
затрагивая
структурное
и
функциональное состояния клеток, что отражается в изменениях роста или приводит к
деструктивным изменениям и гибели.
Стрессовым метаболитам, по-видимому, принадлежит основная роль явлениях
биохимической конкуренции в фитоценозе. Однако в природных условиях нелегко
провести грань между нормальными метаболитами и стрессовыми. Стресс развивается
постепенно и захватывает не все клетки сразу. Разница обнаруживается лишь в крайних
экстремальных
случаях,
переувлажненного
например
климата,
а
также
в
условиях
в
зоне
засушливого
тропической
или,
наоборот,
растительности,
где
биохимическое взаимовлияние растений проявляется наиболее ярко. Для растений
средних и умеренных зон прижизненное влияние растительных экскретов, даже
стрессовых, не так велико, как воздействие продуктов разложения растительной массы.
Однако это не имеет прямого отношения к выделительной деятельности растений.
Важным вопросом является эволюция секреторной функции. Секреция и экскреция
свойственны любой клетке живого организма. Развитие секреторных систем у растений и
представителей других царств организмов показано на схеме Рис. 108. Прокариоты и
Рис.108. Эволюция секреторных систем.
одноклеточные эукариоты не имеют специальных секреторных систем. Лишь у
многоклеточных организмов появляются специализированные секреторные клетки, а
затем и сложные многоклеточные выделительные органы. На уровне клетки экскреторная
функция любого организма включает компартментацию и удаление резервных или
токсичных веществ, транспорт этих веществ между органеллами и в окружающую среду с
316
участием аппарата Гольджи, секреторных пузырьков (в том числе клатриновых),
эндоплазматического
ретикулюма,
микрофилламенты
микротрубочки.
экскреторный
и
механизм:
сократительных
экзоцитоз,
Общим
для
активный
или
белков,
всех
организованных
организмов
пассивный
является
транспорт
в
и
через
плазматическую мембрану. Но в отличие от клеток других организмов (за исключением
некоторых микроорганизмов) внутриклеточная секреция растений может осуществляться
в специальные структуры – вакуоли, а выделение из клетки наружу требует преодоления
не только плазматической мембраны, но и целлюлезной оболочки.
Выделение веществ у прокариотов и одноклеточных эукариотов осуществляется по
типу неспециализированных клеток, как у растений, так и животных. У многоклеточных
растений и животных имеются специализированные органы, состоящие из целой
совокупности секреторных клеток (железы, волоски, секреторные эпителиальные ткани и
т.д), которые, несмотря на анатомические и морфологические особенности, выполняют
одну и ту же функцию. Различия между многоклеточными растениями и животными
заключаются
в
появлении
у
животных
наряду
с
железами
и
волосками
специализированных органов дыхания (Рис.107). Кроме этого, у растений же в отличие от
животных есть одиночные секреторные клетки – идиобласты у многоклеточных видов и
микроспоры, служащие для размножения. Особенностью растений является появление
внутриклеточных
пространств,
заполненных
либо
летучими
соединениями
либо
нерастворимыми в воде секретами (смолами, камедями, латексом эфирными маслами и
др.). У беспозвоночных и позвоночных животных имеются высокоспециализированные
железы внутренней секреции, а внешняя секреция представлена потовыми или солевыми
железами. Но роль солевых желез, что характерно для птиц и рептилий [Peaker and Linzell,
1975], в отличие от растений, могут выполнять просто поверхностные клетки,
регулирующие
водно-солевой
обмен.
У
позвоночных
животных
выработались
многочисленные железы внутренней секреции (пищеварительные железы, гормональные
железы и т.д), строение и состав которых значительно отличается от растительных систем,
где имеются, в основном, внешние секреторные структуры, причем в большей мере
эпидермального происхождения. Но поверхностные секреторные клетки у животных
разных групп и растений имеют определенное морфологическое и функциональное
сходство, как например разветвленные железистые волоски листа гибиска и железистые
волоски дрозофилы [Mitchell et al., 1990]. К сожалению, параллели между разными
царствами организмов в строении и функции секреторных структур не проводились, это –
задача будущего анализа.
317
Если сравнить химический состав выделений у микроорганизмов, животных,
растений [Cтейниер и др., 1979; Рощина В.Д., Рощина В.В., 1989; Рощина, 1991; Inaba and
Inaba, 1992; Roshchina and Roshchina, 1993; Roshchina, 2001a], то у всех живых существ
есть несомненное сходство в выделениях неорганических газов – NO, CO2, CO, H2S, а
также этилена, изопрена, водорастворимых органических соединений, таких как
хемосигнальные агенты ацетилхолин, гистамин, дофамин, серотонин и др. Более того,
соединения стимулирующие рост растений, такие как 1-метилгидантоин и 5-гидрокси-1метилгидантоин найдены у животных и выделяются ими [Ienaga et al., 1987]. В пыльце
растений найдены половые гормоны млекопитающих, а также гормоны линьки насекомых
– экдизоны, которые оказывают влияние на прорастание пыльцевых зерен [Roshchina et al.,
2009; Roshchina, 2009]. Особенно важен вопрос о сходстве химического состава
выделений,
играющих
роль
половых
или
пищевых
аттрактантов,
репеллентов,
аллелохимикатов, антивирусных, антимикробных, антигрибных и других агентов у
организмов. Большое сходство у представителей разных царств в выделении таких
универсальных веществ как аминокислоты и белки, углеводы, углеводороды, многие
фенолы и терпеноиды. Например, в составе защитных секретов растений есть монотерпен
α-пинен, который найден в выделениях специализированных желез насекомых. Половые
аттрактанты
одноклеточных
зеленых
водорослей
(Chlamidomonas
и
Volvox)
представленные гликопротеидами, аминокислотами и сесквитерпеновыми лактонами,
напоминающими запах апельсина, присутствуют в выделениях высших растений.
Довольно простой состав половых аттрактантов млекопитающих - летучие спирты,
альдегиды, кетоны алифатической структуры. Такие же соединения вполне обычны и для
выделений растений и для выделений микроорганизмов типа Pseudomonas fragii и P.
fluorescens. Определенное сходство есть в выделениях пищеварительных желез
млекопитающих и пищеварительных желез насекомоядных высших растений – все они
содержат ферменты гидролиза, необходимые для утилизации питательных веществ. С
другой стороны у растений и микроорганизмов в выделениях встречаются вторичные
метаболиты
(характерные
видоспецифические
алкалоиды,фенолы,
терпеноидные
соединения, а также некоторые протекторные белки), которых нет у животных. Чаще
всего это – система защиты организма от паразитов или конкурентов. Во всяком случае,
определенное сходство химического состава выделений или их различия обусловлены
приспособительными реакциями организмов к совместному обитанию в биоценозе.
Значение
выделения
веществ
растениями
как
одноклеточными,
так
и
многоклеточными, принципиально не отличается от других организмов, поскольку
общими являются: 1. Регуляция обмена ионов и метаболитов между цитоп1лазмой и
318
окружающей средой, 2. Удаление ненужных и токсичных для организма продуктов, 3.
Конкуренция или привлечение во взаимоотношениях внутри однородной популяции или
многопопуляционном сообществе. В целом, секреторная система высших растений по
сравнению с организмами других царств отличается большим разнообразием секреторных
структур, чрезвычайной сложностью и многокомпонентностью химического состава
секретов. До сих пор многие аспекты выделительной деятельности растений изучены
недостаточно.
Сведения о составе растительных выделений, их роли в жизни самого растения и
взаимодействии его с другими организмами имеют важное значение для развития
фундаментальных и прикладных наук. Они способствуют пониманию процессов
жизнедеятельности растительного организма, устойчивости к экстремальным факторам
среды, защиты от патогенов, осуществления репродуктивной функции. Эти сведения
могут быть полезными для ботанической науки — хемосистематики, которая использует
знания
химического
состава
растительных
экскретов
как
дополнительный
систематический признак. Наконец, современная медицинская наука вводит понятие
«медицинская ботаника», в которой химический состав и биологические эффекты
выделений растений являются фундаментом для производства лекарств природного
происхождения, столь необходимых в век химии и стрессовых воздействий. Развитие
биотехнологии предусматривает производство новых природных продуктов, среди
которых и продукты выделительной деятельности растений — природные инсектициды,
гербициды, фунгициды
ЛИТЕРАТУРА
Литература для учебного пособия.
Рощина В. Д., Рощина В. В. 1989. Выделительная функция высших растений. М., Наука.
214 с.
Roshchina, V.V. and Roshchina V.D. 1993. The Excretory Function of Higher Plants. Springer,
Berlin 384 pp.
Roshchina, V.V. and Roshchina, V.D. 2003. Ozone and Plant Cell. Dordrecht, Kluwer Academ.
Publ,.240 pp.
Roshchina V.V. 2008. Fluorescing World of Plant Secreting Cells. Science Publishers, Enfield,
Jersey (USA), Plymouth. 338 pp
Рощина В. В., Рощина В. Д., 2012. Выделительная функция высших растений. Saarbrücken,
LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH, 476 с
319
Тамбиев А. X. 1984. Реакционная способность экзометаболитов растений. М.: Изд-во МГУ,
72 с.
Харборн Д. 1978 и 1985. Введение в экологическую биохимию. М.: Мир, 312 с.
Хелдт Г. В. 2011. Биохимия Растений. М: Бином. Лаб.Знаний.471 c
Цитируемая литература
Адекенов C.U., Кагарлицкий А. Д. 1990. Химия сесвнтерпеновых лактонов. Алма-Ата:
Гылым, 188 с.
Азарова Т. С. 1983. Влияние летучих корневых выделений и их компонентов на
формирование ризосферной микрофлоры //Тр. ВНИИ с.-х. микробиологии. № 53. С. 141—
149.
Айзенман Б. Е., Смирнов В. В., Бондаренко А. С.1984. Фитонциды и антибиотики высших
растений. Киев: Наук, думка, 277 с.
Айташева З.Г. 2010. Сигнальная трансдукция у растений. Алмааты: Изд-во Нац. Ун-та
Казахстана.
Акпербекова Б.А. 1967. Фармакогностическое исследование сыти круглой (Сyperus
rotundus L.) //Фармация. Т.16. вып I. С.43-45
Акулова Е. А. 1977.Флавонолы — эндогенные регуляторы энергетического обмена
хлоропластов //Регуляция энергетического обмена хлоропластов и митохондрий
эндогенными фенольными ингибиторами / Под ред. Е. А. Акуловой, Е. Н. Музафарова.
Пущино,. С. 100—125.
Алехина, Н. Д., Балнокин Ю. В., Гавриленко В. Ф., Жигалова, Т.В., Буйчик Н.Р., Носов
А.М., Полесская О.Г., Харитонашвили Е.В., Чуб В.В. 2005. Физиология растений / Под ред.
И. П. Ермакова. М:. "Academia". 640 c.
Алиева Л. у Козлова Н.А. Соколов П.Д. 1976. Некоторые анатомические особенности
строения вегетативных органов тарана дубильного и локализация дубильных веществ в их
тканях. //Растит. ресурсы. Т. 12. вып I. С. 30-41.
Андон Т.М., Денисова Г.А. 1974. Локализация кумариновых соединений в секреторных
вместилищах Ruta graveolens. //Растит. ресурсы.Т. 10. вып. 4. С. 528-540.
Антал Т. К., Кренделева Т. Е., Лауринавичене Т. В., Макарова В. В., Цыганков А. А.,
Сейберт М., Рубин А. Б. 2001. Связь активности фотосистемы 2 микроводорослей
Chlamydomonas reinhardtii выделением водорода при серном голодании //Доклады РАН. Т.
381.№ 1. С. 119-122
320
Ахалкаци М. Ш., Васильев А. Е1984. Строение жгучего эмергенца Urtica dioica (сем.
Urticaceae) //Тр. I Всесоюз. конф. по анатомии растений, Ленинград, окт. 1984. Л.: Наука,.
С. 10.
Бандюкова В. А., Оганесян Э. Т., Лисевицкая Л, И., Сидельникова В. И., Шанкаренко А. Л.
1968. Некоторые итоги изучения химического состава растений Северного Кавказа
//Фенольные соединения и их биологические функции /Под ред. А. Л. Курсанова, М. Н.
Запрометова. М.: Наука, С. 95—100.
Бармичева Е. М.1982. Цитохимическое изучение секреции слизи клетками корневого
чехлика Raphanus sativus (Cruciferae) //Ботан. журн. Т. 67. № 12. С. 1627-1635.
Бейли Дж.А. 1985. Механизмы накопления фитоалексинов. //Фитоалексины./Под ред.
Бейли Дж.А., Мансфельда Дж.Б. Киев: Наукова Думка. С. 282-313.
Беликов Я. С, Кириллова Т. В. 1958. Интенсивность выделения веществ как показатель
функционального состояния растительной клетки //Изв. ТСХА. Т. 2. С. 21— 38.
Берестецкий О. А, Кравченко Л. В. 1980. Выделение свободных аминокислот
прорастающими семенами кукурузы и люпина //Химические взаимодействия растений
/Под ред. А. М. Гродзинского. Киев: Наук, думка, С. 32—38.
Берестецкий О. А., Кравченко Л. В., Фомичева Л. Я. 1978. Количественный анализ летучих
выделений растений и микроорганизмов //Докл. ВАСХНИЛ. T.1. С. 17—19.
Бойченко Е. А. 1946. Выделение водорода изолированными хлоропластами //Докл. АН
СССР. Т. 52, № 6. С. 525—528.
Божков A.И., Ляшенко Т.Е., Догадина Т.В. 1992. Влияние ионов меди на интенсивность
выделения белков и фенолов в среду двумя видами водорослей рода Dunaliella
Teod.//Биологические науки. N 1. С.126-132.
Болдырев А. А. 1985. Биологические мембраны и транспорт ионов. М.: Изд-во МГУ. 208 с.
Боннер Дж.1968. Изопреноиды //Биохимия растений /Под. ред. Д. Боннера, Д. Е. Варнера.
М.: Мир, С. 403—420.
Брянцева 3. Н. 1951. О выделении живыми растениями летучих органических веществ в
воздух //Учен. зап. Горьк. ун-та. С. 21.
Бугара А. М., Русин Л. В. 1988. Культура неоплодотворенных завязей и семяпочек in vitro
как способ получения гаплоидных растений./Физиология и биохимия культурных
растений. Т.20, № 5.
Бугара А. М., Бугара И.А.,Теплицкая Л.М. 2007. Цитофлуориметрическое исследование
содержания ДНК в ядрах секреторных клеток лаванды (Lavandula angustifolia Mill). //Уч.
Записки Таврического Нац. Ун-та. Т.20 (59). № 2. С. 3-15.
Буданцев А.Ю., Рощина В.В. 2004. Тестирование антихолинэстеразной активности
алкалоидов.//Фармация. № 5. С.37-39.
Буданцев А.Ю., Рощина В.В. 2005. Тестирование антихолинэсчтеразной активности
алкалоидов //Растительные ресурсы. Т. 41. № 3. С. 131-138.
321
Бузников Г.А. 1987. Нейротрансмиттеры в эмбриогенезе. М: Наука. 232 c.
Бузук Г. Н., Ловкова М. Я. 1986. Кальций, трансмембранный транспорт и накопление
алкалоидов в растениях. //Докл. АН СССР. Т. 289, № 3. С. 749—750.
Бузук Г. Н., Ловкова М. Я., Сабирова Н.С. 1989. О роли стрессовых факторов, абсцизовой
ислоты и этилена в биосинтезе алкалоидов у растений. //Растительные ресурсы. Т.25. № 2.
С. 155-160.
Буколова Т. Я. 1971. К вопросу о механизме действия водорастворимых колинов сорных
растений на культурные//Физиолого-биохимические основы взаимодействия растений в
фитоценозах / Под ред. А. М. Гродзинского. Киев: Наук, думка, Вып. 2. С. 66—69.
Быстрова М.Ф. Сигнальные белки хемосенсорных клеток млекопитающих. //Автореферат
диссертации на доктора биол.наук.Пущино: Ин-т теоретической и экспериментальной
биофизики РАН. 2012. 48 с
Быховская М. С, Гинзбург С. Л., Хализова О. Д. 1966. Методы определения вредных
веществ в воздухе и других средах. М.: Медицина, Ч. 2. 595 с.
Быкова О.П., Яковлева О.В. 1991. Слизевые клетки листа некоторых представителей
Alcea //Растительные Ресурсы. Т. 27, № 2, С.82-90.
Вартапетян Б. Б. 1985. Анаэробиоз и структурно-функциональная перестройка клетки
//Новое направление в физиологии растений /Под ред. А. Л. Курсанова. М.: Наука,. С.
175—199.
Вартапетян Б. Б., Агапова Л.П., Аверьянов А. А., Веселовский В. А. 1974. Изучение
транспорта молекулярного кислорода из надземных частей в корни растений с помощью
метода хемолюминесценции //Физиология растений. Т. 21, № 3. С. 502—505.
Вартапетян Б. Б. 2006. Учение об анаэробном стрессе растений – новое направление в
экологической физиологии, биохимии и молекулярной биологии растений. 2. Дальнейшее
развитие проблемы //Физиология растений. Т.53 № 6, С.805-836
Васильев А. Е. 1977. Функциональная морфология секреторных клеток растений. Л.:
Наука, 1. 208 с.
Васильев А. Е., Муравник Л. Е. 1986. Изменение ультраструктуры нестимулированных
пищеварительных железок Pinguicula vulgaris (Lentibulariaceae) в связи с секрецией //Ботан
журн. Т. 71, № 8. С. 1050—1059.
Васильев А.Е. 1996. Сравнительная структурно-функциональная характеристика
цитоскелета животных и высших растений. //Журн. Общей биологии. Т. 57, № 3. С. 293325.
Васильев А.Е. 2009. Ультраструктура и генезис друзоносных идиобластов в листьях Urtica
dioica (Urticaceae) и Populus deltoides (Salicaceae). //Ботан.журн. Т. 94, № 3. С. 321-327.
Васильев А.Е., Костина О.В. 2008. Ультрастуктура литоцист Dendrocnide moroides
(Urticaceae) //Ботан.журн. Т. 93, № 3, С. 425-430
Васильев А.Е., Костина О.В. 2010. Кристаллоносные клетки растений //Успехи соврем.
Биол. Т. 130, № 4, С. 409-425.
322
Верзилин Н. Н., Степанова А. М., Машинский А. Л., Панова С. А. 1985. Влияние уровня
СО2 в корневой зоне на растения редиса и пшеницы в гидропонной культуре //Вестн. ЛГУ.
Биология. № 3. С. 75— 83.
Вичканова С. А. 1981. Ингибиторы микроорганизмов среди природных веществ,
растительного происхождения //' Фитонциды: Роль в биогеоценозах, значение для
медицины /Под ред. Б. Е. Айзенман. Киев: Наукова думка, С. 210—216.
Власюк П. А., Поруцкий Г. В. 1964. Об избирательном накоплении металлов и фитонцидов
в растениях //Фитонциды в народном хозяйстве /Под ред. В. Г. Дрободько. Киев: Наукова
думка. С. 63—67
Генкель П.А 1976. Наблюдения над гуттацией у манжетки Alchemilla vulgaris в природной
обстановке. //Физиология растений. Т. 23. № 2. С.325-330.
Голик К.Н. 1965. Газообмен и траспирация верхней и нижней сторон листьев некоторых
представителей косточковых плодовых пород //Фотосинтез и продуктивность
растений/Под ред. П.А.Власюка. Киев: Наукова думка, Т.1. С. 146-152,
Головкин Б.Н., Руденская Р.Н., Трофимова И.А., Шретер А.И. 2001. Биологически
активные вещества растительного происхождения. В 3-х томах. М.: Наука.
Голубинскнй И.Н. 1974. Биология прорастания пыльцы. Киев: Наукова думка. 368 с.
Гомаа А.М.,Ралдугина Г.Н., Бурмистрова Н.А.,Радионов Н.В., Кузнецов Вл.В.
2012.Стрессорный ответ трансгенных растений рапса с геном Оsmyb4 трансфакторного
белка риса на действие низкой положительной температуры //Физиология растений .
Т.59.№ 1.С.118-128.
Горбавцов В. А. 1970. К вопросу о роли поверхностных явлений в газообмене листьев
растений с внешней средой //Физиология растений. Т. 17, № 4. С. 663—672.
Горшкова Т.А. 2007. Растительная клеточная стенка как динамическая система. Казань:
Каз. Ин-т биохимии и биофизики Каз.НЦ РАН, Наука. 432 с.
Гринева Г. М. 1975. Регуляция метаболизма у растений при недостатке кислорода. М.:
Наука, 279 с.
Гродзинский А. М. 1965. Аллелопатия в жизни растений и их сообществ. Киев: Наукова
думка,. 168 с.
Гродзинский А. М. 1981. О новой концепции аллелопатии //Химическое взаимодействие
растений /Под ред. А. М. Гродзинского. Киев: Наукова думка, С. 3—18.
Гродзинский Д. М. 1985. Биологическое узнавание в физиологических процессах растений
//Физиология и биохимия культ, растений. Т. 17, № 3. С. 211—219.
Гродзинский А. М. 1991. Аллелопатия и почвоутомление. Киев: Наукова думка, 432 с.
Грудзинская И. А. 1980. Семейство Крапивные (Urticaceae) //Жизнь растений /Под ред. А.
Л. Тахтаджана. М.: Просвещение, Т. 5, ч. 1. С. 282—289.
323
Грузинская И.А. 1980. Семейство тутовых (Moraсеае) //Жизнь растений /Под ред.
А.Л.Тахтаджяна. М.: Просвещение, т. 5. C. 268-279.
Грюммер Г. 1957. Взаимное влияние высших растений — аллелопатия. М.: Изд-во иностр.
лит. 1962.
Губарева В. А. 1962. Взаимосвязь круговорота воды с ее химическим составом, корневыми,
листовыми выделениями и ростом дуба //Сообщ. лаб. лесоведения АН СССР. № 7. С. 48—
52.
Гудвин Т., Мерсер Э. 1986. Введение в биохимию растений. М.: Мир, Т. 1. 393 с; Т. 2. 312
с.
Гузев B.C., Голышин П.Н., Иванов П.И., Звягинцев Д.Г. 1990. Роль прижизненных
выделений растений в их защите от микробного повреждения. //Известия АН СССР. Серия
биологическая. № 1. С.91-96.
Гуриелидзе К. Г., Васильева И.С. Пасешниченко В.А. 1988. Определение фуростаноловых
стероидных гликоэидов и тюонаружение в тканях растений с помощью реактива Эрлиха.
//Новые методы практической биохимии //Под ред. В.Л. Кретовича и К.Ф.Шольца. М:
Наука, C.146-150.
Гурьев А. Н. 1981. Инсектицидные свойства некоторых водных и влаголюбивых растений
//Фитонциды: Роль в биогеоценозах, значение для медицины / Под ред. Б. Е. Айзенман:
Киев: Наук, думка, С. 310— 312.
Дадыкин В. П., Степанов Л. И., Рыжкова В. Е. 1967. Некоторые данные о летучих
(кислородсодержащих) выделениях ряда овощных растений //Космич. биология и
авиакосмич. медицина. № 6. С. 48— 52.
Данилова М.Ф., Кашина Т. К. 1987а. Ультраструктура железистых чешуек Perilla
ocymoides (Lamiaceae) в связи с их возможным участием в синтезе стероидных гормонов и
гиббереллинов //Ботан. журн. Т. 72, № 4. С. 427—435.
Данилова М. Ф., Кашина Т. К. 1987б. Ультраструктура железистых волосков Perilla
ocymoides (Lamiaceae) в связи с их возможным участием в фотопериодической индукции
цветения //Ботан. журн. Т. 72, № 5. С. 561—568.
Данилова М. Ф., Кашина Т. К. 1999. Структурные основы актиноритмической регуляции
цветения. Санкт-Петербург: Наука, 218 c.
Деверолл Б. Д.1980. Защитные механизмы растений. М.: Колос, 127 с.
Дегли С, Николсон Д. 1973. Метаболические пути. М.: Мир, 169 с.
Дембицкий А.Д., Берадзе Л. В. Юрина Р.А. 1982. О сесквмтерпеновом углеводороде
Ocimum gratissimum //Химия Природных соединений. №3. С. 398-399.
Денисова Г.А. Сравнительное изучение секреторных вместилищ видов в флоре СССР.
//Растительные ресурсы.2. вып7. С.24-29.
324
Денисова Г.А. 1989. Терпеноидсодержащие структуры растений. Л.:Наука,. 141 с.
Денисова Г.А., Драницина Ю.А. Локализация кумариновых соединений в плодах
Archangelica decurrens Ledb. //Докл. АН СССР.1962. Т. 146. вып.4. С.954-955.
Дмитриев А.П. 2002. Сигнальные системы иммунитета растений //Цитология и генетика. Т.
36, № 3. С. 58-68.
Дмитриев М.Т., Растянников Е.Г., Акимов D.A., Малышева А.Г. 1988. Хромато-массспектрометрическое исследование летучих выделений Южного Крыма. //Растительные
ресурсы. №. 1. C.8I-85.
Джабиев Т.С., Куркина, Г.А. 2007. Фотоиндуцированное окисление воды до озона
морскими водорослями и функциональной химической моделью марганцевым кофактором
фотосистемы II природного фотосинтеза.//В сб. Физика и химия процессов,
ориентированные на создание новых наукоемких технологий, материалов и образование.
№ 6, С. 94-97.
Джабиев Т. С., Моисеев Д. Н., Шилов А. Е. 2005 a. Шестиэлектронное окисление воды до
озона красными морскими водорослями //Докл. РАН. Т.402. №4. С.555-557.
Джабиев Т. С., Моисеев Д. Н., Шилов А. Е. 2005. Выделение озона морскими водорослями
при фотосинтезе. //Тезисы докл. XVII Симпозиум «Современная химическая физика».
Туапсе. С.173 - 174
Дженсен Ю. 1968. Этилен и полиацетилены //Биохимия растений / Под ред. Д. Боннера.
М.: Мир, С. 389—402.
Драбкин Б. С. 1954 О механизме действия фитонцидов черемухи //Биохимия. Т. 19, № 4. С.
385—390.
Дурмишидзе С. В. 1977. Метаболизм растениями некоторых органических соединений,
загрязняющих атмосферу//Прикл. биохимия и микробиология. Т. 13, № 6. С. 838— 846.
Егоров И.А., Егодарова Р.Х. 1971. Исследование эфирных масел цветочной пыльцы
виноградного растения. //Докл. АН СССР. Т. 199. № 6. С. I439-I442.
Ермаков А. И. 1960. Образование и количественное изменение цианогенных гликозидов
при прорастании и созревании льна //Физиология растений. Т. 7, № 4. С. 447—452.
Жолкевич В.Н., Гусев Н.А., Капля А.В., Пахомова Г.И., Пильщикова Н., Самуилов Ф. Д.,
Славный Г.С., Шматько И.У. 1989. Водный обмен растений. М: Наука, 256 c.
Запрометов М.Н. 1965. Фенольные соединения растений: биосинтез, превращения и
функции. //Новые направления в физиологии растений /Под ред. А.Л. Курсанова/ М:
Наука. С. I43-I62.
Запрометов М.Н. 1993. Фенольные соединения. Распространение, метаболизм и функции в
растениях. М: Наука. 272 с.
Запрометов М. Н., Колонкова С. В. 1967. О биосинтезе фенольных соединений в
хлоропластах //Докл. АН СССР. Т. 176, № 2. С. 470— 473.
325
Злобина Э.С. 1967. Полевые и лабораторные наблюдения над гуттацией транспирацией.
//Проблемы засухоустойчивости растений /Под ред. А.А.Прокофьева. П.: Наука. С. 234238.
Зауралов О. А. 1985. Образование и выделение нектара //Успехи соврем, биологии. Т. 99,
№2. С. 303— 312.
Зауралов О. А., Чернавина М. В., Цанг Г. Д. Фосфорные соединения в нектарниках тыквы в
связи с выделением нектара //Физиология растений. 1986. Т. 33, № 3. С. 593— 597.
Иванченко В.А., Гродзинский А.М., Черевченко иТ.М., Лебеда А.Ф., Макарчук Н.М.,
Снежко В.В. 1989. Фитоэргономика. Киев: Наукова Думка. 296 с.
Иванов В. П. 1973. Растительные выделения и их значение в жизни фитоценозов. М.:
Наука, 295 с.
Каверзнева Л. Н. 1986. Роль экзометаболитов корней сосны в биогеоценозе //Общие
проблемы биогеоценологии: II Всесоюз. совещ., Москва, 11— 13 нояб. 1986: Тез. докл. М.:
Наука, Т. 1. С. 242—243.
Казаров А. А., Плиева Л.О. 1989. Выделение ионов в атмосферу растениями некоторых зон
Северного Кавказа при транспираиии.//Физиология растений. Т.36, вып. 5. С. 948-954.
Каримова Ф.Г., Леонова, С.А., Гордон Л.Х., Фильченкова В.И. 1993. Секреция цАМФ
клетками растений.//Физиол.и биохим.культ.растений. Т.25. № 4. С.362-367.
Карташова Н. Н. 1965. Строение и функция нектарников цветка двудольных растений.
Томск: Изд-во Том. ун-та, 196 с.
Картмазова Д.С. Ляпунова П.Н. 1976. Анатомическое строение генеративных органов
барвинка травянистого и локализация алкалоидов в их тканях. //Растительные ресурсы. Т.
12. вып. 1, С. 59--67.
Кефели В. И., Турецкая Р. X. 1964. О механизме действия природных ингибиторов роста
растений //Успехи соврем. биологии. Т. 57, № 1. С. 99—114.
Кириллова Т. В. 1964. Выделение водорастворимых веществ растительными тканями
//Успехи соврем, биологии. Т. 57, № 3. С. 463—476.
Кларксон Д. 1978. Транспорт ионов и структура растительной клетки. М.: Мир, 368 с.
Клоченко П. Д., Головня Р. В., Тереннна И. В., Журавлева И. Д., Сакевич А.И. 1990.
Динамика изменения состава летучих аминов в процессе роста некоторых видов зеленых
и синезеленых водорослей.//Известия АН СССР (Сер.биол.). № 4. С. 503-510.
Ковалева Л.В. 1994. Гаметофитно-спорофитные взаимодействия в системе пыльца-пестик.
Автореферат дис. д-ра биол.наук. М: Ин-т физиологии растений им. К.А.Тимирязева. 50 с
Ковалева Л.В. 2002. Гаметофитно-спорофитные взаимодействия в системе пыльца-пестик.
III. Гормональный статус в программной фазе оплодотворения //Физиология
растений.Т.49, № 34. С.549-552.
326
Ковалева JI.B., Комарова Э.Н., Выскребенцева Э.И. 1999. Спорофитно-гаметофитные
взаимодействия 1в системе пыльца-пестик. I. Лектины клеточных стенок //Физиол.
растений. Т.46. №1. С. 83-86.
Ковалева Л.В., Ракитин В.Ю., Добровольская A.A. 2000. Спорофитно-гаметофитные
взаимодействия в системе пыльца-пестик. II. Выделение этилена и СО2 при опылении
//Физиол. растений. Т.47. №4. С.474-477.
Ковалева Л.В., Рощина В.В. 1997. Участвует ли холинэстераза в межклеточных
взаимодействиях в системе пыльца-пестик?. //Доклады РАН.1997. Т.353. N 5. С.679-681.
Коваленко С. Г. 1972. К изучению состава и свойств летучих и водорастворимых
выделений некоторых древесно-кустарниковых растений //Основы химического
взаимодействия растений в фитоценозах: Материалы III Всесоюз. совещ. Киев: Наукова
думка, С. 72—73.
Кожокару А. Ф., Рузиева Р. X., Топалы В. П., Топали Э. Е. 1977. Протонофорная
активность флавоноидов и разобщение окислительного фосфорилирования //Регуляция
энергетического обмена хлоропластов и митохондрий эндогенными фенольными
ингибиторами /Под ред. Е. А. Акуловой, Е. Н. Музафарова. Пущино, С. 73—99.
Колесниченко А.В., Грабельных О.И., Побежимова Т.П., Колесниченко В.В., Войников
В.К. 2004. Стрессовый белок БХШ310: Характеристика и функции в растительной клетке.
Иркутск : Арт-Пресс. 225 с
Колесниченко М. В. 1976. Биохимические взаимодействия древесных растений. М.: Лесная
пром-сть,. 184 с.
Колпиков Д. И. 1969. Об изучении явлений внеустьичной секреции и внесосудистой
микроциркуляции жидкостей и газов у ксероморфных и других зеленых наземных
растений //К изучению флоры и растительности Северного Кавказа / Под ред. Н. И.
Путинцева. Ставрополь, С. 61—91.
Комиссаренко Н. Ф., Макаревич И. Ф., Колесников Л. Г. 1968. Полифенольные соединения
скумпии (Cotinus coggygria Scop.).//Фенольные соединения и их биологические функции /
Под ред. А. Л. Курсанова, М. Н. Запрометова. М.: Наука,. С. 78—79.
Комиссаренко Н. Ф., Дмитрук С. Е., Комиссаренко А.Н. 1991. Антигрибковая активность
некоторых природных флавоноидов, фуранохромонов, кумаринов и антрахинонов.
//Растительные ресурсы. Т. 27. № 1. С. 3-10.
Коновалов Д.А. 1995. Природные азулены //Растительные ресурсы. Т. 31 № С. 101-132
Коновалов Д.А., Челомбитько В.А. 1991. Состав эфирного масла Artemisia scoparia Waldst.
et Kit. в процессе вегетации //Растительные ресурсы. Т. 27. №1. С.135-139.
Коссаковская И. В., Мороз П. А. Чернядьев И. И., Доман Н. Г. 1983. Влияние
аллелопатического
фактора
на
карбоксилазную
активность
рибулезодифосфаткарбоксилазы листьев сеянцев яблони //Тез. докл. Междунар. симпоз. «Регуляция
метаболизма первичных и вторичных продуктов фотосинтеза». Пущино, С. 6—7.
327
Косаковская И.В. 2008. Стрессовые белки растений. Киев: Институт ботаники НАН им.
Холодного. 154 с.
Кравченко Л. В., Макарова Н. М., Берестецкий О. А. 1987. Содержание свободных
аминокислот в корневых выделениях различных сортов гороха //Физиология и биохимия
культ. растений. Т. 19, № 2. С. 181—186.
Кравченко Л. В., Шапошников А.И., Макарова Н. М., Азарова Т.С., Львова К.А., Костюк
И.И., Ляпунова О.А., Тихонович И.А. 2011. Состав корневых экзометаболитов мягкой
пшеницы и томата, влияющих на растительно-микробные взаимодействия в ризосфере.
//Физиология растений. Т. 58. № 5. С. 781-786.
Красильников Я. А. 1958. Микроорганизмы почвы и высшие растения. М.: Изд-во АН
СССР, 464 с.
Кретович В. Л. 1971. Основы биохимии растений. М.: Высшая школа, 464 с.
Крокер В. 1950. Рост растений. М.: Изд-во иностр. лит., 359 с.
Кудрявцева В. М., Волынец А. П. 1981. Влияние флавоноидных соединений на
прорастание пыльцы тюльпана (Tulipa L.) //Вёстн. АН БССР. Сер. биол. № 1. С. 10—15.
Кузнецов Вл.В. Дмитриева Г.А. 2006. Физиология растений. 2 изд-е. М.: Высшая школа,
743 с.
Кузнецов, Вл.В., Радюкина Н.Л., Шевякова Н.И. 2006. Полиамины при стрессе:
биологическая роль, метаболизм. Регуляция.//Физиология растений. Т. 53. С. 658-683.
Кузнецова Г.А. 1967. Природные кумарины и фурокумарины. Л. Изд-во Наука. С.248.
Кузовкина И.Н., Ладыгина Е.Я., Смирнов А.М. 1975. Люминесцентно- микроскопическое
изучение корневой ткани руты душистой //Физиология растений. Т. 22. № 3. С. 598-600.
Курсанов А. Л. 1976. Транспорт ассимилятов в растении. М.: Наука, 646 с.
Курсанов А. Л., Крюкова Н.Н., Вартапетян Б. Б. 1952. Движение по растению углекислоты,
поступающей через корни //Докл. АН СССР. Т. 85. № 4. С. 913—916.
Кутис, И. С., Сапожникова, В. В., Куранов, Р. В., Каменский В. А. 2005. Исследование
методами оптической когерентной микроскопии и оптической когерентной томографии
морфо-функционального состояния тканей высших растений. //Физиология растений. Т.
52, Т. 52, N 4. -С. 628-634.
Лабас Ю.А., Гордеева А.В. Дерябина Ю.Н., Дерябин, А.Н., Исакова Е.П. 2010.
Регуляторная роль активных форм кислорода: от бактерий до человека. //Успехи соврем.
Биол. Т. 130, № 4, С. 323-335.
Лахно Е. С, Выхрестюк Т. А. 1979. Масс-спектрофотометрическое исследование
химического состава летучих выделений растений //Укр. ботан. журн. Т. 36, № 2. С. 125—
129.
328
Лахно Е. С, Козлова Я. В. 1967. О химическом составе летучих фитонцидов древесных
растений //Фитонциды, их биологическая роль и значение для медицины и народного
хозяйства. Киев: Наукова думка, С. 135—137.
Либберт Э. 1976. Физиология растений. М. :Мир, 580 c.
Логвенков С.А. 1993. О механизме гуттации у растений. //Биофизика Т.38: N 5, С.865-869.
Лукнер М.1979. Вторичный метаболизм у микроорганизмов, растений и животных. М.:
Мир, 548 с.
Лучко А. С, Поруцкий Г. В., Яворский А. Г. 1964. Газообразные выделения и
аминокислотный состав зеленого гороха //Физиология растений. Т. И, № 1.С. 53—58.
Любимов В. Ю., Назарова Г. Я., Музафаров Е. Я. 1986. Влияние флавоноидов на
фотосинтетическую ассимиляцию СО2 изолированными хлоро-пластами шпината
//Свойства флавоноидов и их функции в метаболизме растительной клетки /Под ред. А. К.
Романовой, Е. Н. Музафарова. Пущино, С. 104—115.
Люттге У., Хигинботам Я. 1984. Передвижение веществ в растениях. М: Колос, 408 с.
Макарчук Н.М., Я.С. Лещинская, Ю.А. Акимов, А.Ф. Лебеда, И.С. Чеймал, Л.Г. Голота,
А.А. Андрущук, Л.П. Далецкая. 1990.Фитонциды в медицине//Под ред. Гродзинского
А.М. АН УССР. Киев. Наукова думка. 216. с.
Мальцев С. В., Ананьев Г. М., Красновский А. А. 1986. Эффект фотообразования водорода
хлоропластами высших растений //Биофизика. Т. 31, № 3. С. 529—530.
Мальян А. Н., Музафаров Е. Я., Акулова Е. А. 1977. Взаимодействие флаво-нолов
агликона, гликозидирован-ных и ацилпроизводных с сопрягающим фактором
фотофосфолирирования CF1 //Регуляция энергетического обмена хлоропластов и
митохондрий эндогенными фенол ьными ингибиторами /Под ред. Е. А. Акуловой, Е. Н.
Музафарова. Пущино, С. 41—55.
Мансфильд Дж. В., Бейли Дж. А. 1985. Фитоалексины: современное состояние и
перспективы //Фитоалексины / Под ред. Дж. А. Бейли, Дж. В. Мансфильд а. Киев: Наукова
думка,. С. 314—318.
Маргна У. В1980. О месте биосинтеза флавоноидов в общей системе метаболизма
растений //Журн. общ. биологии. Т. 41, № 1. С. 68—79.
Матвеев Н. М. 1985. Роль растительных выделений в формировании лесных сообществ в
степной зоне: Автореф. дис.. д-ра биол. наук. Тарту, 47 с.
Матвеев Н.М. 1994. Аллелопатия как фактор экологической среды. -Самара: Самарск. кн.
изд-во, 206с.
Мацуока Хидэакира. 1987. Воспринимают ли растения запахи? О сенсорах растений
//Кагаку то сейбуцу. Т. 25, № 6. С. 377—378.
Мекурина О.Н., РоницкаяН.В., Козлова И.В. 1990. Исследование состава экссудатов
корней облепихи при взаимодействии с актиномицетами рода Frankia.//Вкн.: Проблемы
329
лесной биогеоценологии, экологии и охраны природы в степной зоне. /Под ред. Матвеева
Н.М. Куйбышев: Куйбышевский госун-т. С.100-103.
Месхи А. В., Джохадзе Д. И. 1973. Некоторые особенности действия простых фенолов на
жизнедеятельность различных систем //Физиология растений. Т. 20, № 6. С. 1253—1256.
Метлицкий Л. В. 1987. Иммунологический контроль в жизни растений. М.: Наука, 172 с.
(45-е Тимирязев, чтение).
Мецлер Д. 1989. Биохимия. Химические реакции в живой клетке. М:Мир. Т.1-3
Мина В. Я. 1965. Выщелачивание некоторых веществ атмосферными осадками у
древесных растений и его значение в биологическом круговороте //Почвоведение. № 6. С.
7—17.
Мирославов Е. А. 1974. Структура и функция эпидермиса листа покрытосеменных
растений. Л.: Наука, 120 с.
Михайловский Д. И. 2011. Ацетилены в биологии и медицине. Нижний Новгород: Изд-во
НГМА. 396 с.
Молоток Г.П„ Бритиков Е.А„ Синюхин А.М. 1968. Электрофизиологическая и
функциональная активность нектарников //Докл. АН ССР. Т.181. С. 750-753.
Мороз П.А. 1990. Аллелопатия в плодовых садах. Киев.: Наукова думка, 190 с.
Мохначев И. Г., Кузьмин М. Я. 1966. Летучие вещества пищевых продуктов. М.: Пищ.
пром-сть, 192 с.
Музафаров Е. Я., Залецкая О. Ю. 1977. Механизм действия флавонолов на электронный
транспорт и фотофосфорилирование в связи с усложнением их структуры //Регуляция
энергетического обмена хлоропластов и митохондрий эндогенными фенольными
ингибиторами/Под ред. Е. А. Акуловой. Пущино, СССР. С. 7—27.
Муравник Л. Е. 1988. Ультраструктура слизистых железок Pinguicula vulgaris
(Lentibulariaceae) в ходе их развития и функционирования //Бот. журн., Т. 73. № 11. С.
1523-1535.
Муравник Л.Е. 1991. Строение и функция абаксиальных трихомов листьев Pinguicula
vulgaris (Lentibulariaceae) //Бот. журн. Т. 76, № 4. C. 11-21.
Муравник Л.Е. 1991, Адаптивные свойства клеточной оболочки железок плотоядных
растений. Тезисыдокладов и сообщений, представленных на Всесоюзное совещание и
Клеточные механизмы адаптации” (Чернигов. 22-24 апреля, 1991). //Цитология Т. 33, № 5,
С. 119.
Муравник Л.Е., Васильев А.Е., Потапова Я.Ю. 1995. Ультраструктурные аспекты
функционирования пищеварительных железок Aldrovanda vesiculosa L. //Физиология
растений. Т. 42, № 1, С. 5-13.
Муравник Л.Е., Вроковная Н.П. 1991. Цитохимическое исследование предшественников
ловчей слизи железистых волосков росянок //Цитология. Т. 33. № 9. С. 88.
330
Муравник Л.Е. 2000. Влияние стимуляции на ультраструктуру секреторных клеток
железистых волосков некоторых представителей рода Drosera //Физиология растений. Т.
47. № 4. С. 614-623.
Муравник Л.Е., Иванова А.Н. 2004. Ультраструктурные основы синтеза нафтохинонов в
железках представителей рода Drosera //Бот. журн. Т. 89, № 12. С. 1878-1889.
Муравник Л.Е. 2005. Значение морфологических и ультраструктурных признаков
железистых волосков для систематики рода Drosera (Droseraceae) //Бот. журн. Т. 90, № 12.
С. 14-24.
Муравник Л.Е. 2007. Морфология и ультраструктура трихом околоплодников у видов
Juglans (Juglandaceae) в связи с синтезом вторичных метаболитов //Бот. журн. Т. 92, № 11.
С. 96-107.
Муравник Л.Е. 2008. Трихомы перикарпия у видов Juglans (Juglandaceae): Сканирующая
микроскопия, флуоресцентная микроскопия и гистохимия.//Цитология. Т. 50, № 3. С. 636642.
Муравьева Д.А, 1981. Фармакогнозия. М: Медицина, 656 с.
Муравьева Д.А, Гаммерман А.Ф. 1974. Тропические и субтропические лекарственные
растения. М: Медицина,232 с.
Мухин В.А., Воронин П.А. 2011. Выделение метана из древесины живых деревьев.
//Физиология растений, Т. 58. № 2. С. 283-289.
Немерюк Г. Е. 1970. Миграция солей в атмосферу при транспирации //Физиология
растений. Т. 17, № 4. С. 673—769.
Нобел П. 1973. Физиология растительной клетки: (Физико-химический подход). М.: Мир,
288 с.
Новиков Н. А., Соловьев В. Л. 1973. Суточное изменение состава газовой смеси в
древесине деревьев ели, пораженных некоторыми дереворазрушаю-шими грибами //Вестн.
АН БССР. Сер. биол. № 5. С. 52—55.
Новицкая Ю. Е. 1966. О выделении химических веществ листьями древесных растений
//Физиолого-биохимические основы взаимного влияния растений в фитоценозе/Под ред. А.
М. Гродзинского. М.: Наука, С. 234—238.
Носов А.М. 1999. Лекарственные растения.М: Изд. ЭКСМО-Пресс.349 с.
Носов А.М. 2008. Культура клеток высших растений: от фундаментальных исследований к
практическому применению. //В сб. «Методы культивирования клеток» /Под ред. Г.П.
Пинаева, М.С.Богдановой, СПб: изд-во Политехн. ун-та,. с.95 – 118.
Озерецковская О. Л., Чалова Л. И. 1985. Биогенные индукторы образования фитоалексинов
в растениях //Микология и фитопатология. Т. 19, № 3. С. 260—267.
Олескин А.В., Ботвинко И.В., Цавкелова Е.А. 2000. Колониальная организация и
межклеточная коммуникация у микроорганизмов. //Микробиология. Т.69.№ 3, С.309-327
331
Олифер В. А. 1972. Вымывание элементов питания дождевыми осадками из полевых
культур //Агрохимия. 1. № 8. С. 70—72.
Опарина Л. А., Рузиева Р. X. 1986. Взаимодействие НАДФ+-малик-энзима из листьев
кукурузы с эндогенными фенольными соединениями in vitro //Свойства флавоноидов и их
функции в метаболизме растительной клетки /Под ред. А. К. Романовой. Пущино, С. 116—
121.
Опритов В,А., Пятыгин С.С., Ретивин B. Г. 1991. Биоэлектрогенез у высших растений.
Роль потенциалов действия в функционировании высших растений. М: Наука, 216 с..
Осипов В. И., Александрова Л. П. 1986. Шикиматный путь у высших растений //Журн.
общ. биологии. Т. 47, № 1. С. 79—92.
Паненко И. Д., Пилипенко А. Д. 1981. Влияние технологии дождевания на урожай
некоторых культур в связи с выщелачиванием веществ из растений//Аллелопатия в
естественных и искусственных фитоце-нозах/Под ред. А. М. Гродзинского. Киев: Наукова
думка,. С. 47—51.
Пасешниченко В.А. 1987. Биосинтез и биологическая активность растительных
терпеноидов и стероидов. //Итоги науки и техники. Биологическая химия. Т. 25. М.:
ВИНИТИ. 194 с.
Пасешниченко В.А. 2001, Растения - продуценты биологически активных веществ
//Соросовский образовательный журнал. №8, С. 13-19.
Плгак Ф. 1972. Влияние летучих выделений листьев ивы прутовидной на окислительное
фосфорилирование в проростках ржи //Физиолого-биохимические основы взаимодействия
растений в фитоценозах. Киев: Наукова думка, № 3. С. 16—20.
Поддубная-Арнольди В.А. 1976. Цитоэмбриология покрытосеменных растений. М. Наука.
508с
Полевой В.В. 1989. Физиология растений. М.: Высшая школа, 464 с.
Поруцкий Г. В., Лучко А. С, Матковский К. И. 1962. О содержании этиленовых
углеводородов в летучих выделениях растений //Физиология растений. Т. 9, № 4. С. 482—
485.
Потемкина Н.В., Егорова Н.А., Бугара А.М. 2004. Цитогенетическое исследование
растений эфиромасличной герани, полученных в культуре тканей //Цитология и
генетика.Т.38, № 2. С. 26-30.
Протопопов В. В., Черняева Г. Н. 1967. Количество летучих органических веществ в
атмосфере некоторых типов леса в средней Сибири //Итоги изучения лесов Дальнего
Востока/Под ред. Н. Г. Васильева. Владивосток: Изд-во Владивостока. С. 53—54.
Прохорчик Р. А., Волынец А. П. 1973. Действие флавоноидов на активность хлоропластов
люпина и гороха //Физиология и биохимия культ, растений. Т. 5, № 6. С. 623—628.
332
Прутенская Н. И., Эйнор Л. О., Гродзинский А. М. 1967. О механизме действия летучих
веществ перегнивающей растительной массы //Физиология растений. Т. 14, № 2. С. 292—
298.
Пясяцкене А.А., Бивейнис Ю.М. 1988 Локализация слизистых клеток растений,
интродуцируемых в Литовской ССР 2. Образование слизи у многолетних видов мальвовых
в онтогенезе. //Труды академии наук Литовской ССР. Т. 2(102). С.50-73.
Пясяцкене А.А., Яковлева О.В., Вайчюнене Я.А., Абрутис В.А. 1991. Образование слизи у
видов р. Viola L., произрастающих в Литве. //Растительные ресурсы. Т. 27. № 1. С. 10-21.
Райс Э. 1978. Аллелопатия. М.: Мир, 392 с.
Райс Э. 1986. Природные средства защиты растений от вредителей. М.: Мир.184 с.
Ракитин В. Ю. 1967. Этилен как высокоэффективный дефолиант//Физиология растений. Т.
14, № 5. С. 936—951.
Ракитин В. Ю., Ракитин Л. Ю. 1986. Определение газообмена и содержания этилена,
двуокиси углерода и кислорода в тканях растений //Физиология растений. Т. 33, № 2. С.
403— 413.
Ракитин В.Ю., Прудникова О.Н., Карягин В.В., Ракитина Т.Я., Власов П.В., Борисова Т.А.,
Новикова Г.В., Мошков И.Е. 2008. Выделение этилена, содержание АБК и полиаминов в
Arabidopsis thaliana при УФ-В стрессе. //Физиология растений. Т.55. С. 355-361.
Ракитина 3. Г. 1970. Влияние ледяной корки на газовый состав внутренней атмосферы
озимой пшеницы // Физиология растений. Т. 17, № 5. С. 907— 912.
Рахтеенко И. Я., Минько И, Ф., Каурое И. А., Будкевич Т. А. 1977. Аминокислотный состав
корневых выделений некоторых сельскохозяйственных растений //Взаимодействие
растений и микроорганизмов в фитоценозах/Под ред. А. М. Гродзинского. Киев: Наукова
думка, С. 97—103.
Розен В. Б. 1986. Рецепторы гормонов, их структура, свойства и закономерности
функционирования в клетках //Физиология гормональной рецепции/Под ред. В. Г.
Шаляпиной. Л.: Наука, С. 5—33.
Рощина В. В. 1986. Холинэстераза из хлоропластов гороха //Докл. АН СССР. Т. 290, № 2.
С. 486— 489.
Рощина В. В. 1988. Холинэстеразы из хлоропластов высших растений //Физиология
растений. Т. 35. № 5. С. 899—906.
Рощина В. В. 1989. Реакции мембран хлоропластов с биомедиаторами. //Биофизика Т.34.
№ 4, С.602-605
Рощина В.В. 1991. Биомедиаторы в растениях. Ацетилхолин и биогенные амины.
Пущино:Биологический Центр АН СССР, 194 с.
Рощина В.В. 1999. Хемосигнализация у пыльцы//Успехи Современной Биологии. Т. 119, №
6. С. 557-566.
333
Рощина В. В. 2000. Функции нейромедиаторных веществ у растений.//Российский
физиологическийжурнал им. И.М.Сеченова. Т.86, №10б. С.1300-1307
Рощина В.В. 2006. Растительные микроспоры как биосенсоры //Успехи Современной
Биологии, Т. 126, № 4. С. 366-378
Рощина В. В., Акулова Е. Л. 1978. Действие флоридзина на фотосинтетический
электронный транспорт //Биохимия. Т. 43, № 5. С. 899—903.
Рощина, В. В., Карнаухов, В.Н. 2010. Флуоресцентный анализ действия лекарственных
препаратов на одноклеточные биосенсоры.//Фармация. № 3. С. 43-46.
Рощина В. В., Мухин Е. Н. 1986. Ацетилхолин, его роль в жизнедеятельности растений
//Успехи соврем, биологии. Т. 101, № 2. С. 265— 274.
Рощина В. В., Рощина В. Д. 2012. Выделительная функция высших растений. Saarbrücken,
LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH, 476 с
Рощина В.В., Семенова М.Н. 1990. Холинэстеразы растений активность и субстратноингибиторная специфичность. //Журнал эволюционной биохимии и физиологии. T. 26. N 5.
C.644-651
Рощина В. В., Соломаткин В. П., Рощина В. Д. 1980. Цикутотоксин как ингибитор
электронного транспорта при фотосинтезе //Физиология растений. Т. 27, №4. С. 704— 709.
Рощина В. В., Рузиева Р. X., Мухин Е. Н. 1986. Капсаицин из плодов красного перца
Capsicum annuum L. как регулятор фотосинтетического транспорта электронов //Прикл.
биохимия и микробиология. Т. 22, № 3. С. 403—409.
Рощина В.В., Мельникова Е.В., Ковалева Л.В. Спиридонов Н.А. 1994. Холинэстераза в
пыльцевых зернах растений. //Доклады РАН, Т. 337, № 3., С.424-427.
Рощина В.В., Мельникова Е.В., Спиридонов Н.А., Ковалева Л.В. 1995. Азулены – синие
пигменты пыльцы //Доклады РАН,Т. 340, № 5., С. 715-718.
Рощина В.В., Попов В.И.,Новоселов В.И., Мельникова Е.В.,Гордон Р.Я., Пешенко И.В.,
Фесенко Е.Е. 1998a. Трансдукция хемосигнала у пыльцы //Цитология. Т. 40. №11.
С.964-971.
Рощина В.В., Мельникова Е.В., Гордон Р.Я., Коновалов Д.А., Кузин А.М. 1998б
Исследование радиопротекторного действия проазуленов на хемосенсорной модели
пыльцы Hippeastrum hybridum. //Доклады РАН. Т.348. № 4. С.548-551.
Рощина В.В., Мельникова Е.В, Яшин В.А., Карнаухов В.Н. 2002. Автофлуоресценция
интактных спор хвоща Equisetum arvense L. в процессе их развития. //Биофизика. Т.47 № 2,
С. 318-324
Рощина В.В., Яшин В.А., Вихлянцев И.М. 2011. Флуоресценция растительных микроспор
как биосенсоров. //Биологические мембраны, Т. 28.№ 6. С. 547-556
334
Рощина В. Д. 1965. Фитонциды и движение хлоропластов //Физиология растений. Т. 12, №
3. С. 489—493.
Рощина В. Д. 1971. О составе транспирационной воды растений //Физиология растений. Т.
18, № 2. С. 433—435.
Рощина В. Д. 1973а. О некоторых компонентах транспирационной воды и экстрактов из
листьев древесных растений //Биол. науки. №4. С. 94—98.
Рощина В. Д. 19736. Редуцирующая способность настоев из листьев древесных растений и
подавление ими реакции Хилла с ДХФИФ //Физиолого-биохимические основы
взаимодействия растений в фитоценозах /Под ред. А. М. Гродзиского. Киев: Наукова
думка,. Вып. 4. С. 10—15,
Рощина В. Д. 1974. Экзометаболиты древесных растений и механизмы их действия на
растительные клетки: Автореф. дис.. д-ра биол. наук. Киев, 43 с.
Рощина В. Д. 1975. Содержание углекислоты в газовой смеси, извлекаемой из
вегетативных тканей древесных растений //Биол. науки. № 5. С. 80—85.
Рощина В. Д., Рощина В. В. 1970. Влияние водорастворимых выделений древесных пород
на проницаемость цитоплазмы для антоциана //Физиолого-биохимические основы
взаимодействия растений в фитоценозах. Киев: Наукова думка, вып.1. С. 257—262.
Рощина В. Д., Рощина В. В. 1977. Некоторые аспекты механизмов движения хлоропластов
в токе цитоплазмы //Физиология растений. Т. 24, вып. 2. С. 261—266.
Рощина В. Д., Рощина В. В. 1983. Альдегиды как компоненты растительных выделений
//Роль токсинов растительного и микробиального происхождения в аллелопатии/Под ред.
А. М. Гродзинского. Киев: Наукова думка,. С. 122—127.
Рощина В. Д., Рощина В. В. 1989. Выделительная функция высших растений. М.: Наука.
214 с.
Рубин Б. А., Панасенко Н. П. 1956. К вопросу о суточной динамике содержания
углекислоты и кислорода в листьях сахарной свеклы //Изв. АН СССР. Сер. биол. № 1. С.
55— 62.
Саляев Р. К- 1969. Поглощение веществ растительной клеткой. М.: Наука,. 206 с.
Саляев Р. К. 1985. Проблемы и перспективы л изучения биологических мембран ' у
растений //Структура и функции биологических мембран растений /Под ред. Р. К. Саляева,
В. К. Войникова. Новосибирск: -Наука, С. 5—14.
Самцевич С. А. 1965. Активные выделения корней растений и их значение //Физиология
растений. Т. 12,№ 5. С. 837—846,
Санадзе Г. А. 1961а. Выделение растениями летучих органических веществ. Тбилиси: Издво АН ГССР, 196 с.
Санадзе Г. Л. 19616. Поглощение молекулярного водорода зелеными листьями на свету
//Физиология растений. Т. 8, № 5. С. 555— 559.
335
Санадзе Г. А. 1964. Об условиях выделения диена С5Н8 изопрена из листьев //Физиология
растений. Т. 11, № 1. С. 49— 52.
Санадзе Г. А. 2004. Биогенный изопрен. //Физиология растений. Т. 51, С. 810-824.
Санадзе Г. А. 2010. Экскреторная функция листьев на примере фотобиосинтеза изопрена в
свете современной термодинамики. //Физиология растений. Т. 57, № 1, С. 3-8.
Санадзе Г. А., Джаиани Г. И., Тевзадзе И. М. 1972. О включении в молекулу изопрена
углерода из усвоенной при фотосинтезе С13О2 //Физиология растений. Т. 19, № 1.С. 24—
27.
Санадзе Г.А., Мгалоблишвилн И. П., Далакишвили К. Г. 1990 а. Действие перуленина,
фосфорорганических соединений и синтетических аналогов углеводов на ассимиляцию
СО2 и изопреновый аффект изолированных протопластов тополя. //Физиология растений.
Т. 37, Вып. I. С. 6-11.
Санадзе Г.А., Сурмава И.К., Долидзе М.Л., Алексидзе Г.Я. I990 б. Биосинтез изопрена в
хдорофилл-содержащей изолированной культурой ткани мезофилла листьев тополя
Populus deltoldes Marsh. //Сообщения академии наук Грузинской ССР, Т. 137. № 3. С.
581-584.
Сатклиф Д. Ф. Поглощение минеральных солей растениями. М.: Мир, 1. 221 с.
Свиридова И. К. 1960. Результаты изучения вымывания азота и зольных элементов
дождевыми осадками из крон древесных пород //Докл. АН СССР. Т. 133, № 3. С. 706—708.
Cеменова Г.А., Романова А.К. 2011. “Кристаллы” в листьях сахарной свеклы Beta vulgaris
L. //Цитология. Т. 53. № 1. С. 90-97.
Семенова М.Н., Рощина В.В. 1993. Холинэстераза в пыльниках высших растений.
//Физиология растений. T.40. №2. C, 255-259.
Сергиевская Е.В. 2002. Систематика высших растений. Спб: Изд-во “Лань”, 448 с
Синюхин; АЛ. 1973. Функциональная активность потенциала действия у папоротников и
мхов при оплодотворении.//Биофизика. Т.З8, вып.З. С. 477-482.
Скворцов И.М. 1994. Муцигель и слизь поверхности корней растений. //Успехи
современной биологии. Т. 114, № 3. С. 372-384.
Скворцов С. С, Смирнова Г. Н. 1972. Сезонные изменения биологической активности и
состава летучих веществ листьев брусники //Фитонциды: Результаты, перспективы и
задачи исследования /Под ред. Б. Е. Айзенман. Киев: Наукова думка, С. 137—139.
Смит Д. А. 1986. Токсичность фитоалекси-нов //Фитоалексины /Под ред. Дж. А. Бейли,
Дж. В. Мансфильда. Киев: Наукова думка, С. 215—243.
Соколов A. A. 1972. Химический состав атмосферных осадков, прошедших сквозь полог
елового и березового древостоев //Лесоведение. № 3. С. 103—106.
336
Солдатенков С. В. 1971. Обмен органических кислот у растений. Л.: Наука, 45 с. (XXX
Тимирязев, чтение).
Солдатенков С. В., Чиркова Т. В. 1963. О роли листьев в дыхании корней, лишенных
кислорода //Физиология растений. Т. 10, № 5. С. 535—543.
Сотникова, О. В., Степень, Р.А. 2001. Эфирные масла сосны как индикатор загрязнения.
//Химия растительного сырья. № 1, С. 79-84.
Стародубов, А.В., Домрачев, Д.В. Ткачев А.В. 2010. Состав эфирного масла кедрового
стланика (Pinus pumila) из Хабаровского края. //Химия природных соединений,. № 1. С. 8186.
Стейниер Р., Эдельберг В., Ингрем Д. 1979. Мир микробов. М.: Мир, Т. 3. 486 с,
Степанов Э. В. 1972. Летучие вещества и фитонцидность лесных формаций: Автореф. дис..
канд. биол. наук. Свердловск, 24 с.
Степанова А. А. 1983а. Ультраструктура солевых железок листа Plumbago capensis
(Plumbaginaceae) //Ботан. журн. 1. Т. 68, № 6. С. 818—827.
Степанова А. А. 19836. Изменение ультраструктуры солевых железок листа Limonium
platyphyllum (Plumbaginaceae) при индукции секреции хлористого натрия //Ботан. журн. Т.
68, № 8. С. 1003—1011.
Степень Р. А., Сухинин А. И. 1985. Выделение хвойными насаждениями летучих веществ
и возможность их воспламенения//Изв. СО АН СССР. Сер. биол. наук. 1. № 13. С. 47—52.
Стозл А. 1985. Биосинтез фитоалексинов //Фитоалексины /Под ред. Дж. А. Бейли, Дж. В.
Мансфильда. Киев.: Наук, думка, С, 135— 181.
Стом Д. И. 1979. Перемещение фенолов через тонопласт и его физиологическое значение
//Успехи соврем, биологии. Т. 87, № 1. С. 78—92.
Струбицкий И. В. 1983. Окислительно-восстановительные превращения фенольных
соединений в хлоропластах //Биофизика. Т. 28, № 4. С. 621—624.
Суслова Т.А., Шарыгина И.С. 1968. К изучению локализации и содержания эфирного
масла у Аsarum europaeum L. //Растит, ресурсы. Т.4. Вып. 2. С. I73-I79.
Сырчина А.И., Запесочная Г.Г., Тюкавкина Н.А., Воронков М.Г.1980. 5-Глюкозиды
флавонов Equisetum arvense.//Химия природных соединений. №3. С. 413-414.
Тамарин A. JI. 1986. Тонкая структура поверхности ловчих пузырьков Utricularia vulgaris
L. (Lent.) //Бюл. МОИП. Отд. биол. Т. 91, № 4. С. 33—46.
Тамбиев А. X. 1984. Реакционная способность экзометаболитов растений. М.: Изд-во МГУ,
72 с.
Танасиенко Ф.С. 1985. Эфирные масла: Содержание и состав в растениях. Киев: Наукова
думка. 263 С.
337
Тарчевский И.А. 2002. Сигнальные системы клеток растений. М : Наука. 448 с.
Ткаченко К. Г. 1987. Эфирные масла из плодов видов Heracleum L., выращенных в
Ленинградской области //Раст. ресурсы. Вып. 3. С. 429—436.
Токин Б. П. 1957. О роли фитонцидов в природе //Фитонциды, их роль в природе/Под ред.
Б. П. Токина. Л.: Изд-во ЛГУ, С. 5—21.
Токин Б. П. 1980а. Целебные яды растений. Л.: Изд-во ЛГУ, 280 с.
Токин Б. П. 19806. Явление фитонцидов — экологическая и эволюционная проблема
//Биол. науки. № 5. С. 5—17.
Токсобаева Г. А., Пономаренко С. В., Рахимбаев И. Р., Иващенко А. Т. Модификация
спиртами и кетонами АТФазной активности субхлоропластных частиц //Биол. науки. 1987.
№ 5. С. 24—27.
Фауден Л. 1968. Биогенез аминокислот //Биохимия растений/Под ред. Д. Боннера. М.: Мир.
С, 204—224.
Фрей-Висслинг А. 1976. Сравнительная органеллография цитоплазмы. М.: Мир, 144 с.
Фрей-Висслинг А., Мюлеталер К. 1968. Ультраструктура растительной клетки. М.: Мир,
454 с.
Фуксман И.Л. 2001. Роль вторичных метаболитов в физиолого-биохимических механизмах
реакции сосны обыкновенной на стресс. //Вестник Башкирского университета, № 2(II),
С.131-133.
Харборн Д. 1978 и 1985. Введение в экологическую биохимию. М.: Мир, 312 с.
Хелдт Г. В. 2011. Биохимия Растений. М: Бином. Лаб.Знаний.471 c
Хельброннер Е. 1963. Азулены //Небенэойные ароматические соединения./Под ред.
Д.Гинсбурга. М.: Изд-во иностр. лит. С.176--179.
Холодный Н.Г. 1957. Органические вещества атмосферы и их роль в живой природе
//Избранные труды, Т. 3. С. 294-302.
Чавчавадзе E.С. 1973. Классификация смоляных ходов вместилищ в древесине хвойных.
//Лесной журнал. № 6. С. 165-167,
Чавчавадзе E.С. 1979. Древесина хвойных:
диагностическое значение. Л.: Наука. 192 с.
Морфологические
особенности,
Часов
А.В.,
Минибаева
Ф.В.
2009.
Действие
экзогенных
фенолов
на
супероксидобразующую способность экстраклеточной пероксидазы корней проростков
пшеницы. //Биохимия. Т.74. №7. С. 946-955.
Часовенная А. А. 1961. К вопросу о механизме химического взаимодействия растений
//Вести. ЛГУ. Сер. биол. № 1. С. 54—66.
338
Чиркова Т. В. 1968. Особенности снабжения кислородом корней некоторых древесных
растений, помещенных в анаэробные условия //Физиология растений. Т. 15, № 4. С. 565—
568.
Чиркова Т. В., Гутман Т. С. 1972. О физиологической роли чечевичек ветвей ивы и тополя
в условиях корневого анаэробиоза //Физиология растений. Т. 19, № 2. С. 352—359.
Чубинидзе В. В. 1966. Сезонная динамика летучих выделений растений и выявление в них
содержания некоторых альдегидов: Автореф. дис.. канд. биол. наук. Тбилиси, 24 с.
Шаварда A.Л., Телепова М.Н., Буданцев А.Л. 1990. Сравнительное изучение состава
эфирных масел я ультраструктуры железистых волосков листа у некоторых видов
Dracocephalus L //Растительные ресурсы. Т. 26. № 3. С. 252-362.
Шаповалов А. А. 1973. Выделение органических веществ клеток растений в связи с
функциональным состоянием плазматических мембран //Успехи соврем. биологии. Т.76, №
1 (4). С. 82—95.
Шипилова С. В., Запрометов М. Н. 1980. Локализация фенил аланин-аммиак-лиазы в
хлоропластах кукурузы (Zea mays L.) //Физиология растений. Т. 27, № 1. С. 67— 73.
Шпаков А.О. 2009. Хемосигнальные системы растений. //Цитология. Т. 51, № 9. С. 721734.
Шпилевая С. Л., Ильченко К- В. 1984. Секреция белков во время роста пыльцевых трубок
Nicotiana alata Link et Otto in vitro //Докл. АН УССР. Сер. биол. № 8. С. 82—84.
Шубникова Е. А. 1967. Цитология и цитофизиология секреторного процесса. М.: Изд-во
МГУ,. 116 с.
Щербаков В.Г., Лобанов В.Г.. Прудникова Т.Н., Минакова А.Д. 2009. Биохимия. СПб :
ГИОРД, 442 c
Щипарев С. М., Чупрова Г. В., Полевой В. В. 1976. Секреция кислот изолированными
щитками кукурузы //Вестн. ЛГУ. Сер. биол. Т. 21, № 4. С. 130—133.
Эсау К. 1969.Анатомия.растений. М.: Мир,. 564 с.
Эзау К. 1980. Анатомия семенных растений. М.: Мир, Т. 1. 218 с.
Юнге X. 1965. Химический состав и радиоактивность атмосферы. М.: Мир, 423 с.
Юрин.В.М., Гусев В.В., Кудряшов А.Г., Сафронова Н.Н.1979а. Тестирование
мембранотропного эффекта физиологически активных соединений.Качественные оценки
//Весци АкадэьЩ навук. БССР, сер. хим.№ I, С. 97-100.
Юрин.В.М., Иванченко В.М., Галактионов С.Г. 1979 б. Регуляция функций мембран
растительных клеток. Минск. Наука и техника. 200 С,
Яковлев Г.П., Блинова К.Ф (ред). 2002. Энциклопедический словарь медицинских
растений и продуктов животных. Санкт-Петербург:СпецЛит.
339
Яковлева О. В.1988. Слизевые клетки эпидермы листа двудольных растений: (Данные
электронной микроскопии) //Ботан. журн. Т. 73. №7. С. 977—987.
Яковлева О.В. 1990, Формирование слизевых клеток эпидермы листа двудольных
растений. Данные электронной микроскопии.//Ботанический журнал. Т. 75, № 12. С. 14001408.
Яценко-Хмелевский А, А. 1954. Основы и методы анатомического исследования
древесины. М.; Л.: Изд-во АН СССР. 337 с.
Яценко-Хмелевский А, А. 1980. Семейство Cannabiaceae //Жизнь растений / Под ред. А. Л.
Тахтаджяна. М.: Просвещение, Т. 5, ч. 1. С. 279-282
Abeles F.B.1972. Biosynthesis and mechanism of action of ethylene. //Annu Rev Plant Physiol.
Vol. 23, P.259-292
Abeles F.B.1986. Role of ethylene in Lactuca sativa cv'Grand Rapids seed germination. //Plant
Physiol.Vol.81. P.780-787
Abell C.A, Hursh C.R. 1931. Positive gas and water pressure in oaks.//Science. Vol.73. P.449.
Abraham S., Dileep. 1976. Somatic cell abnormalities induced by water extracts of Gloriosa
superba. //Nucleus (India). Vol.19. P.17-20
Adam Z.M, Rashad Th. 1984 Cytological effects of water extracts of medicinal plants. 1.
Influence of Ammi majus on root tip of Vicia faba. //Cytologia. Vol.49. P. 265-271
Adams C.M, Hutchinson T.C. 1987. Comparative abilities of leaf surfaces to neutralize acid
raindrops. II. The influence of leaf wetability, leaf age and rain duration on changes in droplet pH
and chemistry on leaf surfaces. //New Phytol. Vol. 106. P.437-456.
Adams D.O, Yang S.F. 1981. Ethylene the gaseous plant hormone: mechanism and regulation of
biosynthesis. //Trends Biochem Sci. Vo;. 6. P.161-164
Adkins S.W., Shiraishi T., McComb J.A. 1990. Rice callus physiology- identification of volatile
emissions and their effects on culture growth. //Physiol Plant. Vol. 78.P.526-531
Agnihotri V.P, Vaartaja O. 1969. Seed exudates from Pinus resinosa and their effect on growth
and zoospore germination of Pythium afertile. //Can J Bot. Vol.46.P.1135-1141
Akazawa G., Hara-Nishimura I. 1985. Topographic aspects of biosynthesis extracellular secretion
and intracellular storage of proteins in plant cells. //Annu Rev Plant Physiol. Vol.36. P.441-472
Aliotta,G. and Cafiero,G. 1999. Biological properties of rue (Ruta graveolens L.). Potential use in
sustainable agricultural systems. //In: Principles and Practices in Plant Ecology. Allelochemical
Interactions. Inderjit, K.M.M.Dakshini, and C.L.Foy, ed. Pp. 551-563. Boca Raton: CRC Press.
van Alstyne, K.L., Nelson, A.V., Vyvyan J.R., and Cancilla D.A. 2006. Dopamine functions as an
antiherbivore defense in the temperate green alga Ulvaria obscura.//Oecologia. Vol.148. P.304311
Altenburger, R., Matile, P. 1988. Circadian rhythmicity of fragrance emission in flowers of Hoya
carnosa R.Br.//Planta. Vol. 174.P. 248-252.
340
ALTin flowers. Plant 180:194-197.ER, R., and MATILE, P. 1990. Further observations on
rhythmic emission of fragrance
Altenburger, R., Matile, P. 1990. Further observation on rhythmic emission of fragrance in
flowers.//Planta. Vol. 180.P. 194-197.
ers. Plant 180:194-197.
Anderson, A., Merker, A., Nilsson, P., Sorensen, H. and Aman, P. 1999. Chemical composition
of the potential new oilseed crops Barbarea vulgaris, Barbarea verna and Lepidium campestre.
//Journal of Science of Food and Agriculture Vol. 79. P. 179-186.
Arneth, A.; Monson, R. K.; Schurgers, G.; Niinemets, Ü.; Palmer, P. I. 2008. Why are estimates
of global isoprene emissions so similar (and why is this not so for monoterpenes)? //Atmospheric
Chemistry and Physics, Vol. 8. N 16, P. 4605 - 4620.
Amoros M, Durand G.1964. Liberation de diverses substances par des graines de legumineuses
au cour de leur imbibition. Note preliminaire. //Ann Inst Pasteur F. 3 (suppl). S. 79-85
Amthor J.S. 1986. An estimate on the "cost" of nutrient leaching from forest canopies by rain.
//New Phytol Vol.102. P.359-364
Anderson D.M.W, McDougall T.J.1985. The proteinaceous components of the gum exudates
from some phyllodinous Acacia species. //Phytochemistry.Vol. 24. P.1237-1240
Anderson D.M.W., Hendrie A., Munro A.C. 1972. The amino acid and amino sugar composition
of some plant gums. //Phytochemistry Vol.11. P.733-736
Anet E, Lythgoe B, Silk M.N, Trippett S.1953. Oenanthotoxin and cicutotoxin. Isolation and
structure. //J Chem Soc. P.309-322
Aniszewski, T. 2007. Alkaloids – secret of life : alkaloids chemistry, biological significance,
applications and ecological role. Amsterdam : Elsevier.
Antal, T.K., Volgusheva, A.A., Kukarskih, G.P., Krendeleva, T.E., Rubin, A.B. 2009.
Relationships between H2 photoproduction and different electron transport pathways in sulfurdeprived Chlamydomonas reinhardtii //International Journal of Hydrogen Energy, Vol.34, P.
9087-9094.
Antal T. K., Krendeleva T. E., Pashchenko V. Z., Rubin A. B., Stensjo K., Tyystjärvi E.,
Carpentier R., Allakhverdiev S. I. 2010. Review. Photosynthetic hydrogen production:
mechanisms and approaches //In: “State of the Art and Progress in Production of Biohydrogen”
(Azbar, N., Levin, D., eds.). Bentham Science. Bussum, Netherlands.
Apelbaum A., Vinkler C., Sfakiotakis E., Dilley D.R. 1984. Increased mitochondrial DNA and
RNA polymerase activity in ethylene-treated potato tubers. //Plant Physiol. Vol.76. P. 461-464
Archer B.L., and Audley B.G. 1973. Rubber, gutta percha and chicle. In : Photochemistry. V.2.,
Ed. Miller L.M. pp. 310-343. New York: Van Nostrand Reinhold Co.
Arens K, Arens T. 1970. Einflussen der Temperatur auf die Kutui kulare Exkretion von Kalium
Blottern von Coffea arabica. //Ber Dtsch Bot Ges/ Bd.83.S.501-504
341
Ariel A.M.R, Lemos-Pastrana A. 1980a. Quimiotaxis de Azospirillum lipoferum y Azospirillum
brasiliensis hacia exudados radiculares de gramineas. 1. Actividad de maiz trigo y sorgo. //Rev
Latinoamer Microbiol. Vol. 22. P131-135
Ariel A.M.R., Lemos-Pastrana A. 1980b. Quimiotaxis de Azospirillum lipoferum y Azospirillum
brasiliensis hacia exudados radiculares de gramineas. II. Accion de los aminoacidos contenidos
en exudados radiculares de gramineas. //Rev Latinoamer Microbio. Vol.22. P.137-142
Arisz W.H., Gamphuis I.J., Hakens H., van Tooren A.J. 1955. The secretion of the salt glands of
Limonium latifolium. //Acta Bot Neerl. Vol. 4,P. 322-338
Armbruster W.S., Keller S., Matsuki M., Clausen T.P. 1989. Pollination of Dalechampia
magnoliifolia (Euphorbiaceae) by male Euglossine bees. //Amer J Bot/ Vol. 76. P.1279-1285
Armstrong W. 1979. Aeration in higher plants.//In: Advances in Botanical Research, Woolhouse
HW (ed) Academic Press, New York, Vol 7. P. 225-332.
Armstrong J., Armstrong W. 1991. A convective Through-flow of gases in Phragmites australis
(Cav)Trin. Ex Steud. //Aquat.Bot. Vol. 39. N 1-2, P. 75-88/
Arnason J.T., Swain T., Wat C.K., Graham E.A., Partington S.,Towers G.H.N, Lam J. 1981.
Mocquito larvicidal activity of polyacetylenes from species in the Asteraceae. //Biochem Syst
Ecol. Vol. 9. P. 63-68.
Arnason J.T., Towers G.H.N., Philogene B.J.R.,.Lambert J.D.H. 1989. Role of natural
photosensitizers in plant resistance to insects. //In: Plant Resistance to Insects. Hedin P.A (ed)
Amer. Chem.Soc. Washington.(183 rd Meeting of Amer. Chem.Soc.,Las Vegas, March 28April,1982. ACS Symp.Ser.vol 208). pp.139-151
Arneth, A.; Niinemets, Ü.; Pressley, S.; Bäck, J.; Hari, P.; Karl, T.; Noe, S.; Prentice, I. C.; Serça,
D.; Hickler, T.; Wolf, A.; Smith, B. 2007. Process-based estimates of terrestrial ecosystem
isoprene emissions: incorporating the effects of a direct CO2-isoprene interaction. //Atmospheric
Chemistry and Physics, Vol.7, P. 31 – 53
Arneth, A.; Niinemets, Ü. 2010. Induced BVOCs: how to bug our models? //Trends in Plant
Science, Vol.15. N 3, P. 118 - 125.
Arny C.J., Pell E.J. 1986. Ethylene production by potato, radish and soybean leaf tissue treated
with simulated acid rain. //Environ and Exp Bot. Vol. 26. P. 9-15
Arriaga-Giner F.J., Wollenweber E., Hradetzky D. 1986. New flavonoids from the exudate of
Baccharis bigelovii (Asteraceae).//Z Naturforsch. Bd.41. S: 946-948
Arriaga-Giner F.J., Rullkotter J., Peakman T.M., Wollenweber E. 1991. New triterpenes from the
frond exudate of the fern Notholaena rigida.//Z Naturforsch.Bd.46. P.507-512
Arthur J.J., Leone I.A., Flower F.B. 1985. The response of tomato plants to simulated landfill gas
mixtures. //J Environ Sci and Health. Vol. A20. P. 913-925
Asakawa Y.,Wollenweber E. 1976. A novel phenolic acid derivative from buds of Populus
lasiocarpa. //Phytochemistry. Vol. 15. P. 811-812
342
Asakawa Y, Takemoto T, Wollenweber E, Aratani T. 1977. Lasiocarpin A, B and three novel
phenolic triglycerides from Populus lasiocarpa. //Phytochemistry. Vol. 16. P. 1791-1795
Ascensao L, Pais M.S.S. 1981. Ultrastructural aspects of secretory trichomes in Cistus
monspeliensis. //In: Components of Productivity of Mediterranean Climate Regions. Margaris
NS, Mooney HA (eds) the Hague Boston, London: Junk, P. 27-38 (Proc Int Symp, Kassandra,
Greece, September 13-15, 1980)
Ascensao L., Pais M.S. S. 1985. Differentiation et processus secreteur des trichomes d'Artemisia
campestris ssp. maritima (Compositae). //Ann Scinatur Bot et Biol Veget. Vol. 7. P.149-171
Ascensao L., Pais M.S.S. 1987. Glandular trichomes of Artemisia campestris (ssp. Maritima):
ontogeny and histochemistry of the secretory product. //Bot Gaz. Vol.148. P.221-227
Ascensao L., Marques N., Pais M.S.S.1995. Glandular trichomes on vegetative and reproductive
organs of Leonotis leonurus (Lamiaceae). //Annals of Botany, Vol. 75. P.619-626.
Asplund R.O. 1968. Monoterpenes: relationship between structure and inhibition of germination.
//Phytochemistry. Vol. 7. P.1995-1997
Atwell B.J., Greenway H. 1987. The relationship between growth and oxygen uptake in hypoxic
rice seedlings. //J Exp Bot. Vol.38. P. 454-465
Atwell B.J, Drew M.C, Jackson M.B. 1988. The influence of oxygen deficiency on ethylene
synthesis, 1-amino-cyclopropane-1-carboxylic acid levels and aerenchyma formation in roots of
Zea mays. //Physiol Plant. Vol. 72. P. 15-22
Baas P., Gregory M. 1985. A survey of oil cells in the Dicotyledons with comments on their
replacement by and joint occurrence with mucilage cells. //Isr J Bot. Vol. 34. P.167-168
Babu A.M, Menon A.R.S. 1990. Distribution of gum and gum-resin ducts in plant body: certain
familiar features and their significance. //Flora. Vol. 184. P. 257-261
Babu A.M., Shah J.J. 1987. Unusual tissue complexes formed in association with traumatic gum
cavities in the stem of Bombax ceiba L. //Ann Bot. Vol. 59. P. 293-299
Babu A.M., Nair G.M., Shah J.J. 1987. Traumatic gum-resin cavities in the stem of Ailanthus
excelsa Roxb. //IAWA Bull. Vol. 8. P.167-174
Bach M, Felling J. 1958. Effect of ethanol and auxins on the growth of unicellular algae. //Nature.
Vol. 182. P.1359
Backhaus R.A. 1985. Rubber formation in plants - a mini-review. //Isr J Bot. Vol. 34. P. 283-293
Bailey J.A. 1982. Mechanisms of phytoalexins accumulation. //In: Phytoalexins. Bailey JA,
Mansfield JW (eds) Glasgow, London : Blackie and Sons Ltd., pp 289-318
Baker D.A, Kallarackal J., Milburn J.A. 1990. Water relations of the banana. II. Physicochemical
aspects of the latex and other tissue fluids. //Aust J Plant Physiol. Vol. 17:. P. 9-77
343
Baker H., Baker I. 1973. Amino acids in nectar and their evolutionary significance. //Nature.
Vol.241. P.543–545
Baker H.G., Baker I. 1975. Studies of nectar-constitution and pollinator-plant coevolution. //In:
Coevolution of Animals and Plants. Gilbert E., Raven PH (eds), Austin and London: Austin and
London.pp 100-140
Baker H.G., Baker I. 1982. Chemical constituents of nectar in relation to pollination mechanisms
and phylogeny.//In: Biochemical Aspects of Evolutionary Biology, Nitecki MH (ed), Chicago,
London: University Chicago Press.pp. 131-171
Baker N.G., Baker I. 1983. A brief historical review of the chemistry of floral nectar.//In: The
Biology of Nectaries. Bentley B, Elias T (eds). New York: Columbia University Press, pp 126152
Bakker M.E.,Gerritsen A.F. 1990. Ultrastructure and development of oil idioblasts in Annona
muricata L. //Ann Bot. Vol. 66. P. 673-686
Balaghi, S., Mohammadifar, M.A.and Zargaraan, A. 2010. Physicochemical and Rheological
Characterization of Gum Tragacanth Exudates from Six Species of Iranian Astragalus.//Food
Biophysics. Vol.5/N 1. P. 59-71
Balandrin, M. F., Klocke, J. A., Wurtele, E.S. and. Bollinger, W. H 1985. Natural plant
chemicals: Sources of industrial and medicinal materials. //Science. Vol.228. P. 1154-1160.
Baldwin I.T. 1989. Mechanism of damage-induced alkaloid production in wild tobacco. //J Chem
Ecol. Vol. 15. P. 1661-1680
Balsamo R.A., Adams M.E. and Thomson W.W. 1995. Electrophysiology of the salt glands of
Avicennia germinans.//J.Plant Sci. Vol. 156. N 5.P. 658-667.
Bandyopadhyay R. 1982. Inhibition of acetylcholinesterase by permethrine and its reversion by
acetylthiocholine. Biol. Vol. 20. P. 488-491
Bao W, O'Malley DM, Sederoff R.R. 1992. Wood contains a cell-wall structural protein. //Proc
Natl Acad Sci USA Vol.89. N 14, P. 6604-6608. A pine-extensin-like protein is localized in
metabolic wood and xylem of loblolly pine Pinus taeda L.
Barber D.A., Gunn K.B. 1974. The effect of mechanical forces on the exudation of organic
substances by the roots of cereal plants grown under sterile conditions. //New Phytol. Vol.73. P.
39-45
Barber D.A., Ebert M., Evans N.T.S. 1962. The movement of
plants.//J Exp Bot. Vol.13. P. 397-403
15
O2 through barley and rice
Barber J. 1984. Further evidence for the common ancestry of cytochrome b-c complexes. //Trends
Biochem Sci. Vol. 9. P. 209-210
Baringa M. 1993. Secrets of secretion revealed. //Science, Vol/ 260. N 5107, P.487-489.
Barmore C.R., Briggs R.H. 1972. Ethylene diffusion through citrus leaf and fruit tissue. //J Amer
Soc Hort Sci. Vol. 97. P.24-27
344
Barta A.L. 1984. Ethanol synthesis and loss from flooded roots of Medicago sativa L. and Lotus
corniculatus. //Plant Cell and Environ. Vol. 7. P.187-191
Barz W. 1969. Stoffwechsel aromatscher pflanzeninhaltstoffe.1.Uber den umasatz von
isoflavonen und cumostennen in Cicer arietinum L.und Phaseolus aureus Roxb.//Z Naturforsch
/Teil B 24 b. P. 234-239.
Battey N. H., James N. C., Greenland A. J., and Brownlee C. 1999. Exocytosis and
Endocytosis.//Plant Cell, Vol. 11, P.643-660.
Bauer K., Seiler W., Giehl H. 1979. CO-Production hoherer Pflanzen an naturlichen Standorten
CO. //Ztschr. Pflanzenphysiol. Bd. 94. P. 219-230
Baziramakenga, R., Leroux, G. D., Simard, R.R., Nadeau, P. 1997. Allelopathic effects of
phenolic acids on nucleic acid and protein levels in soybean seedlings. //Canadian Journal of
Botany, Vol. 75. N 3. P. 445-450,
Beale M.H. 1991. The biosynthesis of C -C terpenoid compounds. //J Agr and Food Chem. Vol.
39. P. 387-407.
Beardsell D.V., Williams E.G., Knox R.B. 1989. The structure and histochemistry of the nectary
and another secretory tissue of the flowers of Tryptomene calycina (Lindl), Stapf (Myrtaceae).
//Aust J Bot. Vol. 37. P. 65-80
Beaumont J., Cutler D.F., Reynolds T., Vaughan J.G. 1985. The secretory tissue of aloe and their
allies.//Isr J Bot. Vol. 34. P.265-282
Becker M., Kerstiens G., Schonherr J. 1986. Water permeability of plant cuticles: permeance,
diffusion and partition coefficients. //Trees, Vol.1. P.54-60
Beckman C.N., Mueller W.C., McHardy W.E. 1972. The localization of stored phenols in plant
hairs. //Physiol Plant Pathol. Vol. 2. P. 69-74
Bednarek S.Y., Raikhel N.V. 1992. Intracellulasr trafficking of secretory proteins. //Plant
Molecular Biology., Vol.20., N 1., P.133-150.
Bednarska E, Tretyn A. 1989. Ultrastructural localization of acetylcholin- esterase activity in the
stigma of Pharbitis nil. //Cell Biol Int Reps. Vol.13. P.275-281
Berhow, M.A., and Vaughn, S.F. 1999. Higher plant flavonoids: Biosynthesis and chemical
ecology. //In: Inderjit, K.M.M.Dakshini, and C.L.Foy, ed. Principles and Practices in Plant
Ecology. Allelochemical Interactions. Inderjit, K.M.M.Dakshini, and C.L.Foy, ed Pp, 423438.Boca Raton: CRC Press.
Biedinger U, Schnabl H.1991. Ethane production as an indicator of the regeneration potential
(Helianthus annuus L).//J. Plant Physiol, Vol. 138. P. 417-420
Belin-Depoux M, 1987. Biological aspects of folia nectaries and hydathodes in tropical plants.
//Abstr 14th Int Bot Congr. Berlin-Dahlem Bot Garden, West Berlin, p 240
Bell E.A.1972. Toxic amino acids in Leguminosae.//In: Photochemical Ecology. Harborne JB
(ed) London: Academic Press, pp 163-178
345
Bell A.A., Stipanovic R.D., Elzen G.W., Williams H.J.Jr. 1987. Structural and genetic variation
of natural pesticides in pigment glands of cotton (Gossypium).//In: Allelochemical role in
Agriculture and Forestry. Washington;Amer Chem Soc (ACS Symp Ser Vol 330) pp 477-490
Ben-David A., Bashan Y., Okon Y. 1986. Ethylene production in pepper (Capsicum annuum)
leaves infected with Xanthomonas campestris pv. vesicatoria. //Physiol and Mol Plant Pathol.
Vol. 29. P.305-316
Benedict C.R. 1983. Biosynthesis of rubber. //In: Biosynthesis of Isoprenoid Compounds. Porter
JW, Spurgeon SL (eds) New York: Wiley, Vol 2 pp 355-369
Bennett M,K, Scheller R.H. 1993. The molecular machinery for secretion is converted from yeast
to neurons. //Proc Natl. Acad. Sci USA, Vol.90, N 7, P.2559-2563.
Bentrup F.W. 1979. Reception and transduction of electrical and mechanical stimuli.//In:
Physiology of Movements.Haupt W, Feinleib M.E.(eds (Encyclopedia of Plant Physiology, New
Ser Vol 7). Berlin Heidelberg New York : Springer-Verlag, pp 42-70
Benz J., Rudiger W. 1981. Incorporation of 1- C-isopentenyldiphosphate, geraniol and farnesol
into chlorophyll in plastid membrane fractions of Avena sativa L.//Zschr. Pflanzenphysiol. Vol.
102. P.95-100
Bird D. A.,. Franceschi V. R and Facchini P. J. 2003. A tale of three cell types: Alkaloid
biosynthesis is localized to sieve elements in opium poppy.//The Plant Cell, Vol. 15, P.26262635,
Berenbaum M. 1985. Brementown revisited: interactions among allelochemicals in plants.//In:
Chemically Mediated Interactions between Plants and other Organisms. Recent Adv
Phytochemistry Vol 19) pp 139-169 Cooper-Driver GA, Swain F, Conn EE (eds). New
York,London : Plenum Press
Berger R.G, Akkan Z, Drawert F. 1990. The essential oil of Coleonema album (Rutaceae) and of
a photomixotrophic cell culture derived thereof. //Z Naturforsch Bd. 45C. P.187-195
Berlin J, Whitte L., Schubert W., Wray V. 1984. Determination and quantification of
monoterpenoids secreted into the medium of cell cultures of Thuja occidentalis. //Phytochemistry.
Vol.23. P.1277-1279
Bernard-Dagan C, Pauly G, Marpeau A.L, Gleizes M, Carde J.P, Barachat P. 1982. Control and
compartmentation of terpene biosynthesis in leaves of Pinus pinaster. //Physiol Veget/ Vol/ 20, P.
775-795
Bernardello L.M, Galetto L., Juliani H.R 1991. Floral nectar, nectary structure and pollinators in
some Argentinean Bromeliaceae. //Ann Bot Vol. 67: P.401-411
Beauchamp, J.; Wisthaler, A.; Hansel, A.; Kleist, E.; Miebach, M.; Niinemets, U.; Schurr, U.;
Wildt, J. 2005. Ozone induced emissions of biogenic VOC from tobacco: relationships between
ozone uptake and emission of LOX products. Plant, Cell and Environment, 28(10), 1334 - 1343.
Bertin, C., Yang, X., and Weston, L. A. 2003. The role of root exudates and allelochemicals in
the rhizosphere.//Plant and Soil. Vol. 256. P.67–83.
346
Beyer E.M. Jr, Morgan P.W, 1970. A method for determining the concentration of ethylene in the
gas phase of vegetative plant tissues. //Plant Physiol. Vol.46. P.352-354
Bhaumic Ch (Mondal), Datta P.C. 1989. Hormonal effect of mentholic gland initiation. //Ind J
Biol/ Vol. 21. P. 55-57
Bicchi C., D'Amato A., Frattini C., Nono G.M., Cappelletti E., Caniato R. 1985. Analysis of
essential oils by direct sampling from plant secretory structures and capillary gas
chromatography. //J High Resol Chromagr and Chromatogr Comm. Vol. 8. P. 431-435
Bieleski R.L., Redgwell R.J.1980. Sorbitol metabolism in nectaries from flowers of Rosaceae.
//Aust J Plant Physiol. Vol. 7. P, 15-25
Billings W.D., Godfrey P.J. 1967. Photosynthetic utilization of internal carbon dioxide by
hollow-stemmed plants.//Science Vol.158. P. 121-123
Bisson M.M.A. and Groth, G. 2010. New insight in ethylene signalling: autokinase activity of
ETR1 modulates the interaction of receptors and ENR2. //Molecular Plant Vol. 1. P. 1-8.
Blackbourn H.D., Battey N.H. 1993. Annexin-mediated secretory vesicle aggregation in plants.
//Physiologia Plantarum., Vol.89., N 1., P. 11-26.
Bleecker A.B. and Kende H. 2000. Ethylene: a gaseous signal molecule in plants. //Annu. Rev.
Cell Dev. Biol. Vol. 10. P.1-18.
Bloudeau R. 1966. Elimination de substances organiques au cours de germination du colza
(Brassica napus oleifera). II. Vitamines du groupe B. //Bull Soc Bot Nord France Vol. 19. P.7278
Blust M.H., Hopkins, T.L. 1987. Olfactory responses of a specialist and a generalist grass hopper
to volatiles of Artemisia ludoviciana Nutt (Asteraceae). //J Chem Ecol. Vol. 13.P. 1893-1902
Bochler-Kohler B.A., Lapple, G., Hellman V., Boger P.1982. Paraquat-induced production of
hydrocarbon gases. //Pestic Sci. Vol. 13. P.323-329
Bohlman F., Bukhardt T., Zdero C. 1973. Naturally Occurring Acetylenes. New York: Academic
Press,
Bohlman F. 1988. Naturally occurring acetylenes. //In : Chemistry and Biology of Naturrallyoccurring Acetylenes and Releted Compounds. Lam J,Breteler H, Arnason T,Hansen L (eds)
Amsterdam/(NOARC).Elsevier,:.pp 1-19
Boivin C., Malpica C.,Rosenberg C., Denarie J. 1989. Metabolic signals in the rhizosphere:
catabolism of calystegins and trigonelline by Rhizobium melilotti. //In:Signal Molecules in Plants
and Plant-Microbe Interactions. Lugtenberg B.J.J.(ed) Berlin Heidelberg: Springer-Verlag,:
(NATO Ser.vol H 36). P. 401-407
Boller,T. 1995. Chemoperception of Microbial Signals in Plant Cells.//Annu. Rev. Plant Physiol.
and Plant Mol. Biology. Vol. 46: 189-214
Bolton E.F., Erickson A.E. 1970. Ethanol concentration in tomato plants during soil flooding.
//Agron J. Vol. 62. P.220-226.
347
Bondarz T., Cierniac J. 1983. Extracellular excretions of algae as a factor regulating the growth of
algae cultures. //Oceanologie, Vol.17, P.19-20.
Bonner J. 1965. The isoprenoids. //In: Biochemistry of Plants. Bonner J, Varner JE (eds) New
York San Francisco London: Academic Press, P. 665-692
Bopaiah B.M., Shetty H.S., Nagaraja K.V. 1987. Biochemical characterization of the root
exudates of coconut palm. //Curr Sci. Vol. 56. P. 832-833
Borchert, R. 1984. Functional anatomy of the calcium-excreting system of Gleditsia triacanthos
L. //Bot. Gaz. Vol. 145. P.474-482
Borg-Karlson, A.-K., Groth., I., Agren, L., and Kullenberg, B. 1993. Form-specific fragrances
from Ophrys insecticifera L.(Orchidaceae) attract species of different pollinator genera. Evidence
ofr sympatric speciation? //Chemoecology Vol. 4, N 1. P.39-45
Borg-Karlson, A.K., Valterova, I., and Nilsson, L.A. 1994. Volatile compounds from flowers of
six species in the family Apiaceae: bouquets for different pollinators? //Phytochemistry. Vol.35 N
1. P.111-119.
Borgkarlson E., Englund F., Unelius C R. 1994b. Dimetyl oligosulphides, major volatiles released
from Sauromatum guttatum and Phallus impudicus. //Phytochemistry. Vol.35, N 2. P. 321-324.
Borner H. 1959. The apple replant problem.1 The excretion of phlorizin from apple root residues.
//Contrib Boyce Thompson Inst. Vol.20. P. 39-56
Borner H. 1960. Liberation of organic substances from higher plants and the soil sickness
problem. //Bot Rev. Vol. 26. 393-424
Boulter D., Ieremy I.I., Wilding M. 1966. Amino acids liberated into the culture medium by pea
seedling root. //Plant and Soil. Vol. 24. P.121-127
Bouzayen M., Latche A., Pech J.C., Alibert G. 1986/ Involvement of vacuoles in ethylene
metabolism in plant cells.//In: Plant Vacuoles. Marin B (ed). New York,London: Plenum Press,
pp 449-454
Bovey R.W., Diaz-Colon J.D. 1969. Occurrence of plant growth inhibitors in tropical and
subtropical vegetation. //Physiol Plant Vol. 22. P. 253-259
Brachet J., Cosson L. 1986. Changes in the total alkaloid content of Datura innoxia Mill.
subjected to salt stress. //J Exp Bot. Vol 37. P.:650-656
Brandazza A, Angeli S, Tegoni M, Cambillau C, Pelosi P.2004. Plant stress proteins of the
thaumatin-like family discovered in animals. //FEBS Lett. Vol. 572. N 1-3. P. 3-7.
Branscheidt, P. 1930. Zur Phisiologie der Pollenkeimung und ihrer experimentellen
Beeinflussung. //Planta. Bd.11. S. 368 - 456.
Breauv P., Joshi Y.C., Dwivedi R., Snehi B.A., Bal A.R., Qader A. 1983. Salt excretion by glands
in Diplachne fusca (Linn). ///Ind J Plant Physiol. Vol.26. P. 203-208
348
Brewin N.J. 1991. Development of the legume root nodule.//Annu. Rev. Cell. Biol. Vol. 7. P.
191-226
Brindle P.A., Threifall D.R. 1983. The metabolism of phytoalexins. //Biochem Soc Trans Breteler
H, Arnason T, Hansen L (eds) Chemistry and Biology of NaturallyVol. 11. P. 516-522
Briske, D.D., Camp, B.J. 1982. Water stress increases alkaloid concentrations in threadleaf
groundsel (Senecio longilobus).//Weed Sci. Vol. 30 P. 106-108.
Broglie K.E., Gaynor J.J., Broglie R.M. 1986. Ethylene-regulated gene expression: Molecular
cloning of the genes encoding an endochitinase from Phaseolus vulgaris. //Proc Natl Acad Sci
USA. Vol. 83. P.6820-6824
Brooks C.J.W., Watson D.G., Freer I.M. 1986. Elicitation of capsidiol accumulation in suspended
callus cultures of Capsicum annuum. //Phytochemistry. Vol. 25. P.1089-1092
Brouillet L., Bertrand C., Cuerrier A., Barabe D. 1987. Les hydathodes des generes Begonia et
Hillebrandia (Begoniaceae). //Can J Bo. Vol.65. P. 34-52
Brown J.T., Hegarty P.K., Charlwood B.V. 1987. The toxicity of monoterpenes to plant cell
cultures. //Plant Sci. Vol.48. P.195-201
Brown P.H., Brodl M.R.1988. Hormonal and heat-stress regulation of protein synthesis in the
aleurone layers of barley seeds. //BioEssays. Vol. 8. P.199-202
Brüne B., Schmidt K.U., Ullrich V. 1990. Activation of soluble guanylate cyclase by carbon
monooxide and inhibition by superoxide anion. //Eur J Biochem. Vol.192. P.683-688
Bucher J.B. 1982. Einfluss von SO2 auf terpen-emissionen von Kiefern (Pinus silvestris L.). //In:
Materials of the XII Int Arbeitstagung fortlicher Rauchschadenssachverstandiger. IUFRO, Oulu,
pp 1-4
Budantsev, A. Yu., and Roshchina, V.V. 2007. Cholinesterase activity as a biosensor reaction for
natural allelochemicals: Pesticides and pharmaceuticals. //In: Cell Diagnostics.(Eds.
V.V.Roshchina and S.S. Narwal). pp.127-146. Enfield, Jercey, Plymouth: Science Publisher.
Burgoyne R.D. 1992. Trimetric G-proteins in Golgi transport. //Trends in Biochem.Sci. Vol. 17:
N 3, P.87-88.
Buttery R.G., Kamm J.A., Ling L.C. 1982. Volatile components of alfalfa flowers and pods. //J
Agr Food Chem. Vol. 30. P.739-742
Buvat R.1989. Ontogeny, cell differentiation and structure of vascular plants. Berlin Heidelberg
New York Springer,:
Buzniko, G.A., Shmukler, Y.B., and Lauder, J.M. 1996. From oocyte to neuron: do
neurotransmitters function in the same way throughout development? //Cell Mol. Neurobiol.
Vol.16. P. 537–559
Byers R.E., Baker L.R., Sell H.M., Herner R.C., Dilley D.R. 1972. Ethylene: a natural regulator
of sex expression of Cucumis melo L. //Proc Natl Acad Sci USA. Vol. 69. P.717-720
349
Cabral, M.E.S., Fortuna, A.M., de Riscala, E.C., Catalan, C.A.N. and Sigstad, E.E. 2008.
Allelopathic activity of Centaurea diffusa and Centaurea tweediei: Effects of cnicin and
onopordopicrin on seed germination, phytopathogenic bacteria and soil. //Allelopathy Journal
Vol. 21. P. 183-190.
Camacho L., Malhó R. 2003. Endo/exocytosis in the pollen tube apex is differentially regulated
by Ca2+ and GTPases. //J Exp Bot. Vol. 54. P. 83–92.
Camara B.1984. Terpenoid metabolism in plastids. 1. Sites of phytoene synthetase activity and
synthesis in plant cells. //Plant Physiol. Vol. 74.P.112-116
Caniato R., Cappelletti E.M. 1984. Localizazione dei lattoni sesquiterpenici e degliidroperossidi
in Liriodendron tulipifera L. //Giorn Bot Ital. Vol.118 (suppl 2). P.351-352
Cappelletti E.M., Caniato R., Appendino G. 1986. Localization of the cytotoxic
hydroperoxyeudesmanolides in Artemisia umbelliformis. //Biochem Syst Ecol. Vol.14. P.183-190
Carr S.G.M., Carr D.J., Milkovits L. 1970. Oil glands and ducts in Eucalyptus L' Herit. III. The
flowers of series Corymbosae (Bent.) Maiden. //Aust J Bot., Vol.18. N 3. P. 313-333.
Carter C., Thornburg R.W. 2000. Tobacco nectarin I. Purification and characterization as a germinlike, manganese superoxide dismutase implicated in the defense of floral reproductive tissues. //J
Biol Chem. Vol. 275: P. 36726-33
Carter C., Thornburg R.W. 2003. The nectary-specific pattern of expression of the Nectarin I gene is
regulated by multiple promoter elements. //Plant Mol Biol Vol. 51. P. 451-457
Carter C., Thornburg R.W. 2004a. Is the nectar redox cycle a floral defense against microbial
attack? //Trends in Plant Science. Vol. 9. P. 320–324.
Carter C.J., Thornburg R.W. 2004b. Nectarin V is a flavin-containing berberine bridge enzyme-like
protein with glucose oxidase activity. //Plant Physiol Vol. 134. P. 460-469
Carter C., Thornburg R.W. 2004c. Nectarin III is a bifunctional enzyme with monodehydroascorbate
reductase and carbonic anhydrase activities. //Plant Mol Biol Vol. 54. P. 415–425
Carter C., Graham R.A., Thornburg R.W. 1999. Nectarin I is a novel, soluble germin-like protein
expressed in the nectar of Nicotiana sp. //Plant Mol Biol Vol. 41. P.207-212.
Carter C., Shafir S., Yehonatan L., Palmer R.G., Thornburg R. 2006. A novel role for proline in
plant floral nectars. //Naturwissenschaften. Vol. 93. P. 72–79.
Carter C., Healy R., O’Tool N.M., Naqvi S.M., Ren G., Park S., Beattie G.A., Horner H.T.,
Thornburg R.W. 2007. Tobacco nectaries express a novel NADPH oxidase that is implicated in the
defense of floral reproductive tissues against microorganisms. //Plant Physiol Vol. 143. P.389-399
Carter C.D., Gianfagna T.J., Sacalis J.N. 1989a. Sesquiterpenes in glandular trichomes of a wild
tomato species and toxicity to the Colorado potato beetle. //J Agr Food Chem/ Vol. 37. P. 14251428
350
Carter C.D., Sacalis J.N., Gianfagna T.J. 1989b. Zingiberene and resistance to Colorado potato
beetle in Lycopersicon hirsutum f.hirsutum. //J Agr Food Chem. Vol.37. P. 206-209
Carter C.J., Bednarek S.Y., Raikhel N.V. 2004. Membrane trafficking in plants: new
discoveries and approaches. //Curr Opin Plant Biol. Vol. 7. P.701-707.
Chaboud A., Rougier M. 1984. Identification and localization of sugar components of rice (Oryza
sativa L) root cap mucilage. //Plant Physiol. Vol. 116. P.323-330
Chameides W.L., Lindsay R.W., Richardson J., Kiang C.S. 1988. The role of biogenic
hydrocarbons in urban photochemical smog: Atlanta as a case study. //Science Vol.241. P.14731475
Chang L.A., Hammett L.K., Pharr D.M. 1983. Internal gas atmospheres, ethanol and leakage of
electrolytes from a flood-tolerant and a flood-susceptible sweet potato cultivar as influenced by
anaerobiosis. //Can J Bot. Vol. 61. P.3399-3404
Changeux J.P.,Devillers-T. A., Chemouilli P. 1984.Acetylcholine receptor: An allosteric protein.
//Science. Vol. 225. P. 1335-1345
Chapman D.J., Tocher R.D. 1966. Occurrence and production of carbon monooxide in some
brown algae. //Can J Bot. Vol. 44. P.1438-1442
Chappelle E.W., Krall A.R. 1961. Carbon monooxide fixation by cell-free extracts of green
plants. //Biochim Biophys Acta Vol. 49. P.578-580
Char, M.B.S. and Bhat, S.S. 1975. Antifungal activity of pollen. //Naturwissenschaften. Bd.62. N
11. S. 536.
Char, M.B.S. 1977. Pollen Allelopathy. //Naturwissenschaften. Bd.64. S.489-490.
Charlwood B.V., Hegarty P.K., Charlwood K.A. 1986. The synthesis and biotransformation of
monoterpenes by plant cells in culture. //In: Secondary Metabolism in Plant Cell Cultures. Morris
P, Scragg AH,Stafford A., Fowler MW (eds). Cambridge: Cambridge University Press, pp 15-34
Charriere-Ladreix Y. 1977. La secretion flavonoique chez Populus nigra L signification,
functionelle des remainiements ultrastructuraux glandulaires. //Physiol Veget. Vol 15. P.619-640
Chase W.W. 1934. The composition, quantity and physiological significance of gases in tree
stems. //Minn Agr Exp Station Techn Bull p 99
Chauhan, S.V.S., Gaur, S. and Rana, A. 2005. Effects of weeds pollens on the germination of
crops pollens. //Allelopathy Journal Vol.15. P. 295-304.
Chee Kok Chin, Chaim F. 1977. Ursurge in respiration and peroxide formation in potato tubers as
influenced by ethylene, propylene and cyanide. //Plant physiol. Vol. 59. P.515-518
Cheong J.J., Hahn M.G. 1991. A specific, high-affinity binding site for the hepta-β-glucoside
elicitor exist in soybean membranes. //Plant Cell Vol.3. P.137-147
Cheong J.J., Birberg W., Ftgedi P., Pilotti A., Garegg P.J., Hong N., Ogawa T., Hahn M.G. 1991.
Structure-activity relationships of oligo-β-glucoside elicitors of phytoalexin accumulation in
soybean. //Plant Cell Vol.3. P. 127-136
351
Chiba H., Takahachi N., Kitabatake N., Sasaki R. 1979. Enzymatic improvement of food flavor.
III. Oxidation of the soybean protein-bound aldehyde by aldehyde dehydrogenase. //Agr Biol
Chem. Vol. 43. P.1891-1897
Cholodny N. 1932. Zur Kenntnis der durch das regnerische Wetter Verussachen Ertrog sabnahe
bei Getreidearten. //Ber Dtsch Bot Ges. Vol.50. P. 562-570
Chou C.H. 1989. Allelopathic research of subtropical vegetation in Taiwan. IV. Comparative
phytotoxic nature of leachate from four subtropical grasses. //J Chem Ecol. Vol. 15. P.2149-2159
Chrestin H., Gidrol X., Pean M., Marin B. 1986. DmH -controlled reversible fluxes of H and
Calcium at the tonoplast but quasi-total citrate sequestration within the intact vacuoles from the
latex cells of Hevea brasiliensis. Implications in the production of natural rubber. //In: Plant
Vacuoles. Their Importance in Solute Compartmentation in Cells and Their Applications in Plant
Biotechnology. Marin B (ed) (NATO ASi Ser A Vol 134). New York London : Plenum Press, pp
325-338
Chrispeels M.J. 1991. Sorting of proteins in the secretory system. //Annu Rev Plant Physiol.Plant
Mol Biol.Vol. 42. P. 21-53
Christensen L.P., Lam J. 1990. Acetylenes and related compounds in Cynareae. //Phytochemistry.
Vol. 29. P. 2753-2785
Chrominski A., Khan M.A., Weber D.J., Smith B.N. 1986. Ethylene and ethane production in
response to salinity stress. //Plant Cell and Environ. Vol. 9. P. 687-691
Churms S.C., Stephen A.M., Steyn C.B. 1986. Analytical comparison of gums from Acacia
hebeclada and other Gummiferae species. //Phytochemistry. Vol. 25. P.2807-2809
Cicerone R.J., Oremland R.C. 1988. Biogeochemical aspects of atmospheric methane. //Global
Biogeochem Cycles. Vol. 2. P. 299-327
Cirkovic, T.D., Bukilica, M.N., Gavrovic, M.D., Vujcic, Z.M., Petrovic, S. and Jankov, R.M.
1999. Physicochemical and immunologic characterization of low-molecular-weight allergoids of
Dactylis glomerata pollen proteins. //Allergy, Copenhagen Vol. 54. P. 128-134.
Clair-Maczulajtys D., Bory G. 1983. Les nectaries extrafloraux pedicelles chez l'Ailanthus
grandulosa. //Can J Bot. Vol. 61. P. 683-691
Clark, G.B., Roux, S.J. 1995. Annexins of plant cells.//Plant Physiol. Vol. 109. P. 1133-1139.
Clarkson D.T. 1974. Ion Transport and Cell Structure in Plants. London: McGraw-Hill Book
Company.
Cline S.D., Coscia C.J. 1989. Ultrastructural changes associated with the accumulation and
secretion of sanguinarine in Papaver bracteatum suspension cultures treated with fungal elicitor.
//Planta. Vol. 178. P. 303-314
Cockburn W., Ting I.P., Sternberg L.O. 1979. Relationships between stomatal behaviour and
internal carbon dioxide concentration in Crassulaceae acid metabolism plants. //Plant Physiol.
Vol.63. P. 1029-1032
352
Coleman J., Evans D., Hawes C. 1988. Plant coated vesicles. //Plant Cell and Environ. Vol. 11. P.
669-684
Coleman L.W., Hodges C.F. 1987. Ethylene biosynthesis in Poa pratensis leaves in response to
injury or infection by Bipolaris sorokiniana. //Phytopathology. Vol. 77. P. 1280-1283
Collet G.F. 1975. Exsudation racinaire d'enzymes. //Soc Bot Fr Coll Rhizosphere Vol.122. P :6175
Collier H.O.J., Chesher G.B. 1956. Identification of 5-hydroxytryptamine in the sting of the nettle
(Urtica dioica). //Brit J Pharmacol. Vol. 11. P.186-189
Collin H.A., Musker D., Britton G.1986. Flavor production in onion tissue culture. //In:
Secondary Metabolism in Plant Cell Cultures. Morris P,Scragg AH,Stafford A.,Fowler MW (eds).
Cambridge: Cambridge University Press, pp 54-62.
Collin H.A., and Britton G. 1993. Allium cepa L. (onion). //In: Biotechnology in Agriculture and
Forestry,vol,24 (Medical and Aromatic Plants. V.). Ed. Bajaj, Y.P.S. Berlin, Heidelberg:
Springer, pp. 23-40.
Conti, E., Salerno, G., Leombruni, B., Frati, F. and Bin, F. 2010. Short-range allelochemicals
from a plant–herbivore association: a singular case of oviposition-induced synomone for an egg
parasitoid. //J. Exp.Bot. Vol. 213. N 22. P. 3911-3919
Cook C.E., Whichard L.P., Turner B., Wall M.E., Egley G.H. 1966. Germination of witchweed
(Striga lutea Lour): Isolation and properties of a potent stimulant. //Science. Vol. 154. P.11891190
Cook C.E., Whichard L.P., Wall M.E., Egley G.H., Coggan P., Luhan P.A., McPhail A.T. 1972.
Germination stimulants. II. The structure of strigol - a potent seed germination stimulant for
witchweed (Striga lutea Lour). //J Amer Chem Soc. Vol.94. P.6198-6199
Corbineau, F., Engelmann, F., Come, D. 1990. Ethylene as an indicator of chilling injury in oil
palm (Elaeis guineensis Jacq.) somatic embryos.//Plant Science. Vol. 71. N 1., P.29-34.
Cordell. G. A. ed. The Alkaloids - Chemistry and Biology. 2011. Amsterdam: Elsevier,Volume
69, Pp. 1-609
Cori O.M. 1983. Enzymic aspects of the biosynthesis of monoterpenes in plants.
//Phytochemistry. Vol. 22. P.331-341.
Cornish K. 2001 a. Similarities and differences in rubber biochemistry among plant species.
//Phytochemistry. Vol. 57. P. 1123- 1134.
Cornish K. 2001 b. Biochemistry of natural rubber, a vital raw material, emphasizing biosynthetic
rate, molecular weight and compartmentalization, in evolutionary divergent plant species. //Nat.
Prod. Rep. Vol.18. P. 182-189.
Cortes F., Mateos S., Escalza P. 1987. Acetaldehyde induces mature endoreduplicated Allium
cepa root cells to divide. //Experientia. Vol. 43. P.205-206.
353
Сote, G.G. 2009. Diversity and distribution of idioblasts producing calcium oxalate crystals in
Diffenbachia seguine (Arceae). //American Journal of Botany. Vol. 96. N 7. P. 1245–1254.
Cotton C.M., Evans L.V., Gramshaw J.W. 1991 a. The accumulation of volatile oils in whole
plants and cell cultures of tarragon (Artemisia dracunculus).//J Exp Bot. Vol. 42. P. 365-375.
Cotton C.M., Gramshaw J.W., Evans L.V. 1991 b. The effect of a-naphtalene acetic acid (NAA)
and benzylaminopurine (BAP) on the accumulation of volatile oil components in cell culteres of
tarragon (Artemisia dracunculus). //J Exp Bot Vol.42. P. 377-386
Couet C.E., Crews C., Hanley A.B. 1996. Analysis, separation, and bioassay of pyrrolizidine
alkaloids from comfrey (Symphytum officinale). //Nat Toxins. Vol.4. N 4. P. 163-167.
Couillerot, J.P., Yu Young Byung. 1985. Exsudation recinaire de gibberellines lors de laculture
hydroponique de Lycopersicon esculentum Mill. //C R Acad Sci D. F. 301. S.99-102
Couto M.L., Lopez A.S., Costa J., Fevereiro M.P. 1994. Study of composition of extracellular
polypeptides during somatic embryogenesis in Medicago truncatula. //Cell Biology
International., Vol.18., N 5., P. 547.
Craker L.E. 1971. Ethylene production from ozone injured plants. //Environ Pollut. Vol. 1. P.
299-304
Cresti M., Keijzer C.J., Tiezzi A., Ciampolini F., Focardi S. 1986. Stigma of Nicotiana:
Ultrastructural and biochemical studies. //Amer J Bot. Vol. 73. P.1713-1722
Creutz C.E. 1992. The annexins and exocytosis. //Science. Vol. 258. N 5084, P.924-931.
Cross G.A. 1990. Glycolipid anchoring of plasma membrane proteins. //Annu Rev Cell Biol,
Vol.6, P.1-39.
Croteau R., Johnson M.A. 1983. Biosynthesis of terpenoids in glandular trichomes. //In: Biology
and Chemistry of Plant Trichomes. Rodriquez E, Hedley PL,Mehta I(eds). New York London :
Plenum Press. P. 133-185
Croteau R., Gurkewitz S., Johnson M.A., Fisk H.J. 1987. Biochemistry of oleoresinosis.
Monoterpene and diterpene biosynthesis in lodgepole pine saplings infected with Ceratocystis
clavigera or treated with carbohydrate elicitors. //Plant Physiol. Vol. 85. P.1123-1128
Croteau R., Miyazaki J.H., Wheeler C.J. 1989. Monoterpene biosynthesis: Mechanistic evaluation
of the geranyl pyrophosphate:(-)-endo-Fenchol cyclase from fennel (Foeniculum vulgare). //Arch
Biochem Biophys. Vol. 269. P.507-516
Cruz-Ortega, R. and Anaya, A.L. 2007. Biochemical approach to study oxidative damage in
plants exposed to allelochemical stress: A case study. //In: Cell Diagnostics (Eds. V.V.Roshchina
and S.S.Narwal). Pp. 117-126.: Enfield, Jersey (USA), Plymouth;:Science Publisher
Cruz-Ortega, R. and Anaya, A.L., Gavilanes-Ruiz, M., S. Sanchez Nieto N., and M. Jimenez
Estrada, M. 1990. Effect of diacetyl piquerol on H+-ATPase activity of microsomes from
Ipomoea purpurea. //Journal of Chemical Ecology . Vol. 16, N 7, P.2253-2261,
354
Culotta E. 1995. Will plants profit from high CO2? //Science. Vol. 268. N 5211. P. 654-656.
Curry K. J. 1987. Initiation of terpenoid synthesis in osmophores of Stanhopea anfracta
(Orchidaceae): A cytochemical study. //Am J Bot. Vol. 74. P. 1332-1338
Curry K.J., Mcdowell L.M., Stern W.L. 1989. Initiation of terpenoid synthesis in osmophores of
Gongora truncata (Orchidaceae): A cytochemical study. //Am J Bot. Vol. 76 (Suppl Pap Joint
Meet Can Bot Assoc Toronto, 6-10 Aug 1989. P.31
Curtis J.D., Lersten N.R. 1986. Hydathode anatomy of Potentilla palustris (Rosaceae). //Nord J
Bot. Vol. 6. P. 793-796
Curtis J.D., Lersten N.R. 1990. Internal secretory structures in Hypericum (Clusiaceae):
H.perforatum L and H.balearicum. //New Phytol. Vol. 114. P.571-580
Cutler, H.G. 1999. Potentially useful natural product herbicides from microorganisms. In:
Principles and Practices in Plant Ecology. Allelochemical Interactions. Inderjit, K.M.M.Dakshini,
and C.L.Foy, ed Pages 497-516. Boca Raton: CRC Press.
Dacey J.W.H. 1980. Internal winds in water lilies: An adaptation for life in anaerobic sediments.
//Science. Vol. 210. P.1017-1019
Dacey J.W.H. 1981. Pressurized ventilation in the yellow waterlily. //Ecology. Vol. 62. P. 11371147
Dacey J.W.H. 1987. Knudsen transitional flow and gas pressurization in leaves of Nelumbo.
//Plant Physiol. Vol. 85. P. 199-203
Dacey J.W.H., Klug M.J. 1979. Methane efflux from lake sediments through water lilies.
//Science. Vol.203. P.1253-1255
Dacey J.W.H., Klug M.J. 1982a. Tracey studies of gas circulation in Nuphar: O2 and CO2
transport. //Physiol Plant. Vol. 56. P. 361-366
Dacey J.W.H., Klug M.J. 1982b. Ventilation by floating leaves in Nuphar. //Am J. Bot. Vol. 69.
P. 999-1003
Dalbro S. 1955. Leaching of nutrients from apple foliage by rain. Proc XIV //Int Hort Congr.
Wegeningen, Vol 1 pp 770-778
D'Arcy-Lameta A. 1986. Study of soybean and lentil root exudates. II. Identification of some
polyphenolic compounds relation with plantlet physiology. //Plant and Soil. Vol. 92. P.113-123
Darvill A.G., Albersheim P. 1984. Phytoalexins and their elicitors: A defence against microbial
infection in plants. //Annu Rev Plant Physiol. Vol. 35. P. 243-275
Datta S.C., Ghatterrjce A.K.1980. Allelopatic potential of Polygonium orientale L in relation to
germination and seedling growth of weeds. //Flora. Vol. 169. P.456-465.
355
Datta SK, Muthukrishnan S, Van Loon LC. 1999. Occurrence and properties of plant
pathogenesis-related proteins. //In: Datta SK, Muthukrishnan S, eds, Pathogenesis-Related
Proteins in Plants. CRC Press, Boca Raton, FL, pp 1–19
Davis A., Peterson R., Shuel R. 1986. Anatomy and vasculature of the floral nectaries of Brassica
napus (Brassicaceae). //Canadian Journal of Botany. Vol.64.P.2508–2516.
Davis A.R., Fowke L.C., Sawhney V.K., Low N.H. 1996. Floral nectar secretion and ploidy in
Brassica rapa and B. napus (Brassicaceae). II. Quantified variability of nectary structure and
function in rapid-cycling lines. //Annals of Botany. Vol.77. P. 223–234.
Davis A.R., Pylatuik J.D., Paradis J.C., Low N.H. 1998. Nectar-carbohydrate production and
composition vary in relation to nectary anatomy and location within individual flowers of several
species of Brassicaceae. //Planta. Vol. 205. P.305–318.
Dean J.V., Harper J.E. 1989. Analysis of volatile nitrogen (NO and NO2) release from plants. //In:
Gases and Plant and Microbial Cells. Modern Methods of Plant Analysis. Linskens HF, Jackson
JP (eds).Berlin Heidelberg New York : Springer, Vol 9. pp 240-253
Debata A., Murthy K.S. 1983. Endogenous ethylene content in rice leaves during senescense.
//Ind J Plant Physiol. Vol. 26. P. 425-427.
De Camilli P. 1993. Exocytosis goes with a SNAP. //Nature, Vol.364, N 6436,P.387-388
Dell B., McComb A.J.1978a. Plant resins - their formation, secretion and possible functions. //In:
Advances in Botanical Research. Woolhouse HW (ed), London: Academic Press.Vol 6 pp 277316
Dell B., McComb A.J. 1978b. Biosynthesis of resin terpenes in leaves and glandular hairs of
Newcastelia viscida.//J Exp Bot. Vol. 29. P. 89-95
Dellacassa E., Soler E., Menendez P., Moyna P. 1990. Essential oils from Lippa alba (Mill) N.E.
Brown and Aloysia chamaedrifolia Cham (Verbenaceae) from Uruguay. //Flavour and Fragrance
J. Vol. 5. P.107-108
Dellarco V.L. 1988. A mutagenicity assessment of acetaldehyde. //Mutation Res. Vol.195. P.1-20
Delwiche C.C. 1970. Carbon monoxide production and utilization by higher plants. //Ann NY
Acad Sci. Vol. 174. P. 116-121
Deus-Neumann B., Zenk M.H. 1984. A highly selective alkaloid uptake system in vacuoles of
higher plants. //Planta. Vol. 162. P. 250-260
Deus-Neumann B., Zenk M.H. 1986. Accumulation of alkaloids in plant vacuoles does not
involve an ion-trop mechanism. //Planta. Vol. 167. P. 44-53
Di Cosmo F., Misawa M. 1985. Eliciting secondary metabolism in plant cell cultures. //Trends
Biotechnol. Vol. 3 P. 318-322
356
Dietz V.H., Wollenweber E., Favre-Bonvin J., Smith D.M.1981. Two flavonoids from the frond
exudate of Pityrogramma triangularis var triangularis. //Phytochemistry. Vol. 20. P. 1181-1182
Ding Jing., Shen Zhen-de. 1985. Cytokinins in root exudate of cotton plants. //Acta phytophysiol
Sin. Vol. 11. P. 249-259
Dinkelaker B., Rompeld V., Marschner H. 1989. Citric acid excretion and precipitation of
calcium citrate in the rhizosphere of white lupin (Lupinus albus L). //Plant Cell and Environ.
Vol.12. P.285-292
Distelbarth H., Kull U. 1985. Physiological investigations of leaf mucilages. II. The mucilage of
Taxus faccata L. and of Thuja occidentalis L. //Isr J Bot. Vol. 34. P.113-128
Djordjevic M.A., Redmond J.W., Batley M., Rolfe B.G. 1987. Clovers secrete specific phenolic
compounds which either stimulate or repress nod gene expression in Rhizobium trifolii. //EMBO
J. Vol. 6. P.1173-1179
Djordjevic M.A., Weinman J.J. 1991. Factors determining host recognition in the cloverrhizobium symbiosis. //Aust J Plant Physiol. Vol.18: N 5. P.543-557.
Dobson H.E.M. 1994. Floral volatiles in in insect biology. //Insect-Plant Interactions. Vol. 5, N.
1. P.47-81.
Dobson H.E.M., Bergström., J., Bergström, G., Groth I.1987. Pollen and flower volatiles in two
Rosa species. //Phytochemistry. Vol/ 26. P.3171-3173
Dobson H.E.M., Groth, I., and Bergström G. 1996. Pollen advertisement : Chemical contrasts
between whole-flower and pollen odors. //American Journal of Botany. Vol. 83. N 7. P.877-885.
Dobson, H., E.V. and Heidi, E.M. 2006. Relationship between Floral Fragrance Composition and
Type of Pollinator//In: Biology of Floral Scent. Dudareva, N. and Pichersky, E. (Eds). Boca
Raton: CRC Pres, Taylor and Fransis, P. 147-198.
Doireau P.1972. Exhalation d'alcool et d'autres substances volatiles en rapport avec le
catabolisme fermentaire, au cours de la germination du haricot. //C R Acad Sci. D. F. 274. P.383386
Donaldson R.P., Soochan P., Zares A. 1985. Anaerobic stress in germinating castor bean, ethanol
metabolism and effects on subcellular organelles. //Plant Physiol. Vol.77. P. 978-983
Doughty J., Hedderson F, McCubbin A., Dickinson H. 1993. Interaction between a coating-borne
peptide of the Brassica pollen grain and stigmatic S (self-incompatibility)-locus-specific
glycop[roteins. //Proc Natl Acad Sci USA. Vol.90, N 2, P.467-471.
Downes R.W., Tonnet M.L.1985. Effect of environmental conditions on growth and rubber
production of guayule (Parthenium argentatum). //Aust J Agr Res. Vol.36. P.285-294
Drew M.C., He C.J., Morgan P.W.1989. Decreased ethylene biosynthesis and induction of
aerenchyma by nitrogen- or phosphate starvation in adventitious roots of Zea mays. //Plant
Physiol. Vol. 91. P.266-271
357
Dudareva, N. and Pichersky, E. 2006. Floral Scent Metabolic Pathways: Their Regulation and
Evolution //In: Biology of Floral Scent. Dudareva, N. and Pichersky, E. (Eds). Boca Raton: CRC
Pres, Taylor and Fransis, P. 55- 78.
Dudley M.W., Duaber M.T., West C.A. 1986. Biosynthesis of the macrocyclic diterpene casbene
in castor bean (Ricinus communis L) seedlings. Changes in enzyme levels induced by fungal
infection and intracellular localization of the pathway. //Plant Physiol. Vol. 81. P.335-342
Duffey S.S. 1986. Plant glandular trichomes: their partial role in defence against insects. //In:
Insects and the Plant Surface. Juniper B, Southwood R (eds). London Victoria Baltimore: Arnold,
P. 151-172
Duffus C.M., Duffus J.H. 1984. Carbohydrate Metabolism in Plants. London New York
Longman,:
Duke S.O., Dayan F.E., Romagni J.G. and Rimando A.M. 2000 Natural products as sources of
herbicides: current status and future trends. //Weed Research. Vol. 40. P. 99-111.
Dumas C., Bowman R.B., Gaude T., Gully C.M., Heizmann Ph., Roeckel P., Rougier M. 1988.
Stigma and stigmatic secretion reexamined. //Phyton. Vol. 28. P.193-200
Dun N.J., Kiraly M. 1983. Capsaicin causes release of a substance P-like peptide in guinea-pig
inferior mesenteric ganglia. //J Physiol. Vol. 340. P.107-120
Duncan M.W., Markey S.P.,Levy M., Kopin I.J., Norstog K. 1991. 2-Amino-3-(methylamino)propanoic acid (BMAA) cycad leaves : quantification in Australian and Mexican cycads
responsible for causing hind limb paralysis in cattle. //Neurobiology
Duncan M.W., Villacreses N.E., Pearson P.G., Wyatt L., Rappoport SI, Kopin I.J., Markey S.P.,
Smith QR. (1991) 2-amino-3-(methylamino)-propanoic acid (BMAA) pharmacokinetics and
blood-brain-bnarrier permeability in the rat. //J Pharmacol nd Experim. Therapeutics.Vol. 258, N
1, P. 7- 35.
Donaldson R.P., Soochan P., Zares A. 1985. Anaerobic stress in germinating castor bean, ethanol
metabolism and effects on subcellular organelles. //Plant Physiol. Vol. 77. P.978-983
Dong CH, Jang M, Scharein B, Malach A, Rivarola M, Liesch J, Groth G, Hwang I, Chang C.
2010. Molecular association of the Arabidopsis ETR1 ethylene receptor and a regulator of
ethylene signaling, RTE1.//J.Biol.Chem. Vol.285. N.52. P. 40706-40713
Downes R.W., Tonnet M.L.1985. Effect of environmental conditions on growth and rubber
production of guayule (Parthenium argentatum). //Aust J Agr Res. Vol.36. P. 285-294
Drew M.C., He Chuang-Jiu, Morgan P.W. 1989. Decreased ethylene biosynthesis, and induction
of aerenchyma by nitrogen- or phosphate starvation in adventitious roots of Zea mays. //Plant
Physiol. Vol.91.P. 266-271
Dudley M.W., Duaber M.T., West C.A. 1986. Biosynthesis of the macrocyclic diterpene casbene
in castor bean (Ricinus communis L) seedlings. Changes in enzyme levels induced by fungal
infection and intracellular localization of the pathway. //Plant Physiol. Vol. 81. P. 335-342
358
Duffey S.S. 1986. Plant glandular trichomes: their partial role in defence against insects. //In:
Insects and the Plant Surface. Juniper B, Southwood R (eds). London Victoria Baltimore :
Arnold, P. 151-172
Duffus C.M., Duffus J.H. 1984. Carbohydrate Metabolism in Plants. London New York
Longman:
Dumas C., Bowman R.B., Gaude T., Gully C.M., Heizmann Ph., Roeckel P., Rougier M. 1988.
Stigma and stigmatic secretion reexamined. //Phyton. Vol. 28. P. 193-200
Dun N.J., Kiraly M. 1983. Capsaicin causes release of a substance P-like peptide in guinea-pig
inferior mesenteric ganglia. //J Physiol. Vol. 340. P.107-120
Duncan M.W., Markey S.P.,Levy M., Kopin I.J., Norstog K. 1991. 2-Amino-3-(methylamino)propanoic acid (BMAA) cycad leaves : quantification in Australian and Mexican cycads
responsible for causing hind limb paralysis in cattle. //Neurobiology
Ebadi M. 2002. Pharmacodynamic Basis of Herbal Medicine. Boca Raton: CRC Press,760 pp.
Eckardt, N. A. 2000. Green Light for Traffic in the Early Secretory Pathway. //Plant Cell, Vol.
12. P. 2009-2011.
Ecker J.R. 1995. The ethylene signal transduction pathway in plants. //Science. Vol. 268. N 5211.
P. 667-675.
Ecker J.R., Davis R.W. 1987. Plant defence genes are regulated by ethylene. //Proc Natl Acad Sci
USA. Vol. 84, P. 5202-5206
Ecroyd C.E., Franich R.A., Kroese H.W., Steward D. 1995. Volatile constituents of Cactylanthus
taylorii flower nectar in relation to flower pollination and browsing by animals. //Phytochemistry.
Vol. 40. P.1387–1389
Eijk J.L. 1957. Fytochemisch ondersoak von Erodium cicutarium. II. //Pharm Weekbl Ned
Vol.92. P. 581-587
Eilert U., Nesbitt L.R., Constabel F. 1985. Laticifers and latex in fruits of periwinkle,
Catharanthus roseus. //Can J Bot. Vol. 63. P. 1540-1546
Eilert, U., Wolters B., Constabel F. 1986. Ultrastructure of acridone alkaloid idioblasts in roots
and cell cultures of Ruta graviolens. //Can J Bot. Vol.64. P. 1089-1096
Eisenberg R.C. 1990. Channels as enzymes. //J Membrane Biol. Vol.115. P.1-12
Elgala A.M., Amberger A. 1986. Root exudate and the ability of corn to utilize insoluble sources
of iron. //Trans 13th Congr of Int Soc Soil Sci, Hamburg, Vol 2. P. 279-280
Elias, T.S., Gelband, H. 1977.Morphology, anatomy and relationship of extrafloral nectaries and
hydathodes in two species of Impatiens (Balsaminaceae). //Botanical Gazette (Chicago, Ill.). Vol.
138. P. 206–212.
359
Elliger C.A., Zinkel D.F., Chan B.G., Waiss A.C.Jr. 1976. Diterpene acids as larval growth
inhibitors. //Experientia. Vol. 32. P. 1364-1366
Elstner E.F., Konze J.P. 1976. Effect of pount freezing on ethylene and ethane production by
sugar beet leaf discs. //Nature Vol.263. P.351-352.
Emmelin N., Feldberg W. 1947. The mechanism of the sting of the common nettle (Urtica urens).
//J Physiol. Vol. 106. P.440-455
Emmelin N., Feldberg W. 1949. Distribution of acetylcholine and histamine in nettle plants.
//New Phytol. Vol. 48. P.143-148
Engelen van F.A., De Vries S.C. 1992. Extracellular proteins in plant embryogenesis. //Trends in
Genetics. Vol.8, N 2. P. 66-70.
Esashi Y., Ooshima Y., Abe M., Kurota A., Satoh S. 1986. CO2-enhanced C2H4 - production in
tissues of imbibed cocklebur seeds. //Aust J Plant Physiol. Vol.13. P.417-429
Esau K. 1965. Plant Anatomy. New York London Sydney J Wiley:
Esau K.1977. Anatomy of Seed Plants. New York Santa Barbara London.Sydney Toronto : Vol
1-2
Eschbach J.M., Tupy J., Lacrotte R. 1986. Photosynthate allocation and productivity of latex
vessels in Hevea brasiliensis. //Biol Plant. Vol. 28. P. 321-328
Esteban I., Bergmann F., Gregorius H.R., Huhtinen O. 1977. Composition and genetics of
monoterpenes from cortical oleoresin of Norway spruce and their significance for clone
identification. //Silvae Genetics. Vol.25. P.59-66.
Evans L.S., Curry T.M., Lewin K.T. 1981. Responses of leaves of Phaseolus vulgaris L. to
stimulated acidic rain. //New Phytol. Vol. 88. P. 403-420
Evans N.T., Ebert M. 1960. Radioactive oxygen in the study of gas transport down the root of
Vicia faba. //J Exp Bot. Vol.11. P. 246-257
Evans R.C., Tingey D.T., Gumperlz M.L., Burns W.F. 1982. Estimates of isoprene and
monoterpene emission rates in plants. //Bot Gaz. Vol. 143. P. 304-310
Everaerts C., Bonnard O., Pasteels J.M., Roisin Y., Konig W.A. 1990. (+)-α-Pinene in the
defensive secretion of Na sutiterpenes princeps (Isoptera, Termitidae). //Experientia. Vol. 46. P.
227-230
Evert R.F. and Esau K. 2006. Esau's Plant anatomy: meristems, cells, and tissues of the plant
body : their structure, function, and development. Chichester: Willey and Sons. 601 pp
Fagerstedt K.V., Crawford R.M.M. 1986. Changing kinetic properties of barley alcohol
dehydrogenase during hypoxic conditions. //J Exp Bot. Vol. 37. P. 857-864
Fahn A. 1979. Secretory Tissues in Plants. London: Academic Press,
360
Fahn A. 1987. Secretory tissues and factors influencing their development. //Abstr 14th Int Bot
Congr, Berlin-Dahlem Botanical Garden, West Berlin, pp 25
Fahn A. 1988a. Secretory tissues in vascular plants. //New Phytol. Vol.108.P. 229-257
Fahn A. 1988b. Secretory tissues and factors influencing their development. //Phyton. Vol. 28. P.
13-26
Fairbairn. J.W., Hakim, F., and Dickenson, P.B. 1973. Alkaloid vesicles of Papaver somniferum.
//J. Pharm.Pharmacol. Vol. 24 (Suppl). P. 113p- 114 p.
Faradey C.D., Thomson W.W. 1986. Functional aspects of the salt glands of the Plumbaginaceae.
//J Exp Bot. Vol. 37. P. 1129-1135
Farquhar G.D., Mayak S. 1984. Physiological responses of cut rose flowers to exposure to low
temperature: changes in membrane permeability and ethylene production. //J Exp Bot. Vol.35. P.
965-974
Farquhar G.D., Wetselaar R., Firth P.M. 1979. Ammonia volatilization from senescing leaves of
maize. //Science. Vol. 203. P.1257-1258
Ferreres F., Andrade P., Gil M.I., Barberan T. 1996. Floral nectar phenolics as biochemical
markers for the botanical origin of heather honey. //Zeitschrift für Lebensmittel-Untersuchung
und –Forschung. Bd. 202. P. 40–44.
Feucht W., Treutter D. 1990. Flavan-3-ols in trichomes, pistils and phelloderm of some tree
species. //Ann Bot. Vol. 65. P. 225-230
Feucht, W., and Treutter, D. 1999. The role of flavan-3-ols and proanthocyanidins in plant
defense. Pages 307-338. in: Inderjit, K.M.M.Dakshini, and C.L.Foy, ed. Principles and Practices
in Plant Ecology. Allelochemical Interactions. Boca Raton: CRC Press.
Figueiredo, A. C., Pais M.S. 1994. Ultrastructural aspects of the glandular cells from the secretory
trichomes and from the cell suspension cultures of Achillea millefolium L. ssp. Millefolium.
//Annals of Botany. Vol.74. P. 179-190.
Fineran B.A.1971. Ultrastructure of vacuolar inclusions in root tips. //Protoplasma. Vol. 72. P. 118
Fineran B.A. 1985. Glandular trichomes in Urticularia: a review of their structure and function.
//Isr J Bot. Vol. 34. P. 295-330
Fink S. 1991. Unusual patterns in the distribution of calcium oxalate in spruce needles and their
possible relationship to the impact of pollutants. //New Phytol. Vol. 119. N.1. P.41-51
Fink S. 1992. Occurrance of calcium crystals in non-mycorrhizal fine roots of Picea abies (L.)
Karst. //J Plant Physiol. Vol. 140, N 2, P.13-140.
361
Finnie, J.F. and van Staden, J. 1993. Drosera spp. (Sandew): micropropagation and the in vitro
production of plumbagin. //In: Biotechnology in Agriculture and Forestry,vol,24 (Medical and
Aromatic Plants. V.). Ed. Bajaj, Y.P.S. Berlin, Heidelberg: Springer, pp. 164-177.
Fischer, N.H. 1991. Sesquiterpene lactones. //In Methods in Plant Biochemistry. (Eds. B.V.
Charlewood and D. Banthorpe). vol. 7, pp.187-212. London: Academic Press.
Fischer, N.H., Weidenhamer, J.D. and Bradow, J.M. 1989a. Inhibition and promotion of
germination by several sesquiterpenes. //Journal of Chemical Ecology Vol.15. P. 1785-1793
Fischer N.H., Weidenhamer J.D., Bradow J.M. 1989b. Dihydroparthenolide and other
sesquiterpene lactones stimulate witchweed germination. //Phytochemistry. Vol. 28. P. 2315-2317
Fisher R. Lüttge U. 1978. Light-dependent net production of carbon monoxide by plants.//Nature.
Vol. 275. P. 740-741.
Flamini, G., Cioni, P.L. and Morelli, I. 2003. Differences in the fragrance of pollen, leaves, and
floral part of garland (Chrysanthemum coronarium) and composition of the essential oils from
flowerheads and leaves. //Journal of Agricultural and Food Chemistry Vol. 51. P. 2667-2277.
Flath R.A., Ohinata K. 1982. Volatile components of the orchid Dendrobium superbum Rchb F.
//J Agr Food Chem.Vol. 30. P.,841-849
Fletcher B.S., Bateman M.A., Hart N.K., Lamberton J.A. 1975. Identification of a fruit fly
attractant in Australian plant Zieria smithii, as o-methyl eugenol. //J Econom Entomol. Vol. 68. P.
815-816
Flodin K., Andersson J. 1977. Studies on volatile compounds from Pinus silvestris and their
effect on wood-decomposing fungi. 1. Identification of volatile compounds from fresh and heat dried wood. //Eur J For Pathol, Vol.7, P. 282-287.
Florin-Christen J., Florin-Christen M., Fiedtke A., Rasmussen L. 1990. The role of secreted acid
hydrolases in the utilization of complex nutrients by Tetrohymena. //Microbial Ecol. Vol. 19. P.
311-316
Floyd R.A., Ohlrogge A.J. 1971. Gel formation on nodal root surfaces of Zea mays. Some
observations relevant to understanding of its action at the root- soil interface. //Plant and Soil.
Vol. 34. P. 595-606
Fluck R.A., Jaffe M.J. 1976. The acetylcholine system in plants. //In: Commentaries in Plant
Science. Smith H (ed). Oxford: Pergamon Press, pp 119-136
Focke U. 1985. Untersuchungen zur Aerenchymbildung in den Wurzeln bei 5 Gromineen-Arten
in Abhangigkeit vom Standort. Wiss Ztschr Wilhelm-Pick- University. //Naturwiss Rostok. Vol.
34. P. 76-80
Folkers, A.; Hüve, K.; Ammann, C.; Dindorf, T.; Kesselmeier, J.; Kleist, E.; Kuhn, U.; Uerlings,
R.; Wildt, J. 2008. Application of phenomenological algorithms to predict methanol emission
from deciduous tree species. //Plant Biology, Vol. 10, P. 65-75.
Forrest G.I. 1980a. Variation in monoterpene composition of the shoot cortical oleoresin within
and between trees of Pinus contorta. //Biochem Syst Ecol. Vol. 8.P.337-341
362
Forrest G.I. 1980b. Geographical variation in the monoterpenes of Pinus contorta oleoresin.
//Biochem Syst Ecol. Vol. 8. P. 343-359
Foster A.S. 1956. Plant idioblasts: Remarkable examples of cell specialization. //Protoplasma.
Vol 46, Numbers 1-4.P.184-193
Fowden L. 1965. Origin of the amino acids.//In: Plant Biochemistry. Bonner J, Varner JE (eds),
New York London: Academic Press. pp 361-390.
Fountain D.W., Couchman K. 1984. Volatiles from ripe fruits of Karaka (Corynocarpus
laevigatus (J R et G Forst).//New Zealand J Bot. Vol. 22. P. 341-343
Fraisse, D., Carnat, A., Viala, D., Pradel Ph., Besle, J.M., Coulon, J.B., Felgines, C. and
Lamaison, J.L. 2007. Polyphenolic composition of a permanent pasture: Variations related to the
period of harvesting. //Journal of the Science of Food and Agriculture Vol. 87. P. 2427-2435
Franceschi V.R. 1987. Oxalic acid metabolism and calcium oxalate formation in Lemna minor L.
//Plant Cell and Environ. Vol. 10. P.397-406
Franceschi V.R., Horner H.T. Jr. 1980. Calcium oxalate crystals in plants.//Botanical Review.
Vol. 46. P.361-427
Franceschi V.R., Nakata H.F. 2005.Calcium oxalate in plants. //Ann.Rev.Plant Biol. Vol.
56.P. 41-61
Frank E. 1972. The formation of crystal idioblasts in Canavalia ensiformis DC at different levels
of calcium supply. //Z Pflanzenphysiologie, Bd.67. P. 350-358.
Frank E., Jensen W.A.1970. On the formation of pattern of crystal idioblast in Canavalia
ensiformis DC. IV. The fine structure of the crystal cells. //Planta. Vol. 95. P. 202-217
Franz C. and Novak J. 2009. Sources of essential oils. In : Handbook of Essential Oils. Science,
Technology, and Applications. Eds. Baser H. and Buchbauer G. Pp. Boca Raton: CRC Press.
French J.C.1987. Systematic survey of resin canals in roots of Araceae. //Bot Gaz. Vol. 148. P.
360-371
Frey-Wyssling A. 1935. Die Stoffausscheidung der hoheren Pflanzen. Berlin Heidelberg New
York: Springer,
Frey-Wyssling A.1973. Comparative Organellography of the Cytoplasm. Berlin Wien New York:
Springer,
Frey-Wyssling A., Mthlethaler K. 1965. Ultrastructural Plant Cytology. With an Introduction to
Molecular Biology., Amsterdam London New York Elsevier Publ Comp:
Friedman J., Waller G.R. 1985. Allelopathy and autotoxicity. //Trends Biochem Sci. Vol.10.
P.47-50
Fridman E., Wang J., Iijima Y., Froehlich J.E., Gang D.R., Ohlrogge J., Pichersky E. 2005.
Metabolic, genomic and biochemical analysis of glandular trichomes from the wild tomato
363
species Lycopersicon hirsutum identifies a key enzyme in the biosynthesis of methylketones. Plant
Cell. Vol.17. P. 1252-1267
Frischknecht P.M., Baumann T.W.1985. Stress induced formation of purine alkaloids in plant
tissue culture of Coffea arabica. //Phytochemistry Vol.24. P.2255-2257
Frohne D., and Pfänder, H.J. 2005. Poisonous plants: a handbook for doctors, pharmacists,
toxicologists and veterinarians. 2-d edition.Portland: Timber Press, 469 pp.
Fujiwake, H., Suzuki, T., and Iwai, K. 1980. Intracellular localization of capsaicin and its
analogues in Capsicum fruit II. The vacuole as the intracellular accumulation site of capsaicinoid
in the protoplast of Capsicum fruit. //Plant and Cell Physiology. Vol. 21. N 6.P. 1023-1030.
Gaal I.1984. Hlekony metabolitok gazkromatograflas analizis dohany szovettenyeszetben. //Bot
Kozl. Vol. 71. P. 199-204
Gafron H., Rubin J.1942. Fermentative and photochemical production of hydrogen in algae. //J
Gen Physiol. Vol. 26. P.219-240
Galatis B., Apostolakos P., Panteris E.1989. Microtubules and lithocyst morphogenesis in Pilea
cadierei. //Can J Bot. Vol. 67. P. 2788-2804
Galliard T.1978. Lipolytik and lipoxygenase enzymes in plants and their action on wounded
tissues. //In: Biochemistry of Wounded Plant Tissues., Gtnter K (ed). pp 155- Berlin New York :
De Gruyter
Gallie, D.R. and Chang, S.C. 1997. Signal transduction in the carnivorous plant Sarracenia
purpurea,. Regulation of secretory hydrolase expression during development and in response to
resources. //Plant Physiol. Vol. 115. N 4., P. 1461-1471.
Galliot C, Hoballah ME, Kuhlemeier C, Stuurman J. 2006 a. Genetics of flower size and nectar
volume in Petunia pollination syndromes. //Planta. Vol. 225. P. 203–212.
Galliot C, Stuurman J, Kuhlemeier C. 2006 b.The genetic dissection of floral pollination
syndromes. //Current Opinion in Plant Biology. Vol. 9. P. 78–82.
Garcia, O.J.C., Ventas, P., Cosmes, P. and Lopez Asunsolo, A. 1996. An immunoblotting
analysis of cross-reactivity between melon, plantago and grass pollens. //Journal of
Investigational Allergology and Clinical Immunology. Vol. 6. P. 378-382.
Gaume, A., Komarnytsky, S., Borisjuk, N., Raskin, I. 2003. Rhizosecretion of recombinat
proteins from plant hairy roots. //Plant Cell Rep. Vol.21. P. 1188-1193.
Gaur, S., Rana, A. and Chauhan, S.V.S. 2005. Effects of pollens of Datura alba L. on some
crops. //Allelopathy Journal. Vol.16. P. 309-316.
Gaur, S., Rana, A. and Chauhan, S.V.S. 2007. Pollen allelopathy: Past achievements and future
approach. //Allelopathy Journal Vol. 20. P. 115-126
Ge Y.X., Angenent G.C., Wittich P.E., et al. 2000. NEC1, a novel gene, highly expressed in
nectary tissue of Petunia hybrida. //The Plant Journal. Vol. 24. P. 725–734
364
Gedalovich E., Fahn A. 1985. The development and ultrastructure of gum ducts in Citrus plants
formed as result of brown-rot gummosis. //Protoplasma. Vol.127. P. 73-81
Gelmont D., Stein R.A., Mead J.F. 1981. Isoprene - the main hydrocarbon in human breath.
//Biochem Biophys Res Commun. Vol. 99. P. 1456-1460
George J.B., Marriott J., Palmer J.M., Karikari S.K. 1982. Sensitivity of water stress and ethylene
of stored plantain fruits. //J Exp Bot. Vol. 33. P. 1194-1201
Georgieva M., Aleksieva K. 1990. The effect of methanol on the growth and biosynthesis of citric
acid by Aspergillus niger. //Biotekhnologia Biotekhnika (Bulgarian). N 1. P. 35-38
Gerbaud A.1990. Effect of acetylene on root respiration and acetylene reducing activity in
nodulated soya bean. //Plant Physiol.Vol. 93. P. 1226-1229.
Gersbach P.V. 2002. The essential oil secretory structures of Prostanthera ovalifolia
(Lamiaceae). //Ann.Bot. 2002. V. 89, N 3. P. 255-260
Gershenzon J. and Dudareva N. 2007. The function of terpene natural products in the natural world.
//Nature Chemical Biology. Vol. 3. P. 408 – 414.
Gershenzon J., Duffy M.A., Karp F., Croteau R. 1987. Mechanized techniques for the selective
extraction of enzymes from plant epidermal glands. //Anal Biochem. Vol. 163. P. 159-164
Gershenzon J., Maffei M., Croteau R. 1989. Biochemical and histochemical localization of
monoterpene biosynthesis in the glandular trichomes of spearmint (Mentha spicata). //Plant
Physiol. Vol.89. P. 1351-1357
Ghosh S.S., Purkayastha S.K.1962. Anatomical studies of wood and bark of Acacia senegal
Willd. trees with special reference to gum exudation. //Indian Forester. Vol. 88. N. 2: P.92-99.
Giannini J.L., Holt J.S., Briskin D.P. 1990. The effect of glyceollin on proton leakage in
Phytophthora megasperma F.Sp. Glycinea plasma membrane and red beet tonoplast vesicles.
//Plant Sci. Vol. 68. P. 39-45.
Gibson R.W., Pickett J.A.1983. Wild repels aphids by release of an aphid alarm pheromone.
//Nature. Vol. 302. P. 608-609
Gidrol X., Chrestin H., Mounoury G., D'Auzac J. 1988. Early activation by ethylene of the
tonoplast H -pumping ATPase in the latex from Hevea brasiliensis. //Plant Physiol. Vol. 86. P.
899-903
Giesemann A., Biehl B., Lieberei R.1986. Identification of scopoletin as a phytoalexin of the
rubber tree Hevea brasiliensis. //Phytopathol Ztschr. Bd.117. S. 373-376
Gijzer M., Lewinsohn E., Savage T.J., and Croateau R.B. 1993. Conifer
monoterpenes.//In:Bioactive Volatile Compounds from Plants (ACS Symposium Series Vol 525).
Teranishi, R., Buttery R.G., and Sugisawa H. (Eds.). pp. 8-22. Washington: Am.Chem.Soc.
Glazer A.N., Barel A.O., Howard J.B., Brown D.M. 1969. Isolation and characterization of fig
lysozyme. //J Biol Chem. Vol. 244. P. 3583-3589
365
Gleizes M., Pauly G., Carde J.P., Marpeau A., Bernard-Dagan C. 1983. Monoterpene
hydrocarbon biosynthesis by isolated leucoplasts of Citrofortunella mitis. //Planta. Vol. 159. P.
373-381
Glinka Z., Reinhold L. 1962. Rapid changes in permeability of cell membranes to water
broughtabout by carbon dioxide and oxygen. //Plant Physiol. Vol. 37. P. 481-486
Godoy-Hernández, G. and Loyola-Vargas, V.M. 1991. Effect of fungal homogenate, enzyme
inhibitors and osmotic stress on alkaloid content of Catharanthus roseus cell suspension cultures.
//Plant Cell Reperts Vol. 10, N 11, P. 537-540.
Gogala N.1 988. Growth substances in root exudate of Pinus sylvestris - their influence on
mycorrhizal fungi. //Abstr 6th Congr FESPP, Split Yugoslavia, 4-10 Sept, pp 719
Goldstein A.H., Danon A.,.Baertlein D.A., McDaniel R.G. 1988. Phosphate starvation inducible
metabolism in Lycopersicon esculentum.111. Characterization of the phosphate starvation by
inducible-excreted phosphatase. //Plant Physiol. Vol. 87. P. 716-720.
Gomez, C., Conejero, G., Torregrosa, L.,.Cheynier, V., Terrier, N., and Ageorges, A. In vivo
grapevine anthocyanin transport involves vesicle-mediated trafficking and the contribution of
anthoMATE transporters and GST. //The Plant Journal, 2011,Vol. 67, N 6, P.960-970.
Gommers F.J., Bakker J. 1988. Mode of action of a-terthienyl and related compounds may
explain the suppressant effects of Tagetes species on populations of free living endoparasitic plant
nematodes. //In: Chemistry and Biology of Naturally- Occurring Acetylenes and Related
Compounds (Noarc), (Bioactive Molecules Vol 7). Lam J, Breteler H, Arnason T, Hansen L
(eds). Amsterdam Oxford New York Tokyo: Elsevier, pp 61-69.
González-Teuber, M., Pozo M.J., Muck A., Svatos A., Adame-Alvarez R.M., and Heil M. 2010.
Glucanases and chitinases as causal agents in the protection of Acacia extrafloral nectar from
infestation by phytopathogens. //Plant Physiol. Vol. 152. N. 3. P. 1705-1715.
Good B.J., Patrick W.H. Jr. 1987. Gas composition and respiration of water oak (Quercus nigra
L.) and green ash (Fraxinus pennsylvanica Marsh). //Plant and Soil. Vol. 97. P.419-427
Gopal M.,. Gupta A.,. Sunil E., and Thomas G. V. 2006. Allelopathic effects of roots and leaf
leachates of coconut on selected beneficial microorganisms from coconut
rhizosphere.//Allelopathy j. Vol. 18. N 2.P. 363-368.
Göpfert, J. C., Heil,N., Conrad, J., and Spring, O. 2005. Cytological development and
sesquiterpene lactone secretion in capitate glandular trichomes of sunflower. //Plant Biology.
Vol.7. N 2. P. 148-155.
Gorham J. 1987. Photosynthesis, transpiration and salt fluxes through leaves of Leptochloa fusca
L Kunth. //Plant Cell and Environ. Vol. 10. P. 191-196
Gorrod J.W. and Wahren J. (Eds.) 1993. Nicotine and Related Alkaloids: Absorption,
distribution, metabolism and excretion. London : Chapman.
Gottsberger G., Arnold T., Lenskens H.F. 1989. Are amino acid and sugar concentration
correlated in floral nectar? //Proc C Kon Ned Akad Wetensch. Vol.92. P.461-464
366
Goudey J.S., Tittle F.L., Spencer M.S. 1989. A role for ethylene in the metabolism of cyanide by
higher plants. //Plant Physiol. Vol. 89. P.1306-1310
Govindappa T., Govardham L., Jyothy P.S., Veerabhadrappa P.S.1987. Purification and
characterization of acetylcholinesterase isozymes from the latex of Synadenium grantii Hook, "f".
//Ind J Biochem Biophys. Vol. 24. P. 209-217
Govindjee, van Rensen J.J.1978. Bicarbonate effects on the electron flow in isolated broken
chloroplasts. //Biochim Biophys Acta. Vol. 505. P.183-213
Gracza L. 1985. Biochemisch-pharmakologische Untersuchung pflanzlicher Arzneistoffe. II.
Hemmung der Acetylcholinesterase durch Monoterpenderivate in vitro. //Z Naturforsch. Bd. 40c.
S.151-153
Gray J.C. 1987. Control of isoprenoid biosynthesis in higher plants. //In: Advances in Botanical
Research, Callow JA (ed) Vol 14 pp 25-91. London San Diego New York Boston Sydney Tokyo
Toronto: Academic Press,
della Greca M., Monaco P., Previtera L., Aliotta G., Pinto G., Pollio A. 1989. Allelochemical
activity of phenylpropanes from Acorus gramineus. //Phytochemistry. Vol. 28. P.2319-2321
Greenaway W., Whatley F.R. 1991. Analysis of phenolics of bud exudate of Populus ciliata by
GC-MS. //Phytochemistry, Vol. 30. P, 1887-1889.
Greenaway W., Scaysbrook T., Whatley F.R.S. 1987. The analysis of bud exudate of Populus
euramericana and of propolis by gas chromatography - mass spectrometry. //Proc R Soc London
Vol.B 232. P.249-272
Greenaway W., Wollenweber E., Scaysbrook T., Whatley F.R.1988a. Novel isoferulate esters
identified by gas chromatography - spectrometry in bud exudate of Populus nigra. //J
Chromatogr. Vol. 448. P. 284-290
Greenaway W., Wollenweber E., Scaysbrook T.,Whatley F.R. 1988b. Esters of caffeic acid with
aliphatic alcohols in bud exudate of Populus nigra. //Z Naturforsch. Bd.43c. S.795-798
Greenaway W., English S., Whatley F.R. 1990a. Phenolic composition of bud exudates of
Populus deltoides. //Z Naturforsch. Bd. 45c. S.587-593
Greenaway W., English S., Whatley F.R.1990b. Variation in bud exudate composition of Populus
nigra assessed by gas chromatography - mass spectrometry. //Z Naturforsch. Bd. 45c. S. 931-936
Greenaway W., Davidson C.G., Scaysbrook T., May J., Whatley F.R. 1990c. Hybrid origin of
Populus x jackii confirmed by gas chromatography - mass spectrometry analysis of its bud
exudate. //Z Naturforsch. Bd. 45c. P. 594-598
Greenaway W., Gümüsdere I., Whatley F.R. 1991. Analysis of phenolic of bud exudates of
Populus euphratica by GC-MS. //Phytochemistry. Vol. 30. P. 1883-1885.
Greenbaum E., Lee J.W., Tevault C.V., Blankinship S.L., Mets L.J. 1995. CO2 fixation and
photoevolution of H2 and O2 in a mutant of Chlamidomonas lacking photosystem1. //Nature.
V.376, N 6539, P. 438-441.
367
Gregory P., Ave D.A., Bouthyette P.Y., Tingey W.M. 1986. Insect-defensive chemistry of potato
glandular trichomes. //In: Insects and the Plant Surface. Juniper B, Southwood R (eds),
London,Victoria, Baltomore: Arnold. pp 173-183
Griebel C., Hess G. 1990. The vitamin C content of flower nectar of certain Labiatae. //Zeitschrift
für Lebensmittel-Untersuchung und –Forschung. Vol. 79. P. 168–171.
Griffing L.R., Mersey B.G., Fowke L.C. 1986. Cell-fractionation analysis of glucan synthase I
and II distribution and polysaccharides secretion in soybean protoplasts. Evidence for the
involvement of coated vesicles in wall biogenesis. //Planta. Vol. 167. P. 175-182
Grisebach H., Zilg H. 1968. Uber die bedeutung der isoflavonene bei der isoflavonbiosynthese.
//Z Naturforsch. Bd.23 b. S.494-504.
Grodzinski B., Woodrow L. 1989. Ethylene and carbon dioxide exchange in leaves and whole
plants: //In: Biochemical and Physiological Aspects of Ethylene Production in Lower and Higher
Plants. Clijsters H, De Proft M, Marcell R, von Poucke M. (eds), Dordrecht Boston London:
Kluwer Academic Publishers. pp 271-278
Groeneveld H.W., Furr M., Mahlberg P.G. 1987. Sites of in-vitro triterpene synthesis in
Euphorbia latex. //Acta Bot Neerl. Vol. 36. P. 71-80
Grosse W. 1982. Function of serotonin in seeds of walnuts.Phytochemistry. Vol.21. P. 819-822
Grosse W., Frick, H.J. 1999. Gas transfer in wetland plants controlled by Graham's law of
diffusion. //Hydrobiologia. Vol. 415. P. 55-58
Grosse W., Mevi- Schütz, J. 1987. A beneficial gas transport system in Nymphoides peltata. //Am
J Bot. Vol. 74. P. 947-952
Grosse W., Schroder P. 1984. Oxygen supply of roots by gas transport in alder-trees. //Ztschr
Naturforsch. Bd. 39c. P. 1186-1188
Grosse W., Schroder P.1986. Pflanzenleben unter anaeroben Umweltbedingungen, die
physikalischen Grundlagen und anatomischen Voraussetzungen. //Ber Deutsch Bot Ges. Vol.99.
P. 367-381
Grosse W., Jovy, K, Tiebel, H. 1996. Plant-Environment Interactions in Freshwater Systems.
Influence of plants on redox potential and methane production in water-saturated soil.
//Hydrobiologia. Vol. 340. P. 93-99
Grosse W., Sica S., Lattermann S. 1990. Oxygen supply of roots by thermo-osmotic gas transport
in Alnus glutinosa and other wetland trees. //In: Fast Growing Trees and Nitrogen Fixing Trees.
Werner D, Mtller P (eds). Stuttgart New York : Gustav Fisher Verlag, (International Conference.
Marburg, 8-12 October 1989), pp 246-249.
Grossman, K. 1996. A role for cyanide, deived from ethylene biosynthesis in the development of
stress symptoms.//Physiologia Plantarum. Vol.97. N 4., P.772-775.
368
Grote, R.; Niinemets, Ü. 2008. Modeling volatile isoprenoid emission – a story with split ends.
//Plant Biology, Vol.10, P. 8-28.
Grümmer, G. 1955. Die Gegenseitige Beeinflussung – Höherer Pflanzen-Allelopathie. Fisher,
Jena, Germany.
Gubler F., Jacobsen J.V., Ashford A.E.1986. Involvement of the Golgi apparatus in the secretion
of a-amylase from gibberellin-treated barley aleurone cells. //Planta. Vol. 168. P. 447-452
Guinel F.C., McCully M.E. 1986. Some water-related physical properties of maize root-cap
mucilage. //Plant Cell and Environ. Vol. 9. P. 657-666
Gunderson C.A., Tayler G.E. Jr. 1988. Kinetics of inhibition of foliar gas exchange by exogenous
ethylene: an ultrasensitive response. //New Phytol. Vol. 110. P.517-524
Gunningham R.T., Chambers D.L., Forbes A.G.1975. Oriental fruit fly: Thickened formulations
of methyl eugenol in spot applications for male annihilation. //J Ecol Entomol. Vol. 68. P. 861863
Guy M., Kende H. 1984. Ethylene formation in Pisum sativum and Vicia faba protoplasts.
//Planta. Vol. 160. P. 276-280
Haard N.F. 1983. Stress metabolites. //In: Post-harvest Physiology and Crop Preservation.
Lieberman M (ed). New York London: Plenum Press, pp 299-314
Hahn M.G., Bucheli P., Cervone F., Doares S.H., O'Neill R.A.,Darvill A., Albersheim P. 1989.
Roles of cell wall constituents in plant-pathogen interactions. //In: Plant-Microbe Interactions.
Kosuge T, Nester EW (eds). vol.3,pp 131-181. New York: McGraw Hill,Inc.
Hahn M.G., Darvill A.,Albersheim P., Bergman C., Cheong J.J., Keller A., Veng-Meng L.O.
1992. Preparation and characterization of oligosaccharide elicitors of phytoalexin accumulation.
//In: Molecular Plant Pathology : A Practical Approach. Bowles DJ, Gurr S,McPherson M (eds)
vol 2,pp
Hall D.H. 1967. The ultrastructure of wax deposits of plant leaf surfaces. II. Cuticular pores and
wax formation. //J Ultrastruct Res. Vol. 17. P. 34-44
Haller Th., Stolp H. 1985. Quantitative estimation of root exudation of maize plants. //Plant and
Soil. Vol. 86. P. 207-216.
Hamilton-Kemp T.R., Andersen R.A.1984. Volatile compounds from Triticum aestivum.
//Phytochemistry. Vol. 23. P. 1176-1177
Hamilton-Kemp T.R., Rodriguez J.G., Archbold D.D., Andersen R.A., Loughrin J.H., Patterson
C.G., Lowry S.R.1989. Strawberry resistance to Tetranychus urticae koch: effects of flower fruit
and foliage removal - comparison of airvs nitrogen-entrained volatile compounds. //J Chem Ecol.
Vol. 15. P. 1465-1473
Hammerschmidt, R. 1999. Phytoalexins: What have we learned after 60 years? //Annu. Rev.
Phytopathology. Vol. 37. P. 285-306.
Handbook of Essential Oils. Science, Technology, and Applications. 2009. Eds. Baser H. and
Buchbauer G. Pp. Boca Raton: CRC Press. 656 pp.
369
Hanlidou E., Kokkini S., Bosabalidis A.M., Bessiere J.M.1991. Glandular trichomes and essential
oil constituents of Calamintha menthifolia (Lamiaceae). //Plant Syst Evol. Vol. 177. P. 17-26
Hanton, S.L., Brandizzi, F. 2006. Fluorescent Proteins As Markers in the PlantSecretory Pathway.
//Microscopy Research and Technique. Vol. 69. P/ 152-159.
Harborne J.B.1982. Introduction to Ecological Biochemistry (2nd edition). London New York
Paris San Diego San Francisco Sao Paolo Sydney Tokyo Toronto: Academic Press,
Harborne J.B. 1988. Introduction to Ecological Biochemistry (3rd edition). London San Diego
New York Boston Sydney Tokyo Toronto : Academic Press,
Harley, P., Greenberg, J.; Niinemets, Ü.; Guenther, A. 2007. Environmental controls over
methanol emission from leaves. //Biogeosciences,Vol.4, P.1083 - 1099.
Harper J.E. 1981. Evolution of nitrogen oxide(s) during in vivo nitrate reductase assay of soybean
leaves. //Plant Physiol. Vol. 68. P.1488-1493
Harr J., Guggenheim R., Boller T. 1984. High pH-values and secretion of ions on leaf surfaces: A
characteristic of the phylloplane of Malvaceae. //Experientia. Vol. 40. P. 935-937
Harris P.J., Hartley R.D. 1976. Detection of bound ferulic acid in cell walls of the Gramineae by
ultraviolet fluorescence microscopy. //Nature. Vol. 259. P. 508-510
Hartley R.D., Buchan H. 1979. High-performance liquid chromatography of phenolic acids and
aldehydes derived from plants or from the decomposition of organic matter in soil. //J
Chromatogr. Vol.180. P.139-143
Hartmann E., Gupta R. 1989. Acetylcholine as a signaling system in plants. //In: Second
Messengers in Plant Growth and Development. Boss WF, Morve DI(eds).
New York: Allan Liss, pp 257-287
Hartmann T.1985. Prinzipien des pflanzlichen Sekundastoffwechsels. //Plant Syst and Evol
Vol.150. P. 15-34
Hashidoko Y., Tahora S., Mizutani J. 1994. Six sesquiterpenoids from glandular trichome
exudates of Rosa rugosa. //Phytochemistry. Vol.35. N 2. P.325-330
Haslam E. 1985. Metabolites and Metabolism: A Commentary on Secondary Metabolism.
Clarendon Press, Oxford
Hatanaka A., Sekiya J., Kajiwara T. 1978 a. Distribution of an enzyme system producing cis-3hexenal and n-hexanal from linolenic and linoleic acid in some plants. //Phytochemistry. Vol.17.
P. 869-872
Hatanaka A., Kajiwara T., Sfkiya J., Koda F. 1978 b. Specificity of enzyme system producing
C6-aldehyde in Thea and Farfugum chloroplasts. //Phytochemistry. Vol. 17. P. 548-549
Hatanaka A., Kajiwara T., Matsui K., Matsunaga T.1989. Non- enzymatic isomerization of 12hydroxy-(3)-dodecenal to the (2E)-isomer after enzymatic cleavage of 13-hydroperoxylinoleyl
alcohol in tea chloroplasts. //Z Naturforsch. Bd. 44c. S. 161-164
370
Hartikainen, K., Nerg, A.M., Kivimaenpaa, M., Kontunen-soppela, S., Maenpaa, M., Oksanen,
E., Rousi, M., Holopainen, T. 2009. Emissions of volatile organic compounds and leaf structural
characteristics of European aspen (Populus tremula) grown under elevated ozone and
temperature. //Tree Physiology. Vol. 29. N 9. P. 1163-1173 (2009)
Haupt I. 1976. Separation of the sites of synthesis and accumulation of 3,4dihydroxyphenylalanine in Euphorbia lathyris L. //In:) Secondary metabolism and coevolution.
(Nova Acta Leopoldina Suppl, N 7). Luckner M,Mothes K, Nover D (eds). Haale : Dtsch Akad
Naturforsch Leopoldina, pp 129-132
Hauser M.T., Wink M. 1990. Uptake of alkaloids by latex vesicles and isolated mesophyll
vacuoles of Chelidonium majus (Papaveraceae). //Z Naturforsch. Bd. 45 c. S. 949-957.
Havir E.A., McHale N.A. 1989. Regulation of catalase activity in leaves of Nicotiana sylvestris
by high CO2. //Plant Physiol. Vol. 89. P. 952-957
Hayashi N., Komae H. 1980. Chemistry and distribution of sesquiterpene furans in
Lauraceae.//Biochem Syst Ecol. Vol. 8. P. 381-383
Hayden W.J., Clough J. 1990. Methyl salicylate secretory cells in roots of Viola arvensis and V.
rafinesquii (Violaceae). //Castanea. Vol. 55. P. 65-70
Hegnauer R.1990. Chemotaxonomie der Pflanzen.Bd.9. Birkhauser-Verlag,Basel, Boston, Berlin
Heil.,M., and Bueno., J. C. S. 2007. Within-plant signaling by volatiles leads to induction and
priming of an indirect plant defense in nature. PNAS. Vol. 104. N 13. P. 5467-5472
Heilbronner E. 1959. Asulens. Ginsburg D (ed) //In: Non-benzenoid Aromatic Compounds. New
York London : Intersci Publ, pp 171-276
Heinrich G. 1973. Die Feinstruktur der Trichom-Hydathoden von Monarda fistulosa.
//Protoplasma. Vol. 77. P. 271-278
Heinrich G. 1989. Analysis of cations in nectars by means of a laser microprobe mass analyser
(LAMMA). //Beitr Biol Pflanz. Bd. 64. S. 293-308
Heinrich G., Schultze W. 1985. Composition and site of biosynthesis of the essential oil in fruits
of Phellodendron amurense Rupr (Rutaceae). //Isr J Bot. Vol. 34. P. 205-217
Heinrich G., Schultze W., Schroder W. 1986. LAMMA-Ionenspectren der Milchsafte hoherer
Pflanzen. //Biochem Physiol Pflanz. Bd. 181. P. 227-236
Heinrich G., Schultze W., Wegner R. 1980. Zur Kompartmentierung der Synthese von Monound Sesquiterpenen des atherichen Oils bei Poncirus trifoliata. //Protoplasma. Vol. 103. P. 115129
Heisey R.M., Delwiche C.C. 1984. Phytotoxin volatiles from Trichostema lanceolatum
(Labiatae). //Amer J Bot. Vol. 71. P. 821-828
371
Helsper J., Ketel D.H., Hulst A.C., Breteler H. 1988. Secretion of thiophenes by differentiated
cell cultures of Tagetes species. //In: Plant Cell Biotechnology, S Pais MSS et al. (eds), :(NATO
ASI SER. Vol. H18), Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. pp 421-424
Herrera J. 1985. Nectar secretion patterns in Southern spanish mediterranean scrublands. //Isr J
Bot. Vol. 34. P. 47-58
Heslop-Harrison J., Heslop-Harrison Y. 1985. The secretory system of the stigma of Oenothera
organensis Munz: some development and quantitative features. //Isr J Bot. Vol. 34. P. 187-204
Hewitt C.N., Monson R.K., Fall R. 1990. Isoprene emission from the grass Arundo donax L are
not linked to photorespiration. //Plant Sci. Vol 66. P.139-144
Himanen, S.J., Nerg, A.-M., Nissinen, A., Pinto, D. M., Stewart,C. N. Jr., Poppy, G. M. and
Holopainen, J. K. 2009. Effects of elevated carbon dioxide and ozone on volatile terpenoid
emissions and multitrophic communication of transgenic insecticidal oilseed rape (Brassica
napus).//New Phytol. Vol. 181. P. 174–186
Hodson M. J.1986. Silicon deposition in the roots, culm and leaf of Phalaris canariensis L. //Ann
Bot. Vol. 58. P.167-177
Hogan M.E., Swift I.E., Done J. 1983. Urease assay and ammonia release from leaf tissues.
//Phytochemistry. Vol. 22. P. 663-667
Holloway P.J. 1982a. Structure and histochemistry of plant cuticular membranes: an overview.
//In: The Plant Cuticule. Academic Press, Cutler DF, Alvin KL, Price CE (eds) London,New
York,San Diego, San Francisco, Sao Paulo,Sydney,Tokyo,Toronto(Linnean Soc.Symp.Ser.N10),
pp 1-32
Holloway PJ (1982b) The chemical composition of plant cutins. In: The Plant Cuticule. (Linnean
Soc.Symp.Ser. N 10), Cutler DF, Alvin KL, Price CE (eds) London, New York, San Diego, San
Francisco, Sao Paulo, Sydney, Tokyo, Toronto: Academic Press, pp 45-85
Holm R.E., Miller M.R.1972. Hormonal control of weed seed germination //Weed Sci. Vol.20. N
3. P.209-219.
Hook D.D., Brown C.L. 1972. Permeability of the cambium to air in trees adapted to wet habitats.
//Bot Gaz. Vol. 133. P. 304-310
Hook D.D., Brown C.L., Wetmore R.H.1972. Aeration in trees. //Bot Gaz. Vol. 133. P.443-454
Horiguchi T. 1987. Protein metabolism in rice (Oryza sativa) seedlings. IV. Peptides in the
guttation liquid. //Mem Fac Agr Kagosima University.Vol. 23. P. 63-69
Horlacher R., Poskuta J. 1986. Der Einfluzz der Wurzelanaerobiose auf Athanol-Lactat- und
Glukosegehalte sowie auf die Aktivitaten von ADH und LDH in Weizenkeimpflanzen. //Biol
Plant. Vol. 28. P. 130-136
Horst W.J., Wagner A., Marscher H. 1982. Mucilage protects root meristems from aluminium
injury. //Z Pflanzenphysiol. Vol.105. P. 435-444
372
Horton R.F. 1985. Carbon dioxide flux and ethylene production in leaves. //In: Ethylene and Plant
Development. Roberts JA, Tucker GA (eds). London: Butterworths, pp 37-46
Horvat B.J., Chapman G.W. 1990. Comparison of volatile compounds from peach fruit and
leaves (cv Monroo) during maturation. //J Agr and Food Chem. Vol.38. P. 1442-1444
Hosokava D., Ohashi Y.1988. Immunochemical localization of pathogenesis- related proteins
secreted into the intercellular spaces of salicylate- treated tobacco leaves.//Plant Cell Physiol. Vol.
29. P.1035-1040
Houslay M.D., Stanley K.K. 1982. Dynamics of Biological Membranes. Chichester Wiley:
Howard J.B., Glazer A.N. 1969. Papaya lysozyme. Terminal sequences and enzymic properties.
//J Biol Chem. Vol. 244. P. 1399-1409
Hradetzky D., Wollenweber E. 1987. Flavonoids from the leaf resin of Snakeweed, Gutierrezia
sarothrae. //Z Naturforsch. Bd. 42c. P. 71-76
Hrazdina G., Wagner G.J. 1985. Compartmentation of plant phenolic compounds: Sites of
synthesis and accumulation. //In: Ann Proc Proc Phytochem Soc Europe, van Sumere CF, Lea PJ
(eds). Vol 25 pp 119-133, Oxford Clarendon Press.
Huang A.H.C. 1992. Oil bodies and oleosins in seeds. //Annu. Rev.Plant Physiol. Plant Mol.Biol.
Vol.43. P. 177-200.
Huang, X., Jiang, H.Y, Hao, G. 2009. Direct HPLC detection of benzodilactones and quinones in
glands of Lysimachia fordiana.//Fitoterapia. Vol. 80. P. 173–176
Hudson J.B., Towers G.H.N. 1988. Antiviral properties of acetylenes and thiophenes. //In:
Chemistry and Biology of Naturally-Occurring Acetylenes and Thiophenes. Lam J, Breteler H,
Arnason T, Hansen L (eds) Amsterdam: Elsevier, pp 315-339
Huesing J., Jones D., Deverna J., Myer J., Collins G., Severson R., Sisson V. 1989. Biochemical
investigations of antibiosis material in leaf exudate of wild Nicotiana species and interspecific
hybrids.//J Chem Ecol. Vol. 15. P. 1203-1217
Hutchinson T.C., Adams C.M. 1987. Comparative abilities of leaf surfaces to neutralize acid rain
drops. 1. The influence of calcium nutrition and charcoal-filtered air. //New Phytol. Vol.106.
P.169-183
Hüve, K.; Christ, M. M.; Kleist, E.; Koch, N.; Niinemets, Ü.; Walter, A.; Wildt, J. 2007.
Simultaneous growth and emission measurements demonstrate an interactive control of methanol
release by leaf expansion and stomata. //Journal of Experimental Botany, Vol.58. N 7, P. 1783 1793.
Hystee R.B., Turcon G. 1973. Rapid release of peroxidase by peanut cells in suspension culture.
//Can J Bot. Vol. 51. P.1169-1175
Ibrahim H., Pertl H., Pittertschatscher K., Fadl-Allah E., El-Shahed A., Bentrup F.W., Obermeyer
G. 2002. Release of an acid phosphatase activity during lily pollen tube growth involves
components of the secretory pathway. //Protoplasma. Vol. 219:P. 176–183.
373
Ienaga, K., Nakamura, K., Goto, T., Konishi, J. 1987. Bioactive compounds produced in animal
tissues (II); Two hydantoin plant growth regulators isolated from inflamed rabbit skin
tissue.//Tetrahedron Letters Vol. 28. N 39. P. 4587-4588. 1Inderjit, Cheng, H.H. and Nishimura, H. 1999. Plant phenolics and terpenoids: Transformation,
degradation and potential for allelopathic interactions. In: Principles and Practices in Plant
Ecology. Allelochemical Interactions. Inderjit, K.M.M.Dakshini, and C.L.Foy, ed. Boca Raton:
CRC Press. Pp. 255-266.
Iinuma M., Hamada K., Mizuna M. 1986. Complex flavonoids from Pityrogramma frond
exudates: Synthesis of two flavones with C-C-linked dihydrocinamoyl substituents. //Z
Naturforsch. Bd. 41c. S.681-683
Imaseki H. 1970. Induction of peroxidase activity by ethylene in sweet potato. //Plant Physiol.
Vol. 46. P. 172-174
Inaba, M., and Inaba, J. 1992. Human body odor. Etiology, treatment and related factors. Tokyo:
Springer-Verlag.
Inamdar J.A., Subramanian R.B., Mohan J.S.S. 1986. Studies on the resin glands of Azadirachta
indica A. Juss (Meliaceae). //Ann Bot. Vol. 58. P. 425-429
Inderjit, Mukerji, K.G. Ed. 2006. Allelochemicals: biological control of plant pathogens and
diseases. Heidelberg: Springer, 214 pp.
Inderjit, Wardle, D. A.; Karban, R. and Callaway, R. M. 2011. The ecosystem and evolutionary
contexts of allelopathy. //Trends in Ecology and Evolution.Vol.26. P.
Ishikawa M., Kaneko A., Kashiwa T., Watanabe H. 1987. Participation of β-myrcene in the
susceptibility and/or resistance of pine trees to the pine wood nematode, Bursaphelenchus
xylophilus. //Agr Biol Chem. Vol. 51. P. 3187-3197
Ish-Shalom-Gordon N., Dubinsky Z. 1990. Possible modes of salt secretion in Avicennia marina
in the Sinai. //Plant Cell Physiol. Vol. 31. P. 27-32
Isidorov V.A., Zenkevich J.B.B. 1985; Volatile organic compounds in the atmosphere of forests.
//Atmosph Environ. Vol. 19. P. 1-8
Iwanami Y. 1981. Inhibiting effects of volatile constituents of plants on pollen growth.
//Experientia. Vol. 37. P. 1280-1281
Iwanami Y., Hyodo H. 1983. Effects of volatiles evolved from excised plant tissues and lemon oil
on the growth of mung bean seedlings. //Plant Cell Physiol. Vol. 24. P. 473-477
Izawa S., Kraayenhof R.K., Ruuge E.K., Devault D. 1973. The site of KCN inhibition in the
photosynthetic electron transport pathway. //Biochim Biophys Acta. Vol.314. P/ 328-339
Iyengar S., Arnason J.T., Philogene B.J.R., Morand P., Westiuk N.H., Timmins G. 1987.
Toxicokinetics of the phototoxic allelochemical α-terthienyl in three herbivorous Lepidoptera.
//Pestic Biochem Physiol. Vol. 29. P.1-9
374
Jacob, J., Path, R.H. and Narwal, S.S. 2011. Multistoreyed agroforestry systems: Field studies.
//In: Research Methods in Plant Science, Vol.2. Forestry and Agroforestry. Eds. SS. Narwal,
P.Pavlovic and J.John. Houston, Texas: Studium Press. Pp. 187-206.
Jacson M.B.1989. Regulation of aerenchyma formation in roots and shoots by oxygen and
ethylene.//In: Cell Separation in Plants (NATO Ser.H: Cell Biol.vol 35). Osborne DJ, Jackson
MB (eds) Berlin-heidelberg,New York,London,Paris,Tokyo,Hong Kong: Springer-Verlag,
pp263-274
Jackson, M.B., Campbell, D.J. 1975. Movement of ethylene from roots to shoots, a factor in the
responses of tomato plants to waterlogged soil conditions. //New Phytol Vol.74. P.397-406
Jackson, M.B., Osborn, D.J.1970. Ethylene the natural regulator of leaf abscission. //Nature
Vol.225. P.1019-1022
Jacob, D.J., Wofsy, S.C. 1988. Photochemistry of biogenic emissions over the Amazon forest. //J
Geophys Res Vol. 93. P. 1477-1486
Jacob J., Sreekumar K.M., Rekha P. 2007. Allelopathic effects of leaf leachates of multipurpose
trees on vegetables. //Allelopathy J. Vol. 19. N 2 P. 507-516.
Jauregui, M.A., Reisenauer, H.M. 1982. Dissolution of oxides of manganese and iron by root
exudate components. //Soil Sci Amer J Vol.46. P. 314-317
Jeffree, C.E. 1986. The cuticle, epicuticular waxes and trichomes of plants, with reference to their
structure, functions and evolution. //In: Juniper B, Southwood R (eds) Insects and the Plant
Surface. Arnold, London, pp 23-64
Jeffree, C.E., Dale, J.E., Fry, S.C. 1986. The genesis on intercellular spaces in developing leaves
of Phaseolus vulgaris L. //Protoplasma Vol.132. P. 90-98
Jensen, C.R., Letey, J., Stolzy, L.W. 1964. Labelled oxygen: transport through growing corn
roots. //Science Vol.144. P. 550-552
Jensen, T.E., Welbourne, F.1962. The cytological effects of growth inhibitors of excised roots of
Vicia faba and Pisum sativum. //Proc S Dak Acad Sci Vol.41. P. 131-136
Jente, R., Richter, E., Bosold, F., Olatunji, C.A. 1988. Experiments on biosynthesis and
metabolism of acetylenes and thiophenes. //In: Lam J, Breteler H, Arnason T, Hansen L (eds)
Chemistry and Biology of Naturally-Occurring Acetylenes and Related Compounds (NOARC).
Elsevier, Amsterdam, pp 187-199
Joel, D.M. 1986. Glandular structures in carnivorous plants: Their role in mutual and unilateral
exploitation of insects. //In: Juniper B, Southwood R (eds) Insects and the Plant Surface. Arnold,
London Victoria Baltimore, pp 219-234
Joel, D.M., Juniper. B.E. 1982. Cuticular gaps in carnivorous glands. //In: Cutler DF, Alvin KL,
Price CE (eds) The Plant Cuticle. Acad.Press,London New York, San Diego, Sao Paulo,Sydney,
Tokyo, Toronto, pp 121-130(Linnean Soc.Symp.Ser.N 10)
Jones, C.A., Rasmussen, R.A. 1975). Production of isoprene by leaf tissue. //Plant Physiol Vol.
55. P. 982-987
375
Jones, R.L., Robinson, D.G. 1989. Protein secretion in plants. //New Phytol Vol. 111. P. 567-597
Jones, R,S., Stutte, C.A. 1986. Acetylcholine and red-light influence on ethylene evolution from
soybean leaf tissues. //Ann Bot Vol. 57. P. 897-900
Joseleau, J., Ullmann, G. 1990. Biochemical evidence for the site of formation of gum arabic in
Acacia senegal. //Phytochemistry Vol. 29. P. 3401-3405
Juniper, B.E. 1986. The path to plant carnivory. //In: Juniper BE, Southwood R (eds) Insects and
Plant Surface. Edvard Arnold London Victoria Baltimore, pp 195-218
Juniper, B.E., Robbins, R.J., and Joel, D.M. 1989. The Carnivorous Plants. London: Academic
Press. 353 p.
Justin, S.H.F.W., Armstrong, W. 1987/ The anatomical characteristics of roots and plant response
to soil flooding. //New Phytol 106:465-495
Justin, S.H.F.W., Armstrong, W.1991. Evidence for the involvement of ethene in aerenchyma
formation in adventitious roots of rice (Oryza sativa L.). //New Phytol Vol. 118. P.49-62.
Jutner, F. 1988. Changes of monoterpene concentration in needles of pollution injured Picea
abies exhibiting montane yellowing. //Physiol Plant Vol. 72. P. 48-56
Kai, M., and Piechula, B. 2009. Plant growth promotion dur to rhizobacterial volatiles volatiles –
An effect of CO2? //FEBS Letters. Vol. 583.N 21. P. 3473-3477.
Kajiwara, T., Kodama,K., Hatanaka, A., and Matsui, K. 1993. Volatile Compounds from
Japanese Marine Brown Algae. //In: Bioactive Volatile Compounds from Plants. Eds. Teranish.,
R, Buttery, R.G., and Sugisawa., H. Chapter 9, pp 103–120 ACS Symposium Series, Vol. 525
Kakes, P. 1990. Properties and functions of the cyanogenic system in higher plants. //Euphytica
Vol.48.P. 25-43
Kallarackal, J., Garlick, P.R., Milburn,J.A. 1986. Characterization of the structural inclusions in
the latex of banana (Musa sp). //Can J Bot. Vol.64. P. 2591-2601
Kameoka H, Iida H, Hashimoto S, Miyazawa, M. 1984. Sulphides and furanones from steam
volatile oils of Allium fistulosum and. Allium chinense. //Phytochemistry Vol.23. P.155-158
Kanchan, S.D., Javachandra. 1980. Allelopathic effects of Parthenium hysterophorum L. II.
Leaching of inhibitors from aerial vegetative parts. //Plant and Soil. Vol. 55. P. 61-66
Kandasamy, M.K. 1986. The stigmatic exudate of Cyamopsis tetragonoloba Taub. //Biochem
Physiol Pflanzen Vol.181. P. 571-575
Kandra, L., Wagner, G.L.1988. Studies of the site and mode of biosynthesis of tobacco trichome
exudate components. //Arch Biochem Biophys Vol. 265.P. 425-432
Kang, K., Kim Y.S., Park, S. and Back, K. 2009. Senescence-induced serotonin biosynthesis and
its role in delaying senescence in rice leaves. //Plant Physiol Vol. 150. P. 1380-1393.
376
Karp, F., Harris, J.L., Croteau, R.1987. Metabolism of monoterpenes: Demonstration of the
hydroxylation of (+)-sabinene to (+) - cis-sabinol by an enzyme preparation from sage (Salvia
officinalis) leaves. //Arch Biochem Biophys Vol. 256. P. 179-193
Karioti, A., Skaltsa, H., Lazari, D., Sokovic, M., Garcia, B. and Harvala, C. 2002. Secondary
metabolites from Centaurea deusta with antimicrobial activity cM. //Zeitschrift Fur
Naturforschung, section C. Bd.57 N (1-2). P.72
Kasperska, A., Kubacka-Zebalska, M. 1989. Stress ethylene metabolism as related to degree of
tissue injury. //In: Clijsters H, De Proft M, Marcelle R, van Poucke M (eds) Biochemical and
Physiological Aspects of Ethylene Production in Lower and Higher Plants. Kluwer Acad Press,
Dordrecht Boston London, pp 211-218
Kachroo, A. and Kachroo, P. 2007. Salicylic acid-, jasmonic acid- and ethylenemediated
regulation of plant defense signaling. //In: Genetic Engineering, Setlow J.K., Ed. New York:,
Springer. P. 55-83.
Kato-Noguchi, H. 2004. Allelopathic substance in rice root exudates: rediscovery of momilactone
B as as allelochemical.//J/Plant Physiol. Vol. 161. P. 271-276.
Kawano, S., Odaki, M., Yamaoka, R., Oda-Tanabe, M., Takeuchi, M. and Kawano, N. 1995.
Pollination biology of Oenothera (Onagraceae): The interplay between floral UV-absorbancy
patterns and floral volatiles as signals to nocturnal insects. //Plant Species Biology Vol.10. P. 3138.
Kawano, Y., Mitchell, W.C., Matsumoto, H. 1968. Identification of the male oriental fruit fly
attractant in the golden shower blossom. //J Econom Entomol Vol. 61. P. 986-988
Kawasaki, S. 1991 Extensin secreted into the culture medium of tobacco cells.11. Extensin
subfamilies of similar composition. //Plant Cell Physiology Vol.32. P.721-728
Kawase, M. 1981. Effect of ethylene on aerenchyma development. //Am J Bot Vol. 68. P. 651658
Kays, Y., Pallas, J.E. 1980. Inhibition of photosynthesis by ethylene. //Nature Vol. 285. P. 51-52
Keen, N.T., Lyne, R.L., Hymovitz, T.1986. Phytoalexin production as a chemo- systematic
parameter within the genus Glycine. //Biochem Syst Ecol Vol.14. P. 481-486
Keegstra K. 2010. Plant cell walls.//Plant Physiol. Vol. 154. N 2. P. 483-486.
Kelsey, R.G., Shafizadeh, F. 1980. Glandular trichomes and sesquiterpene lactones of Artemisia
nova (Asteraceae). //Biochem Syst Ecol Vol. 8. P. 371-377
Kelsey, R,G., Reynolds, C.W., Rodriguez, E. 1984. The chemistry of biologically active
constituents secreted and stored in plant glandular trichomes. //In: Rodriguez E, Healey PL,
Mehtha I (eds) Biology and Chemistry of Plant Trichomes. Plenum Press, New York London, pp
187-241
Kemp, M.S., Burden, R.S.1986. Phytoalexins and stress metabolites in the sapwood of trees.
//Phytochemistry Vol.25.P.1261-1269
377
Kende, H. 1989. Enzymes of ethylene biosynthesis. //Plant Physiol Vol. 91. P.1-14
Kennard, E.H. 1938. Kinetic Theory of Gases. McGraw-Hill, New York
Kenyon, W.H., Black, C.C. 1986. Electrophoretic analysis of protoplast, vacuole, and tonoplast
vesicle proteins in Crassulacean acid metabolism plants. //Plant Physiol Vol.82:P. 916-924.
Keppler, F., Hamilton, J.T.G., Braβ, M., Röckmann, T., Methane Emission from Terrestrial
plants under aerobic conditions.//Nature. 2006.V. 439.P. 187-191.
Kevan, P.G., Eisikowitch, D., Rathwell, B. 1989. The role of nectar in the germination of pollen
in Asclepias syriaca L. //Bot Gaz Vol.150. P. 266-270
Khan, A.A., Akbar, M., Seshu, D.V.1987. Ethylene as an indicator of salt tolerance in rice. //Crop
Sci Vol.27. P. 1242-1247
Khafagi, I.K. 2007. Generation of alkaloid-containing idioblasts during cellular morphogenesis of
Peganum harmala L. cell suspension cultures. //American Journal of Plant Physiology, Vol.2. P.
17-26
Khavari-Nejad, R.A. 1986. Carbon dioxide enrichment preconditioning effects on chlorophylls
contents and photosynthetic efficiency in tomato plants. //Photosynthetica Vol. 20. P. 315-317
Kijne, J.W., Diaz, C.L., Lugtenberg, B.J.J. 1990. Role of lectin in the pea-Rhizobium symbiosis.
//In: Lugtenberg BJJ (ed) Signal Molecules in Plants and Plant Microbe Interactions. SpringerVerlag, Berlin Heidelberg New York London, pp 351-358
Kimmerer, T.W., Kozlowski, T.T.1982. Ethylene, ethane, acetaldehyde and ethanol production
by plants under stress. //Plant Physiol Vol.69. P.840-847
Kimmerer, T.W., MacDonald, R.C. 1987. Acetaldehyde and ethanol biosynthesis in leaves of
plants. //Plant Physiol Vol.84. P.1204-1209
Kimmerer T.W., Stringer M.A.1988. Alcohol dehydrogenase and ethanol in the stems of trees.
Evidence for anaerobic metabolism in the vascular cambium. //Plant Physiol. Vol. 87.P.693-697
Kindermann, G.; Hüve, K.; Slovik, S.; Lux, H.;, Rennenberg, H. 1995. Emission of hydrogen
sulfide by twigs of conifers - a comparison of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.), Scots pine
(Pinus sylvestris L.) and Blue spruce (Picea pungens Engelm.). //Plant and Soil, Vol.169, P. 421 423.
King G. 2001. Aspects of carbon monoxide production and oxidation of marine algae. //Marine
Ecology Progress Series. Vol. 224. P. 69-75.
King R.R., Peletier, Y., Singh, R.P., and Calhoun, L.A. 1986. 3,4 -D-O-isobutyl-6-O-caprylsucrose: The major component of a novel sucrose ester complex from the type B -glandular
trichomes of Solanum berthaultii Hawkes (PI 473340). //J. Chem. Soc. Chem. Comm. Vol.14.
P.1078-1079.
King,R.R., Singh, R.P., Boucher, A. 1987. Variation in sucrose esters from the type B glandular
trichomes of certain wild potato species. //Amer Potato J. Vol.64.P. 529-534.
378
Kirchoff, B.K., Kennedy. H. 1985. Foliar non-structural nectaries in the Marantaceae. //Can J Bot
Vol.63. P.1785-1788
Kirschbaum, Miko U. F.; Niinemets, Ülo; Bruhn, Dan; Winters, Anthony J. 2007. How important
is aerobic methane release by plants? //Functional Plant Science and Biotechnology. Vol. 1. P.
138 - 145.
Kisser,J.G. 1958. Die Ausscheidung von atherischen Olen und Harzen. //Handbuch der
Pflanzenphysiologie Bd.10. P. 91-131
Klein, R.R., Miller, D.A. 1980. Allelopathy and its role in agriculture. //Commun Soil Sci and
Plant Anal Vol.11. P.43-56
Klepper, L.A. 1979. Nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2) emissions from herbicidetreated soybean plants. //Atmosph Environ Vol.13. P. 537-542
Klinger, H., Frosch. S, Wagner, E.1991. In vitro effects of monoterpenes on chloroplast
membranes. //Photosynthesis Research Vol.28. P. 109-118.
Kloss, M., Iwannek, K.H., Fedrik, I., Niemann, E.G.1984. Organic acides in the root exudates of
Diplachne fusca (Linn) Beauv. //Environ and Exp Bot Vol.24. P.179-188
Knobloch, K., Weigand, H., Weis, N., Schwarm, H.M., Vigenschow, H. 1986. Action of
terpenoids on energy metabolism. //In: Brunke EJ (ed) Progress in Essential Oil Research. de
Gruyter, Berlin New York, pp 429-445
Knox, R.B.1984. Pollen-pistil interactions. //In: Linskens HF, Heslop-Harrison J (eds) Cellular
Interaction (, Plant Physiol Vol 17. pp 508-608). Springer, Berlin Heidelberg New York
Knox, R,B., Kendrick, J., Bernhardt, P., Marginson, R., Beresford, G., Baker, I.,Baker, H.G.
1985. Extrafloral nectaries as adaptations for bird pollination in Acacia terminalis. //Am J Bot
Vol.72. P.1185-1196
Knox. R,B., Marginson, R., Kendrick, J., Beattie, A.J. 1986. The role of extrafloral nectaries in
Acacia. //In: Juniper B, Southwood R (eds) Insects and the Plant Surface. Arnold,
London,Victoria, Baltimore, pp 295-307
Knudsen, J.T., Tollsten, L., Bergström, L.G. 1993. Floral scents – a checklest of volatile
compounds isolated by head-space techniques.//Phytochemistry. Vol. 33. N 2. P. 253-280.
Knudsen, J.T., and Gershenzon, J. 2006. The Chemical Diversity of Floral Scent. //In: Biology of
Floral Scent. Dudareva, N. and Pichersky, E. (Eds). Boca Raton: CRC Pres, Taylor and Fransis,
P. 147-198P. 27-54
Koenze, J,R., Elstner, E.F.1976. Pyridoxalphosphate-dependent ethylene production from
methionine by isolated chloroplasts. //FEBS Lett. Vol. 66. P. 8-11
Kohli, K., Singh, H.P., and Batish, D.R. Eds. 2008. Invasive plants and forest ecosystems. Boca
Raton: CRC Press, Taylor and Francis Group. 456 pp.
Kojima, M., Poulton, I.E, Thayer. S,S., Conn, E.E, 1979. Tissue distributions of dhurrin and of
enzymes involved in its metabolism in leaves of Sorghum bicolar.//Plant Physiol. Vol. 63. P.
1022-1028
379
Koller, A.L., Rost, T.L. 1988. Leaf anatomy in Sansevieria (Agavaceae). //Am J Bot Vol.75. P.
615-633
Komai, K, Tang,Ch. 1989. Chemical constituents and inhibitory activities of essential oils from
Cyperus brevifolins and C.kyllingia. //J Chem Ecol Vol.15. P. 2171-2176
Konigs, R., Gtlz, P.G. 1974. Die monoterpene in atherrischen Ol der Blatter von Cistus
ladaniferus. //Z Pflanzenphysiol Bd.72. S. 237-248
Kouji, H., Masuda, T., Matsunaka, S. 1990. Mechanism of herbicidal action and soybean
selectivity of AKH-7088, a novel diphenyl ether herbicide. //Pestic Biochem Physiol Vol.37. P.
219-226
Kovaleva L.V., Roshchina V.V. 1997. Does cholinesterase participate in the intercellular
interaction in pollen-pistil system? //Biologia Plantarum. Vol. 39., N 2., P.207-213
Kowalski S.P., Eannetta N.T., Hirzel A.T., and Steffens J.C. 1992. Purification and
characterizationm of polyphenol oxidase from glandular trichomes of Solanum berthaultii. //Plant
Physiol. Vol. 100. P. 677-684.
Kozel, P.C, Tukey, H.B. Jr. 1968. Loss of gibberellins by leaching from stems and foliage of
Chrysanthemum morifolium Princess Anne. //Am J Bot Vol.55. P. 1184-1189
Krall, A.R., Tolbert, N.E. 1957. A comparison of the light dependent metabolism of carbon
monooxide by barley leaves with that of formaldehyde, formate and CO3. //Plant Physiol Vol.32,
P.321-326
Kram, B.W. and Carter, C.J. 2009. Arabidopsis thaliana as a model for functional nectary
analysis. //Sexual Plant Reproduction Vol. 22, N 4. P.205-289
Kram, B.W., Bainbridge. E,A., Perera, M.A.D.N., Carter,C. 2008. Identification, cloning and
characterization of a GDSL lipase secreted into the nectar of Jacaranda mimosifolia. //Plant
Molecular Biology Vol. 68. P. 173–183.
Kram, B.W., Xu, W.W., Carter, C.J. 2009. Uncovering the Arabidopsis thaliana nectary
transcriptome: investigation of differential gene expression in floral nectariferous tissues. //BMC
Plant Biology Vol. 9. P.92
Kramer. P,J., 1956. Physical and physiological aspects of water absorbtion. //Encyclopedia of
plant physiology. Buhland W. Ed. Berlin Heidelberg: Springer. P. 124-129.
Kramer. P,J., Jackson, W.T. 1954. Causes of injury to flooded tobacco plants. //Plant Physiol Vol.
29. P.241-245
Kreis, T.E. 1990. Role of microtubules in the organization of the Golgi apparatus. //Cell Motility
and the Cytoskeleton Vol. 15. P. 67-70
Krisai, I., Mrazek, E. 1986. Calcium oxalate crystals in Geastrum. //Plant Syst and Evol Vol. 154.
P. 325-341
380
Kristen, U., Lockhausen, J., Kandasamy, M.K. 1988. Structural aspects of protein secretion in
higher plant cells. //Phyton Vol. 28. P. 183-191
Kronestedt, E.C., Robards, A.W. 1987. Sugar secretion from the nectary of Strelitzia: A structural
and physiological study.//Potoplasma Vol. 137. P. 168-182
Kronestedt-Robards, E.C., Greger, M., Robards, A.W. 1989. The nectar of the Strelitzia reginae
flower. //Physiol Plant Vol. 77. P. 341-346
Kuc, J. 1995. Phytoalexins, stress metabolism, and desease resistance in plants. //Annu. Rev.
Phytopathol. Vol.33.P. 275-297.
Kuc, J., Lisker, N. 1978. Terpenoides and their role in wounded and infected plant storage tissue.
//In: Gtnder K (ed) Biochemistry of Wounded Plant Tissues. De Gruyter, Berlin New York, pp
203-242
Kucera, L.J. 1985. Zur Morphologie der Interzellularen in den Markstrahlen. Stand der
Kenntnisse uber die Interzellularen. //Vierteljahresschr Naturforsch Ges Zurich Bd.130. S.35-74
Kuklin, A.I. and Conger, B.V. 1995. Catecholamines in plants. //J.Plant Growth Regulation. Vol.
4. P. 91-97.
Kullenberg, B., Bergstrom, G. 1975. Chemical communication between living organisms.
//Endeavour Vol. 34. P. 59-69
Kulma, A. and Szopa, J. 2007. Catecholamines are active compounds in plant. //Plant Sci.
Vol.172. P. 433-440.
Kumar, S. and Singh, D. 1995 Allelopathy in sustainable agriculture, forestry and environment –
a review of an internatuinal symposium. //rrent Research on Medicinal and Aromatic Plants 17:
29-41
Kurosami, K. 1961. Electron microscopic analysis of the secretion mechanism. //Int Rev Cytol
Vol.11. P. 1-117
Kutchan, T.M., Rush, M., Coscia, C.J.1986. Subcellular localization of alkaloids and dopamine in
different vacuolar compartment of Papaver bracteatum. //Plant PhysiolVol. 81. P. 161-166
Kuzovkina, I., Al'terman, I.,Schneider, B. 2004. Specific accumulation and revised structures of
acridone alkaloid glucosides in the tips of transformed roots of Ruta graveolens.
//Phytochemistry. Vol. 65, N 8. P.1095-1100
Kwon, C., Neu, C., Pajok S., Yun, H., S., Lipka, U., Humphry, M., Bau, M., Kwaaitaal., M.,
Rampelt H., Kasmi, F.E., Jurgens, G., Parker, J., Panstruga, R., Lipka, V., and Schulze-Lefert, P.
2008. Co-option of a default secretory pathway for plant immune responses. //Nature. Vol. 451.
P. 835-840.
Ladd, T.L. Jr., Buriff, C.R., Beroza, M., McGovern, T.P. 1975. Japanese beetles attractancy of
mixtures of lures containing phenethylpropionate and eugenol. //J Econom Entomol Vol. 68. P.
819-820
Lander, V., Schreiner, P. 1990. Acorenone and g-asarone: Indicators of the origin of Calamus oils
(Acorus calamus L). //Flavour and Fragrance J Vol. 5. P. 75-79
381
Lang, D.R., Racker, E. 1974 Effect of quercetin and F1 inhibitor on mitochondrial ATPase and
energy-linked reactions in submitochondrial particles. //Biochim Biophys Acta Vol.333. P. 180186
Langdon, S.C.1917. Carbon monooxide occurrence free in kelp (Nereocystis lutkeana). //J Amer
Chem Soc Vol. 39. P. 149-156
Lange BM, Croteau R. 1999. Genetic engineering of essential oil production in mint. //Curr Opin
Plant Biol. Vol.2. N 2. P. 139-144.
Langenheim, J.H., Foster, C.E., McGinley, R.B.1980 Inhibitory effects of different quantitative
composition of Hymenaea leaf resins on a generalist herbivore Spodoptere exigua. //Biochem
Syst Ecol Vol.8. P. 385-396
Langer, G., Bohatka, S., Berecz, I., Schlenk, B., Bornemisza-Pausperth, P., Kiss, K., Buzas, I.,
Partay, G, Mozsik, L., Sagi, F. 1984. Mass-spectrometric determination of gases in plants.
//Vacuum Vol. 34. P.757-758.
Laothawornkitkul, J., Taylor, J.E., Paul, N.D., Hewitt, C.N. 2009. Biogenic volatile organic
compounds in the Earth system.//New Phytologist Vol.183. N 1. P. 27-51.
Larigauderie, A., Roy, J., Berger, A. 1986. Long term effect of high CO2 concentration on
photosynthesis of water hyacinth (Eichornia orassipes (Mart) Solms). //J Exp Bot Vol.37. P.
1303-1312
Larrigaudiere, C., Latche, A., Pech, J.C., Triantaphylides, C. 1990. Short-term effects of gammairradiation on 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid metabolism in early climacteric cherry
tomatoes. Comparison with wounding. //Plant Physiol Vol.92. P.577-581
Laties, G.G. 1982. The cyanide-resistant, alternative path in higher plant respiration. //Annu Rev
Plant Physiol Vol.33 P.519-555
Laue, G., Preston, C. A., & Baldwin, I. T. 2000. Fast-track to the trichome: induction of N-acyl
nornicotines precedes nicotine induction in Nicotiana repanda. //Planta. Vol. 210. N 3, P. 510514.
Lauter, D,J., Munns, D.N. 1986. Water loss via the glandular trichomes of chickpea (Cicer
arietinum L). //J Exp Bot Vol. 37. P. 640-649
Lee, E., Speirs,J., McGlasson, W.B., Brady, C.J.1987. RNA changes in tomato fruit pericarp in
response to propylene, wounding or ripening. //J Plant Physiol Vol.129. P. 287-299
Leelavathy, K.M.1970. Amino acids and sugars of the exudates from germinating seeds of rice.
//Proc Ind Acad Sci Vol.72. P. 81-90
Lefebvre, R.1978. Actions comparesss de l'ethylene et de l'ethane sur le bourgeonnement. //C R
Acad Sci Paris Vol. 287D S. 25-27
382
Leitão, C.A.E.and Cortelazzo, A.L. 2008. Structural and histochemical characterization of the
colleters of Rodriguezia venusta, Orchidaceae. //Australian Journal of Botany Vol.56. N 1. P.
161-165
Lersten, N.R., Curtis, J.D. 1974. Colleter anatomy in red mangrove Rhizophora mangle
(Rhizophoraceae). //Can J Bot Vol. 52. P. 2277-2278
Lersten, N.R., Curtis, J.D. 1988. Secretory reservoirs (ducts) of two kind in giant ragweed
(Ambrosia trifida, Asteraceae). //Am J Bot Vol.75. P. 1313-1323
Lersten, N.R., Curtis, J.D. 1989. Polyacetylene reservoir (duct) development in Ambrosia trifida
(Asteraceae) staminate flowers. //Am J Bot Vol.76. P.1000-1005
Levin, D.A. 1973. The role of trichomes in plant defence. //Quart Rev Biol Vol.48. P. 3-15
Levitt, J., Lovett, J.V. 1985. Alkaloids, antagonisms and allelopathy. //Biol Agr and Hort Vol.2.
P.289-301
Leuning, R. 1983. Transport of gases into leaves. //Plant Cell Environ Vol. 6. P. 181-194
Lewis, J.A., Moore, C.J., Fletcher, M.T., Drew, R.A., Kitching, W. 1988. Volatile compounds
from the flowers of Spathiphyllum cannaefolium. //Phytochemistry 27:2755-2757
Li X., Chanroj S., Wu Z., Romanowsky S.M.,. Harper J. F and Sze H. 2008. A Distinct
Endosomal Ca2+/Mn2+ Pump Affects Root Growth through the Secretory Process.//Plant
Physiology Vol.147, N 4, P.1675-1689
Lichtenthaler, H,K. 1999. The 1-deoxy-D-xylose-5-phosphate pathway of isoprenoid biosynthesis
in plants. //Annu.Rev.Plant Physiol.Plant Mol.Biol.Vol.50.P.47-65.
Lieberei, R.1986 Cyanogenesis of Hevea brasiliensis during infection with Microcyclus ulei.
//Phytopathol Ztschr Bd. 11.S.134-146
Lieberei, R., Selmar, D., Biehl, B. 1985. Metabolization of cyanogenic glycosides in Hevea
brasiliensis. //Plant Syst Evol Vol.150. P. 49-63
Ligero, F., Lluch, C., Olivares, J.1987. Evolution of ethylene from roots and nodulation rate of
alfalfa (Medicago sativa L) plant inoculated with Rhizobium meliloti as affected by the presence
of nitrate. //J Plant Physiol Vol.129. P.461-467
Lin, S.Y.H., Trumble, J.T., Kumamoto, J. 1987. Activity of volatile compounds in glandular
trichomes of Lycopersicon species against two insect herbivores. //J Chem Ecol Vol.13. P. 837850
Lincoln, D.E. 1990. Leaf resin flavonoides of Diplacus aurantiacus. //Biochem Syst Ecol Vol.8
P.397-400
Lincoln, D.E., Walla, M.D. 1986. Flavonoids from Diplacus aurantiacus leaf resin. //Biochem
Syst Ecol Vol. 14. P.195-198
383
Lipton, D.S., Blanchar, R.W., Blevins, D.J. 1987. Citrate, malate, succinate concentration in
exudates from P-sufficient and P-stressed Medicago sativa L seedlings. //Plant Physiol Vol.85. P.
315-317
Liu, J.J., Sturrock, R., Ekramoddoullah, A.K.2010. The superfamily of thaumatin-like proteins:
its origin, evolution, and expression towards biological function.//Plant Cell Rep. Vol. 29. N 5 P.
419-436.
Llucia J., Penuelas J., Alessio G.A. and Ogaya R. 2011. Species-specific, seasonal, inter-annual,
and historically-accumulated changes in foliar terpene emission rates in Phillyrea latifolia and
Quercus ilex submitted tp rain emission in the prades mountains (Catalonia). //Физиология
растений. Т. 58. №2. С. 95-101.
Loewis, M.W., Delwiche, C.C/ 1963. Carbon monooxide production by algae. //Plant Physiol
Vol. 38. P. 371-374
Lookado, S.E., Pollard, A.J. 1991. Chemical contents of stinging trichomes of Cnidoscolus
texanus. //J Chem Ecol Vol.17. P. 1909-1916
van Loon, L.C, Rep, M., Pieterse, C.M.J.2006 Significance of inducible defense-related proteins
in infected plants.//Annu Rev Phytopathol Vol. 44.P. 135–162
Lorber, P., Muller, W.H.1976. Volatile growth inhibitors produced by Salvia leucophylla: Effect
on seedling root tip ultrastructure. //Amer J Bot Vol.63. P.196-200
Loretto, F., and Sharkey, T.D. 1990. A gas-exchange study of photosynthesis and isoprene
emission in Quercus rubra L. //Planta Vol. 182. N 4. P. 523-531
Loreto, F., Mannozzi, M, Maris, C., Nascetti, P., Ferranti, F. and Pascqualini, S. 2001. Ozone
quenching properties of isoprene and its oxidant role in leaves. //Plant Physiol Vol. 126 N 3. P.
993-1000.
Lovett, J.V. 1987. Plant defence and allelopathy. //Abstr 14th Int Bot Congr Berlin-Dahlem
Botanical Garden, Berlin, P. 414
Lovett, J.V., Levitt, J., Duffield, A.M., Smith, N.G. 1981. Allelopathic potential of Datura
stramonium L (Thorne-apple). //Weed Res Vol.21. P.165-170
Lovett, J.V., Potts, W.S. 1987. Primary effects of allelochemicals of Datura stramonium L.
//Plant and Soil Vol. 98: P. 137-144
Luca de V., Cutler, A.J. 1987. Subcellular localization of enzymes involved in indole alkaloid
biosynthesis in Catharanthus roseus. //Plant Physiol Vol.85. P. 1099-1102
Luckner,. M. 1977. Secondary Metabolism in Plants and Animals (Der Sekundar- stoffwechsel in
Pflanze und Tier). Chapman and Hall LTD, London
Luckner, M.1990. Secondary Metabolism in Microorganisms, Plants and Animals, 3rd edition,
Springer - VEB Gustav Fisher, Berlin - Jena
384
Luckner, M., Dietrich, B., Lerbs, W. 1980. Cellular compartmentation and channelling of
secondary metabolism in microorganisms and higher plants. //In: Reinolds L, Harborne JB, Swain
T (eds) Progress in Phytochemistry, Vol 6 pp 103-142. Pergamon Press, Oxford New York
Toronto Sydney Paris Frankfurt
Lund, E.D., Kirkland, C.L., Shaw, P.E. 1981. Methanol, ethanol and acetaldehyde contents of
citrus products. //J Agr Food Chem Vol.29. P.361-366
Lundegardh, H., Stenlid, G.1944. On the exudation of nucleotides and flavonone from living
roots. //Ark Bot Vol.31 A. P.1-27
Lundgren, L., Norelius, G., Stenhagen, G. 1985. Leaf volatiles from some wild tomato species.
//Nord J Bot Vol.5. P.315-320
Lüttge, U.1971. Structure and Function of Plant Glands. //Annual Review of Plant
Physiology.Vol. 22. P. 23-44.
Lüttge, U., Higinbotham, N. 1979. Transport in Plants. Springer,Berlin.Heidelberg New York
Lynn, K.R.1989. Four lysozymes from latex of Asclepias syriaca. //Phytochemistry Vol.28.
P.1345-1348
Lynn, K.R., Clevette-Radford, N.A. 1986a. Lectins from latices of Euphorbia and Elaeophorbia
species. //Phytochemistry Vol.25. P. 1553-1557
Lynn, K.R., Clevette-Radford, N.A. 1986b. Hevains: serine-centered proteases from the latex of
Hevea brasiliensis. //Phytochemistry Vol, 25, P.2279-2282
Lynn, K.R., Clevette-Radford, N.A. 1988. Proteases of Euphorbiaceae. //Phytochemistry Vol. 27.
P.45-50
Lyon, C.J. 1970. Ethylene inhibition of auxin transport by gravity in leaves.//Plant Physiol
Vol.45. P. 644-646
Lyr, H. von, Banasiak, L., Casperson, G. 1987. Alkenale-eine fungizide Wirkstoffgruppe. //Biol
Rdsch Bd.25.S. 239-249
Lyte, M. and Ernst, S. 1992. Catecholamine induced growth of gram negative bacteria. //Life
Sci.Vol.50. P. 203-212.
Macdonald, R.C., Kimmerer, T.W. 1991. Ethanol in the stems of trees. //Physiol Plant., Vol.82.,
P.582-588.
MacDougal, D.T., Working, E.B, 1933. The pneumatic system of plants especially trees.
//Carnegie Inst Wash Publ N 441. P. 1-87
MacFarlane, W.V. 1963. The stinging properties of Laportea. //Econom Bot Vol.17.P.303-311
MacLeod, A.J., MacLeod,G., Subramanian, G.1988. Volatile aroma constituents of
celery. //Phytochemistry. Vol. 27. P. 373-375
385
Macnab RM 1979 Chemotaxis in bacteria. In: Haupt W, Fienleib ME (eds) Encyclopedia of Plant
Physiology. New Ser. Physiology of Movement. Springer, Berlin Heidelberg New York, Vol 7 pp
310-334
Machado, S.R., Gregorio, E.A., Guimarặes, E. 2006. Ovary peltate trichomes of Пфгьу:
Developmental ultrastructure and secretion in relation to function.//Ann. Bot. Vol. 97. N 3. P.
357-369.
Macrae, S., Gilliland, M.G, Staden, J.V. 1986 Rubber production of rubber producing potential.
//Plant Physiol. Vol. 8. P.1027-1032
Maestrin SY, Bonn DJ (1981) Allelopathic relationships between phytoplancton species. Can
Bull Fish Aquat Sci 210:323-346
Maffei, M., Chialva, F., Sacco, T. 1989. Glandular trichomes and essencial oils in developing
peppermint leaves. 1. variation of peltate trochome number and terpene distribution within leaves.
//New Phytol, 1989, Vol. 111., N 4., p.107-716.
Mahlberg, P.G., Hammondm C,T, Turnerm J,C., Hemphill, J.K.1984. Structure, development and
composition of glandular trichomes of Cannabis sativa L.//In: Rodriguez E, Healey PL, Mehtha I
(eds) Biology and Chemistry of Plant Trichomes. New York London: Plenum Press, pp 23-51
Mahmoud SS, Croteau RB. 2001. Metabolic engineering of essential oil yield and composition in
mint by altering expression of deoxyxylulose phosphate reductoisomerase and menthofuran
synthase. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001 Jul 17;98(15):8915-20.
.
Mahmoud, S.S, Croteau, R.B. 2002. Strategies for transgenic manipulation of monoterpene
biosynthesis in plants.//Trends Plant Sci. Vol.7. N 8. P.366-373.
Mahmoud, S.S, Williams, M., Croteau, R. 2004. Cosuppression of limonene-3-hydroxylase in
peppermint promotes accumulation of limonene in the essential oil. //Phytochemistry. Vol.65. N
5. P. 547-554.
Major, R. T. 1967. The ginkgo. The most ancient living tree. //Science. Vol. 157. N 3794. P.
1270-1273
Major, R. T., and Thomas, M., 1972. Formation of 2-hexenal from linolenic acid by macerated
Ginko leaves. //Phytochemistry. Vol.11. P.611-617
Major, R.T., Marchini, P., Sproston, T. 1960. Isolation from Ginkgo biloba L. of an inhibitor of
fungus growth. //The Journal of Biological Chemistry, Vol. 235.P. 3298-3299.
Major, R. T., Marchini, P. and Boulton, A. J. 1963. Observation on the production of α-hexenal
by leaves of certain plants.//J. Biol. Chem. Vol.238. P.1813-816
Makoveç, P. and Sindelar, L. 1984.The effect of phenolic compounds on the activity of
respiratory chain enzymes and on respiration and phosphorylation activities of potato tuber
mitochondria. //Biol Plant. Vol.26. P. 415-422,
Masanobu, T., Toshiki, N., Kin’ya, M. 2003. Formation and Distribution of Calcium Oxalate
Crystal Idioblast in the Tissues of Taro [Colocasia esculenta (L.) Schott]. //Journal of the
Japanese Society for Horticultural Science. Vol. 72. N.2. P.162-168
386
Masias, F. A., Molinillo, J.M.G., Galindo, J.C.G., Vaela,.M., Simonet, A.M., Castellano, D. 2001.
The use of allelopathic studies in the search for natural herbicides. In: Allelopathy in
agroecosystems. Kohli, R.K., Singh, H.P., Batish, D.R. (Eds). New York: Food Product Press. Pp.
237-255
Matern,U. 1987. Die Isomerenfalle für Secundärmetabolite, eine Alternative zum LnenfallenModell.//Biol.Unserer Zeit Bd.17. P.148-152.
Matile, Ph. 1976. Localization of alkaloids and mechanism of their accumulation in vacuoles of
Chelidonium majus laticifers. //In: Secondary Metabolism and Coevolution. Deutsch Akad
Naturforsch Leopoldina, Halle (Nova. Acta Leopoldina Suppl N 7), pp 139-156
Matile, Ph.1978. Biochemistry and function of vacuoles. //Annu Rev Plant Physiol Vol. 29.
P.193-213
Matile Ph. 1984. Das toxische Kompartiment der Pflanzenzelle.//Naturwissenschaften Bd.71. N
1. S.18-24.
Matile, Ph. 1987. The sap of plant cells. //New Phytol Vol. 105. P.1-26
Matile, Ph., Altenburger, R. 1988. Rhythms of fragrance emission in flowers. //Planta. Vol. 174.
P. 242-247
Matile, Ph., Jans, B., Rickenbacher, R. 1970. Vacuoles of Chelidonium latex: Lysosomal property
and accumulation of alkaloids. //Biochem Physiol Pflanzen /Vol. 161.P. 447-458
Mattioni, C. nd Gabbrielli, R. 1994. Phytochelatins production in Silene italica Pers.//Biologia
Plantarum.Vol.30. Supplement. P. S. 284.
Mattoo, A.K., Lieberman, M.1977. Localization of the ethylene-synthesizing system in apple
tissue//Plant Physiol. Vol.60.N 5. P. 794-799.
Mattoo, A.K., Baker, J.E., Chalutz, E., Lieberman, M.1977 Effect of temperature on the ethylenesynthezing systems in apple, tomato and Pennicillium digitatum. //Plant Cell Physiol Vol.18. P.
715-719
Maxwell, C.A., Hartwig,U.A., Joseph, C.M., Phillips, D.A. 1989. A chalcone and two related
flavonoids released from alfalfa roots induce nod genes of Rhizobium meliloti. //Plant Physiol.
Vol. 91. P. 842 – 847
Mccully M. 2007. Rhizosphere allelopathy.//Allelopathy J. Vol. 19. N 1. P. 75-84.
McKenna S. T., Kunke J. G., Bosch M., Rounds C. M., Vidali L., Winship L. J. and Hepler P. K.
2009. Exocytosis Precedes and Predicts the Increase in Growth in Oscillating Pollen Tubes.//The
Plant Cell Vol.21. P.3026-3040
Mende, P. and Wink, M. 1987. Uptake of the quinolizidine alkaloid, lupanine, by protoplasts and
vacuoles of Lupinus polyphyllus cell suspension cultures. Diffusion or carrier-mediated
transport? //J. Plant Physiol. Vol.129. P.229-242
387
Mersey, B.G., and Cutler, A.J. 1986. Differential distribution of specific indole alkaloids in leaves
of Catharanthus roseus. //Can. J. Bot. Vol.64. P.1039-1045.
Mer, C.L.1961. Carbon dioxide and ethanol as factors controlling the growth of etiolated oat
seedlings. //Nature. Vol. 191.P. 260-261
Mert-Türk, F. 2002. Phytoalexins : Defence or just a response to stress ?//Journal of Cell and
Molecular Biology. Vol.1.P. 1-6.
Metcalfe, C.R. 1967. Distribution of latex in the plant kingdom. //Economic Botany, Vol. 21. P.
115-127.
Microscopic characterization of botanical medicines. 2011. Eds Upton R, Graff, A, Joliffe G.,
Länger, R., Williamson, E. Boca Raton: CRC Press. 800 pp
Mitterhuber E, Pffanz H., Kaiser WM. 1989. Leaching of solutes by the acidic rains : a
comparison of efflux from twigs and single needles of Picea abies (L.Karst)//Plant, Cell,
Environment Vol.12. N 1. P.93-100.
Myamoto, K., Kotake, T.; Sasamoto, M.; Saniewski, M.; Ueda, J. 2010. Gummosis in grape
hyacinth (Muscari armeniacum) bulbs: Hormonal regulation and chemical composition of
gums.//Journal of Plant Research Vol.123. P. 363-370
Miziorko, H.M. 2011. Enzymes of the mevalonate pathway of isoprenoid biosynthesis. //Arch.
Biochem.Biophys. Vol. 505. N 2. P.131-143.
Mohammadifar, M.A., Musavi, S.M. Kiumars, A., Williams, P.A. 2006. Solution properties of
targacanthin (water-soluble part of gum tragacanth exudate from Astragalus gossypinus).
//International Journal of Biological Macromolecules. Vol. 38. N 1. P. 31-39;
Molish H. 1937. Der EinfluB einer Pflanze auf die andere – Allelopathie. Jena: Fisher.
Mueller, L.E., Carr, P.H. 1954. The submicroscopic of plant surfaces.//Amer. J.Bot. Vol.41. P.
593-600.
Muller, C.H. 1965. Inhibitory terpenes volatilized from Salvia shubs. //Bull Torey Bot Club.
Vol.92.P. 38-45.
Muller, C.H. and Chou C.H. 1972. Phytotoxins: an ecological phase of phytochemisty. //In :
Phytochemical Ecology. Harborn J.B. (Ed).London: Academic Press.Pp. 38-45.
Muller,W.H., Muller, C.H. 1964. Volatile growth inhibitors produced by Salvia species. //Bull
Torey Bot Club. Vol.91.P. 327-330.
Muller,W.H., Lorber, P., Haley, B., Johnson, K. 1969. Volatile growth inhibitors produced by
Salvia leucophylla: effect on oxygen uptake by mitochondrial suspensions. //Bull Torey Bot
Club. Vol.96.P. 89-96.
Müntz, K. 1984. Stickstoffmetabolismus der Pflanzen. Jena: Fisher.
Murphy, S.D. 1992. The determination of allelopathic potential of pollen and nectar.//In: Plant
Toxins Analysis (Eds., H.F. Linskens and I.F. Jackson). pp. 333-357. Springer-Verlag, Berlin.
388
Murphy, S.D. 1999 a. Pollen allelopathy. //In: Principles and Practices in Plant Ecology:
Allelochemical Interactions. (Eds., Inderjit, K.M.M. Dakshini and C.L. Foy). pp. 129-148. CRC
Press, Boca Raton.
Murphy, S.D. 1999 b. Is there a role for pollen allelopathy in biological control of weeds? //In :
Allelopathy Update. Vol. 2. Basic and applied aspects. Narwal S.s., ed. Enfield : Science publ.
Pp. 321-332.
Murphy, S.D. 2007. Allelopathic pollen: Isolating the allelopathic effects. //In: Cell Diagnostics:
Images, Biophysical and Biochemical Processes in Allelopathy (Eds., V.V. Roshchina and S.S.
Narwal) pp. 185-198. Science Publisher, Enfield, Jersey, Plymouth, USA.
Murphy, S.D. and Aarssen, L.W. 1989. Pollen allelopathy among sympatric grassland species in
vitro evidence in Phelum pratense L.//New Phytologist. Vol.112. P. 295-305.
Murphy, S.D. and Aarssen, L.W. 1995 a. Allelopathic pollen extract from Phelum pratense L.
(Poaceae) reduces germination in vitro of pollen in sympatric species. //International Journal of
Plant Scienc.e Vol.156.P. 425-434.
Murphy, S.D. and Aarssen, L.W. 1995 b. Allelopathic pollen of Phelum pratense reduces seed set
in Elytrigia repens in the field. //Canadian Journal of Botany Vol.73. P.1417-1422.
Murphy, S.D., Sher, I., and Bullock, C. 2009. Allelopathic pollen in Canadian invasive species:
Alliaria petiolata and Hesperis matronalis.//Allelopathy Journal., Vol.23. N 1. P.63-70
Muzutani, J. 1999. Plants ecochemicals in allelopathy. Vol.2, Pages 27-46. in: SS. Narwal, ed.
Allelopathy. Basic and Applied aspects. New Delhi: Oxford Publ.House.
Nahrstedt A. 1985. Cyanogenic compounds as protecting agents for organisms. //Plant
Systematics and Evolution.Vol. 150. P. 35-47
Narwal, S.S. 1994. Allelopathy in weed management. //In: SS. Narwal, ed. New Delhi: Oxford
Publ.House. Vol.2, Pages 203-254.
Narwal, S.S. 1999. Allelopathy in weed management. //In: SS. Narwal, ed. Allelopathy. Basic
and Applied aspects. New Delhi: Oxford Publ.House. Vol.2, Pages 203-254.
Narwal, S.S. 2007. Allelopathy in weed management. //In: SS. Narwal, ed. Allelopathy. Basic
and Applied aspects. New Delhi: Oxford Publ.House. Vol.2, Pages 203-254.
Narwal, S.S. 2011. t. //In: //In: Research Methods in Plant Science, Vol.2. Forestry and
Agroforestry. Eds. SS. Narwal, P.Pavlovic and J.John. Houston, Texas: Studium Press. Pp. 3-25
Nebenfuhr A, Ritzenthaler C, Robinson DG. Brefeldin A: 2002. Deciphering an enigmatic
inhibitor of secretion. //Plant Physiol. Vol.130. P. 1102–1108.
Nemecek-Marshall,M., MacDonald, R.C., Franzen, J.J., Wojciechowski, C.L. and Fall, R. 1995.
Methanol emission from leaves enzymatic detection of gas-phase methanol and relation of
methanol fluxes to stomatal sonductance and leaf development.//Plant Physiol. Vol. 108. N 4. P.
1359-1368.
Neuhaus, J.M., Pietrzak, M., Boller, T. 1994. Mutation analysis of the C-terminal vacuolar
targeting peptide of tobacco chitinase-low specificity of the sorting system, and gradual transition
between intracellular retention and secretion into the extracellular space. //Plant Journal., Vol.5./,
N 1. P.45-54.
389
Neumann D, Muller E. 1972. Beitrage zur Physiologie der Alkaloide. III. Chelidonium majus L.
und Sanguinaria canadensis L. : Ultrastruktur der Alkaloidbehalter, Alkaloidaufnahme undverteilung. //Biochem. Physiol. Pfl. 163. S. 375-91.
Niinemets, U.; Reichstein, M. 2003. Controls on the emission of plant volatiles through stomata:
Differential sensitivity of emission rates to stomatal closure explained. //Journal of Geophysical
Research-Atmospheres, Vol.108. P.(D7)
Niinemets, U.; Hauff, K.; Bertin, N.; Tenhunen, J.D.; Steinbrecher, R.; Seufert, G. 2002a.
Monoterpene emissions in relation to foliar photosynthetic and structural variables in
Mediterranean evergreen Quercus species. //New Phytologist, Vol. 153. N 2. P. 243 - 256.
Niinemets, U.; Seufert, G.; Steinbrecher, R.; Tenhunen, J.D. 2002b. A model coupling foliar
monoterpene emissions to leaf photosynthetic characteristics in Mediterranean evergreen Quercus
species. //New Phytologist, Vol.153. N 2. P. 257 - 275.
Niinemets, U.; Reichstein, M.; Staudt, M.; Seufert, G.; Tenhunen, J.D. 2002 c. Stomatal
constraints may affect emission of oxygenated monoterpenoids from the foliage of Pinus pinea.
//Plant Physiology, Vol.130. N 3, P.1371 - 1385.
Nisbet, R.E.R, Fisher,R., Nimmo, R.H., Bendall, D.S., Crill, P.M., Gallego-Sala, A.V.,
Hornibrook, E.R.C., Lopez-Juez, E., Lowry, D., Nisbet, P.B.R., Shuckburgh, E.F.,
Sriskantharajah, S., Howe., C.J., and Nisbet, E.G. Emission of methane from plants. //Proc. R.
Soc. B. 2009. Vol.276,P. 1347-1354
Nivsarkar, M., Cherian, B., Padh, H. 2001. Alpha-terthienyl: a plant-derived new generation
insecticide //Current Science. Vol. 81. N 6. P. 667-672.
Noe, S.M.; Ciccioli, P.; Loreto, F.; Niinemets, Ü. 2006. Emissions of linalool and ocimene
respond differently to environmental changes due to differences in physico-chemical
charcteristics.//Atmospheric Environment,Vol. 40. N 25. P. 4649 – 4662
Noe, S.M.; Penuelas, J; Niinemets, Ü. 2008. Monoterpene emissions from ornamental trees in
urban areas: a case study of Barcelona, Spain. //Plant Biology,Vol. 10. P. 163 - 169.
Nozzolillo and Ishikura, N. 1988: An investigation of the intracellular site of anthocyanoplasts
using isolated protoplasts and vacuoles.//Plant Cell Rep. Vol.7, P. 389-392.
Nussinovitch, A. 2009. Plant gum exudates of the world. Boca Raton: CRC Press. 352 pp.
Ohashi Y. and Matsuoka M. 1987. Induction and Secretion of Pathogenesis-Related Proteins by
Salicylate or Plant Hormones in Tobacco Suspension Cultures. //Plant Cell Physiol. Vol.28. N 4
P. 573-580.
Oleszek, W.A., Hoagland, R.E. and Zablotowicz, R.M. 1999. Ecological significance of
saponins.//In: Inderjit, K.M.M.Dakshini, and C.L.Foy, ed. Principles and Practices in Plant
Ecology. Allelochemical Interactions. Boca Raton: CRC Press. Pages 451-465
Okoli, B.E, McEuen, A.R. 1986. Calcium-containing crystals in Telfairia Hooker
(Cucurbitaceae).//New Phytol. Vol. 102. P. 199-207\
390
O'Leary, S.J., Poulis, B.A., von Aderkas, P. 2007. Identification of two thaumatin-like proteins
(TLPs) in the pollination drop of hybrid yew that may play a role in pathogen defence during
pollen collection.//Tree Physiol. Vol.27. N 12. P. 1649-1659.
Omar, M., Sawsan, A., Oran, A. and Al-Abbadi, Y. 2004. Chemical analysis and identification of
pollen grains from different jordanian honey samples. //Journal of Food Science & Technology
Vol.39. P.413-417
Ormerod, J.G., Nesbakken,G., Beale,S.I. 1990, Specific inhibition of antenna bacteiochlorophyll
synthesis in Chlorobium vibrioforme by anesthetic gases.//J.Bacteriol. Vol.172.,P. 1352-1360.
Ortega, R.C., Anaya, A.L. and Ramos, L. 1988. Effects of allelopathic compounds of corn pollen
on respiration and cell division of watermelon.//Journal Chemical Ecology Vol.14. P. 71-86.
Otegui, M.S., Gaspar, M.L., Maldonado, S., Varetti, E.L., anmd Pollero, R, 1998. Studies on
tissues associated to hydroxybenzoquinone secretion in Myrsine laetevirens (Myrsinaceae).
//Nordic Journal of Botany. Vol.18. P. 447-459.
Ozarowski,A. 1956. Azarum europaeum L. im Lichte der phytochemischen, toxikologischen,
pharmakodynamischen und klinischen Forschungen. //Pharmazie. Bd. 11. S. 63-69.
Paasannanti, S., Paternostro, M., Piozzi, F.,Faarax, M.X. 1985. Terpenods from latex of
Euphorbia ruspolii.//Fitoterapia. Vol. 56. P.47-50.
Pacini E, Nepi M. 2007. Nectar production and presentation. //In: Nectaries and nectar—Nicolson
SW, Nepi M, Pacini E, eds. Dordrecht: Springer. P.167–214.
De Paepe, A., van der Straeten, D. 2005. Ethylene biosynthesis and signaling: An overview.
//Vitamins and Hormones. Vol.72, P. 399-430
Paiva, E.A.S. and Martins, L. C. 2011. Calycinal trichomes in Ipomoea cairica (Convolvulaceae):
ontogenesis, structure and functional aspects. //Aust. J. Bot. Vol.59. N 1. P. 91-98.
Pallas, J.E.J., Kays, S.J. 1982. Inhibition of Photosynthesis by Ethylene a Stomatal Effect. //Plant
Physiology. Vol.70, P. 598-601.
Pan, S., Carter,C.J., Raikhel, N.V. 2005. Understanding protein trafficking in plant cells through
proteomics. //Expert Rev Proteomics Vol. 2. P.781-792.
Parton, R.M., Fischer-Parton, S., Watahiki, M.K., Trewavas, A.J. 2001. Dynamics of the apical
vesicle accumulation and the rate of growth are related in individual pollen tubes. //J Cell Sci.
Vol.114: P. 2685–2695
Parton, RM., Fischer-Parton, S., Trewavas, A.J, Watahiki, M.K. 2003. Pollen tubes exhibit
regular periodic membrane trafficking events in the absence of apical extension. //J Cell Sci. Vol.
116: P. 2707–2719.
Paterson-Jones, J. C., Gilliland, M.G., and van Staden, J. 1990. The biosynthesis of natural
rubber. //J. Plant Physiol. Vol 136. P.257-263.
Paull, R E, Johnson, C.M. and Jones, R.L. 1975. Studies on the secretion of maize root cap slime.
I. Some properties of the secreted polymer. //Plant Physiol. Vol.56, P.300-306.
391
Pawar, K.B. and Chavon, P.D. 2007. Influence of leaf leachates of soyabean, Moringa,
Parthenium, and Eucalyptus on carbohydrate metabolism in germinating seeds of Sorghum
bicolor (L.) Moench. //Allelopathy J. Vol. 19. N 2. P. 543-547
Peaker, M. and Linzell, J.L. 1975. Salt Glands in Birds and Reptiles. Monographs of the
Physiological Society No. 32. Cambridge, London, New York, Melbourne: Cambridge University
Press.
Pearse, B.M.F., Robinson, M.S. 1990. Clathrin, adaptors, and sorting. //Annu Rev Cell Biol,
Vol.6, P.151-171.
Perata, P., Alpi, A., Loschiavo, F.1986. Influence of ethanol on plant cells and tissues. //J.Plant
Physiol. Vol.126.P. 181-188.
Perata, P., Alpi, A. 1991. Ethanol-induced injuries to carrot cells. The role of acetaldehyde.//Plant
Physiol. Vol. 95. N 3.P 748-752.
Perry, S.F. 1967. Inhibition of respiration by juglone in in Phaseolus and Lycopersicon.//Bull.
Torrey Bot. Club. Vol. 94. P. 26-30.
Peterson, R.L., Vermeer, J.1984. Histochemistry of trichomes. //In: Biology and chemistry of
trichomes. Rodriguez, E., Healey, P.L., Mehta, I. Eds. New York: Plenum Press.Pp.71-94.
Pettit, G.R., Cragg, G.M., Singh, S.B., Duke, J.A. and Doubek, D.L. 1990. Antineoplastic agents.
162. Zephyranthes candida. //Journal of Natural Products Vol. 53. P. 176-178.
Pickman, A.K. 1986. Biological activities of sesquiterpene lactones.//Biochemical Systematics
and Ecology. Vol. 14. N 3. P. 255-281.
Puc, M. 2003. Characterization of pollen allergens. //Annals of Agricicultural and Environmental
Medicine Vol.10. P. 143-149.
Rao, A.S. 1990. Root flavonoids. //Bot. Rev. Vol.56. P. 1-90.
Raguso, RA, Pichersky, E. 1999. A day in the life of a linalool molecule: chemical
communication in a plant-pollinator system. 1. Linalool biosynthesis in flowering plants. //Plant
Species Biology, Vol, 14. P.95–120.
Raskin, I. and Kende, H. 1984. Regulation of growth in stem sections of deepwater rice.//Planta.
Vol. 160. P. 66-72.
Rasmussen, R.A. 1970. Isoprene: identified as a forest-type emission to the atmosphere.
//Environ. Sci. Technol. Vol.4. P.667--671.
Rasmussen, R.A. and C.A. Jones. 1973. Emission isoprene from leaf discs of Hamamelis.
//Phytochemistry. Vol.12. P.15--19.
Rasulov, B.; Hüve, K.; Välbe, M.; Laisk, A.; Niinemets, Ü. 2009. Evidence that light, carbon
dioxide, and oxygen dependencies of leaf isoprene emission are driven by energy status in hybrid
aspen. //Plant Physiology, Vol. 151, P. 448 - 460.
392
Rebek, J. 1992. Molecular recognition and self-replication. //HJ MolecularRecognition. Vol. 5, N
3, P.83-88
Regula, I., Kolevska-Pletikapic, B., Krsnik-Rasol, M. 1989. Presence of serotonin in Juglans
ailanthifolia var. ailanthifolia Carr. and its physiological effects on plants. //Acta Bot. Croat.
Vol.48, P. 57–62.
Reichling, J.,Beiderbeck, R., Becker, H. 1979. Vergleichende Untersuchungen uber secundare
Inhaltsstoffe bei Pflanzentumoren, Blute, Kraut und Wurzzeln von Matricaria. //Planta Medica
Vol. 36. P.322-332.
Reichling, J.,.Bisson, W., Becker, H., Schilling, G. 1983. Zusammensetzung und Akkumulation
des atherschen Ols in Matricaria Radix 2. Mitt. //Z.Naturforsch 38c: pp.159-161.
Reichling, J.,Bisson, W., Becker, H. 1984. Vergleichende Untersuchungen zur Bildung und
Akkumulation von atherischen Ol in der intakten Pflanze und in Calluskulturen von Matricaria
chamomilla. //Planta Medica Vol. 51.P.334-337.
Reichling, J and Beiderbeck, R. 1991. X. Chamomilla recutita (L.) Rauschert (Camomile) : in
vitro culture and the production of secondary metabolites. //In: Biotechnology in Agriculture and
Forestry (Ed. Y.P.S.Bajaj) vol.15, Medicinal and Aromatic Plants III. pp 156-175. Berlin,
Hedelberg: Springer-Verlag.
Reicosky, D.A. and Hanover, J. W. 1978. Physiological effects of surface waxes. Light
reflectance for glaucous and nonglaucous Picea pungens. //Plant Physiol. Vol.62. N 1. P. 101104.
Reigosa Roger, M.J. and Weiss, O. 2001. Fluorescence technique. In: Handbook of Plant
Ecophysiology Technique., (Ed. M.J. Reigosa Roger). pp.155-171 Dordrecht: Kluwer Acad. Publ
Reigosa, M. J., Pedrol, N., Sanchez-Moreiras, A. M. and Gonzales, L. 2002. Stress and
allelopathy. In: Allelopathy, from Molecules to Ecosystems, M.J. Reigosa and N. Pedrol, Eds.
Science Publishers, Enfield, New Hampshire. Pp. 231-256.
Rekka, E.A., Chrysselis, M., Siskou, I. and Kourounakis, A.P. 2002. Synthesis of new azulene
derivatives and study of their effect on lipid peroxidation and lipogenase activity. //Chem.
Pharm.Bull. Vol.50 (7).P. 904-907.
Rekka, E.A., Kourounakis, A.P., and Kourounakis, P. N. 1996. Investigation of the effect of
chamazulene on lipid peroxidation and free radical processes. //Research Communications
inMolecular Pathology and Pharmacology.Vol.92 (3). P.361-364.
Ren G, Healy RA, Klyne AM, Horner HT, James MG, Thornburg RW. 2007. Transient starch
metabolism in ornamental tobacco floral nectaries regulates nectar composition and release.
//Plant Science Vol. 173. P.277–290.
Rengel, Z. 2002. Genetic control of root exudation.//Plant and Soil. V.245. P. 59-70.
Rennenberg, H. 1983. Role of o-acetylserine in hydrogen sulfide emission from pumpkin leaves
in response to sulfate. //Plant physiology. Vol.73. P. 560-565;
393
Rennenberg, H., Huber, B., Schroder, P., Stahl, P., Haunold, W.,Georgeii, H.W., Slovik, S.,
Pfanz, H. 1990. Emission of volatile sulfur compounds from spruce trees. //Plant Physiology Vol.
92: P. 560-564.
Renwick, G.M., Giumarro, C. and Siegel S. M. 1964.Hydrogen Metabolism in Higher
Plants//Plant Physiol. 1964 May; 39(3): 303–306.
Richards, J.H. 2001. Bladder function in Utricularia purpurea (Lentibulariaceae): Is carnivory
important? //American Journal of Botany, Vol 88(1). P. 170–176.
Rice, E.L. 1984. Allelopathy. New York San Francisco London: Academic Press.
Righetti,B, Magnanini, E.et al., Infante, R., Predieri, S.1990.Ethylene, ethanol, acetaldehyde and
carbon dioxide released by Prunus avium shoot cultures. //Physiologia Plantarum.Vol. 78, N 4,
P.507–510ghe Righetti,.B.; Magnanini, E.; Infante, R., et al. Ethylene, ethanol, acetaldehyde
Riemenschneider, A, Nikiforova, V.,Hoefgen R., de Kok, L.J,Papenbrock J. 2005.Impact of
elevated H2 S on metabolite levels activity of enzymes and expression of genes involved in
cysteine metabolism. //Plant Physiol Biochem. Vol.43, P. 473-483
Roberts, M. F., Strack, D. and Wink, M. 2010. Biosynthesis of Alkaloids and Betalains. //Annual
Plant Reviews. Vol.40. P. 20-91,
Robins, R.J., Juniper, B.E. 1980. The secretory cycle of Dionaea muscipula Ellis. I. Fine structure
and the effect of stimulation on the fine structure of the glands. //New Phytol. Vol.86, P. 279-296.
Robinson, M.S. 1992. Adaptins. //Trends in Cell Biology. Vol. 2: N 10, P.293-297.
Rodriguez, E, Towers, G.H.N., and Mitchell, J.C. 1976. Biological activities of sesquiterpene
lactones. //Phytochemistry. Vol. 15. P. 1573-1580.
Rodriguez, E. Malbry T.J. 1977.Tageteae-chemical review. //In: The Biology and Chemistry of
the Compositae. Vol.2. Heywood V.H., Harborne J.B. Turner B.L. Eds., London> New York, San
Francisco: Academic Press. Pp. 785-797.
Romberger J.A., Hejnowicz Z., and Hill J F. 1993. Plant Structure: Function and Development.
Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. P.124
Roos, W. and Luckner, M.1986. In: Cell Metabolism: Growth and Environment. Subramanian, T.
A. V., ed. pp. 45-71, CRC Press, Boca Raton
Roshchina, V.V. 1987. Action of acetylcholine agonists and antagonists on reactions of
photosynthetic membranes.//Photosynthetica. Vol.21. N 3. P. 296-300.
Roshchina V.V. 1988. Characterization of pea chloroplast cholinesterase: effect of inhibitors of
animal enzymes //Photosynthetica. Vol. 22, N1. P. 20-26
Roshchina V.V. 1989. Biomediators in chloroplasts of higher plants. 1. The interation-with
photosynthetic membranes //Photosynthetica. Vol.23. N2. P.197-206.
Roshchina V.V. 1990 a. Biomediators in chloroplasts of higher plants. 2.The acetylcholinehydrolysing proteins. Photosynthetica. Vol. 24, N 1. P. 110-146.
394
Roshchina V.V. 1990 b. Biomediators in chloroplasts of higher plants. 3. Effect of dopamine on
photochemical activity //Photosynthetica. Vol. 24, N 1. P. 117-121.
Roshchina V.V. 1990c. Biomediators in chloroplasts of higher plants. 4. Reception by
photosynthetic membranes //Photosynthetica. Vol. 24, N 4. P. 539-549.
Roshchina, V.V. 1994. Chemosensory mechanisms in allelopathy. In: Allelopathy in
Agriculture and Forestry. S.S.Narwal and P.Tauro, ed. Jodhpur (India): Science Publishers.
Pp. 273-285
Roshchina, V.V.1998. Cholinergic mechanisms in plant fertilization.//Journal of Physiology
(Paris). Vol.92. P. 484-485.
Roshchina, V.V. 1999. Mechanisms of cell-cell communication. In: Allelopathy Update, (Ed.,
S.S. Narwal). Vol. 2: 3-25. Basic and Applied aspects. Science Publishers, Enfield, New
Hampshire
Roshchina, V.V. 2001a. Neurotransmitters in Plant Life. Enfield, Plymouth: Science Publishers.,
298 pp.
Roshchina, V.V. 2001b. Molecular-cellular mechanisms in pollen alllelopathy. //Allelopathy
Journal Vol.8: P.11-28.
Roshchina, V.V. 2002. Rutacridone as a fluorescent dye for the study of pollen.//Journal of
Fluorescence. Vol,12:P. 241-243.
Roshchina, V.V. 2003. Autofluorescence of plant secreting cells as a biosensor and bioindicator
reaction. //Journal of Fluorescence Vol.13. P. 403-420.
Roshchina, V.V. 2004. Сellular models to study the allelopathic mechanisms. //Allelopathy
Journal. Vol.13:P.3-16.
Roshchina, V.V. 2005a. Allelochemicals as fluorescent markers, dyes and probes. //Allelopathy
Journal Vol.16. P. 31-46.
Roshchina V.V. 2005b. Biosensors for the study of allelopathic mechanisms and testing of natural
pesticides. In: Proceedings, International Workshop on Protocols and Methodologies in
Allelopathy, April 2-4, 2004. Palampur. (Eds., G.L. Bansal and S.P.Sharma). Pp. 75-87. Azad
Hind Stores, Palampur, India.
Roshchina, V.V. 2007a. Cellular models as biosensors. In: Cell Diagnostics: Images, Biophysical
and Biochemical Processes in Allelopathy (Eds., V.V. Roshchina and S.S. Narwal). Pp. 5-22.
Science Publishers: Enfield, Jersey (USA), Plymouth.
Roshchina, V.V. 2007b. Luminescent cell analysis in allelopathy. In: Cell Diagnostics (Eds.
V.V.Roshchina and S.S.Narwal). Pp. 103-115. Science Publisher: Enfield, Jersey (USA),
Plymouth
Roshchina V.V. 2008. Fluorescing World of Plant Secreting Cells. Science Publishers, Enfield,
Jersey (USA), Plymouth. 338 pp
Roshchina V.V. 2010. Evolutionary сonsiderations of neurotransmitters in Microbial, Plant and
Animal Cells. //In: Microbial Endocrinology. Interkingdom Signaling in Infectious Disease and
Health. (Lyte, M. and Freestone P. P.E. (Eds.) New York, Berlin: Springer-Verlag. pp. 17-52.
395
Roshchina, V.V. and Melnikova, E.V. 1995. Spectral analysis of intact secretory cells and
excretions of plants.//Allelopathy J.Vol. 2. N 2. P.179-188.
Roshchina, V.V. and Melnikova, E.V. 1996. Microspectrofluorometry: A new technique to study
pollen allelopathy. //Allelopathy Journal Vol.3. P.51-58.
Roshchina, V.V. and Melnikova, E.V. 1998. Allelopathy and plant generative cells. Participation
of acetylcholine and histamine in a signalling at the interactions of pollen and pistil. //Allelopathy
Journal Vol.5. P.171-182
Roshchina, V.V. and Melnikova, E.V. 1999. Microspectrofluorimetry of intact secreting cells,
with applications to the study of allelopathy. //In: Principles and Practices in Plant Ecology.
Allelochemical Interactions. (Eds. Inderjit, K.M.M Dakshini, C.L. Foy). pp. 99-126. CRC Press,
Boca Raton.
Roshchina V.V., Mukhin E.N. 1985. Acetylcholinesterase activity in chloroplasts of and
acetylcholine effects on photochemical reactions //Photosynthetica. Vol. 19, N 2. P. 164-171.
Roshchina V.V., Mukhin T.N. 1985.Acetylcholine action on the photochemical reactions in
chloroplasts //Plant Sci.Vol. 42, N 2, P. 95-98.
Roshchina, V.V. and Roshchina V.D. 1993. The Excretory Function of Higher Plants. Springer,
Berlin 384 pp.
Roshchina, V.V. and Roshchina, V.D. 2003. Ozone and Plant Cell. Dordrecht, Kluwer Academ.
Publ,.240 pp.
Roshchina, V.V. and Semenova, M.N. 1995. Neurotransmetter system in Plants.Cholinesterase in
excreta from flowers and secretory cells of vegetative organs of some species. //In: Proceedings
of Plant Growth Regulator Society of America. 22 Annual Meeting, 18-20 July 1995,
Minneapolis, Minnesota. (Eds. D. Green and G.Cutler), pp.353-357. Minneapolis: Fritz C.D.
Roshchina V. V., and Vikhlyantsev I.M. 2009. Mechanisms of chemosignalling in allelopathy:
Role of Ion channels and cytoskeleton in development of plant microspores. //Allelopathy
Journal.V. 23, N 1, P. 25-36.
Roshchina, V.V., Karpilova, I,Ph. Bozhok, G.V. and, Gostimskii, S.A. 1983. Photosynthesis of
pea mutants with damaged photosystems.//Photosynthetica, Vol. 17, N 4. P. 590-596,
Roshchina, V.V., Mel’nikova, E.V, Mit’kovskaya, L.I., and Karnaukhov, V.N. 1998a.
Microspectrofluorimetry for the study of intact plant secretory cells. //J. of General Biology
(Russia) Vol. 59. P. 531-554.
Roshchina, V.V., Yashin, V.A., and Kononov, A.V. 2004. Autofluorescence of plant microspores
studied by confocal microscopy and microspectrofluorimetry. //Journal of Fluorescence Vol.14. N
6, P. 745-750.
Roshchina, V.V., Yashin, V.A., Kononov, A.V., and Yashina, A.V. 2007a. Laser-Scanning
Confocal Microscopy (LSCM): Study of Plant Secretory Cell: //In: Cell Diagnostics
(Eds.V.V.Roshchina and S.S.Narwal). Pp. 93-102. Science Publisher : Enfield, Jersey (USA),
Plymouth.
396
Roshchina, V.V., Kutis, I. S., Kutis, L. S., Gelikonov, V. M., Kamensky, V. A. 2007b. The study
of plant secretory structures by optical coherence microscopy. //In: Plant Cell Diagnostics
(Eds.V.V.Roshchina and S.S.Narwal). pp. 87-92. Science Publisher : Enfield, Jersey (USA),
Plymouth.
Roshchina, V.V., Yashina, A.V. and Yashin, V.A. 2008. Cell communication in pollen
allelopathy analyzed with laser-scanning confocal microscopy. //Allelopathy Journal. Vol. 21:P.
219-226.
Roshchina V.V., Yashina, A.V., Yashin, V.A., and Prizova N.K. 2009. Models to study pollen
allelopathy. //Allelopathy J., Vol.23. N1. P.3-24
Roshchina V.V. Yashina, A.V.,Yashin, V.A. and Gol’tyaev M. V. 2011. Fluorescence of
Biologically Active compounds in Plant Secretory Cells. //In: Research Methods in Plant Science,
Vol.2. Forestry and Agroforestry. Eds. SS. Narwal, P.Pavlovic and J.John. Houston, Texas:
Studium Press. Pp. 3-25
Roshchina V.V., Yashin V.A, Yashina A.V, Gol’tyaev M.V. 2011. Colored allelochemicals in
modelling of cell-cell allelopathic interactions. //Allelopathy Journal, V.28 (№1): P.1-12
Roshchina V.V. Yashin, V.A., Yashina, A.V., and Gol’tyaev M.V. 2012. Microscopy for
modelling of cell-cell interactions //In: Allelopathy: Current Trends and Future Applications. Eds.
Z.Cheema, M. Farooq and W. Abdul. Berlin: Springer. Chapter 21
Rost, T.L., Jones,T., Robbins, J.A. 1986. The role of ethylene in the control of cell division in
cultured pea root tips: A mechanism to explain the excision effect. //Protoplasma Vol.130. P. 6872
Rottloff, S., Müller, U., Kilper, R., and Mithöfer, A. 2009. Micropreparation of single secretory
glands from the carnivorous plant Nepenthes.//Analytical Biochemistry. Vol. 394. N 1. P. 135137.
Rougier, M. 1981. Secretory activity of root cap. //In: Tanner W, Loewus FA (eds) Plant
Carbohydrates. II. Encyclopedia of Plant Physiology, New Ser. Springer, Berlin Heidelberg New
York, Vol 13B pp 542-574
Rougier. M., Chaboud, A.1985. Mucilages secreted by roots and their biological function. //Isr J
Bot Vol.34.P.129-146
Rovira, A.D.1959. Root excretions in relation to the rhizosphere effect. 4. Influence of plant
species, age of plant, light, temperature and calcium nutrition on exudation. //Plant and Soil
Vol.11. P.53-64
Rovira, A.D. 1969. Diffusion of carbon compounds away from wheat roots. //Aust J Biol Sci
Vol.22. P.1287-1290
Rovira, A.D. 1969. Plant Root Exudates. //Bot Rev Vol. 35. P. 35-59
Rovira, A.D. 1971. Plant root exudates. //In: Biochemical Interactions among Plants. Nat Acad
Sci, Washington, pp 19-24
397
Rovira, A.D., Foster, R.C., Martin, J.K. 1979. Note on terminology: Origin, nature and
nomenclature of the organic materials in the rhizosphere. //In: The soil-root interface. Harley JL,
Russel RS (eds) New York London San Francisco: Academic Press, pp 1-4
Rozema, J., Gude, H., Pollak, G. 1981. An ecophysiological study of the salt secretion of four
halophytes. //New Phytol. Vol.89. P.201-217
Rüedi, P., Wollenweber, E., Marx, D., Scheele, C. 1989 Kaurane-type diterpenes from fern frond
exudates. //Z Naturforsch. Bd. 44c. S.901-904
Rubinstein, B. and Luster, D.G. 1993. Plasma membrane redox activity: components and role in
plant processes. //Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. Vol.44. P.131-155.
Ruhlmann, J M., Kram B. W., and Carter C.J. 2009. Cell wall invertase 4 is required for nectar
production in Arabidopsis. //Journal of Experimental Botany, Vol. 54, No. 382, pp. 525-531.
Rüngeler, P., Castro, V., Mora, G., Gören, N., Vichnewski, W., Pahl, H.L., Merfort, I., and
Schmidt, T.J. 1999. Inhibition of Transcription Factor NF-λB by Sesquiterpene Lactones – A
Proposed Molecular Mechanism of Action. //Bioorganic and Medicinal Chemistry Vol.7. P.23432352.
Russin, W,A., Uchytil, F., Feistner, G., Durbin, R.D. 1988. Developmental changes in content of
foliar secretory cavities of Tagetes erecta (Asteraceae). //Am J Bot. Vol.75. P. 1787-1793
Russin, W.A., Uchytil, F., Feistner, G., Durbin, R.D.1988. Developmental changes in rustica
inoculated with TMV. //Phytochemistry Vol.24. P.2445-2447
Ryan, J.D., Gregory, P., and Tingey, W.M. 1982. Phenolic oxidation activities in glandular
trichomes on hybrids of Solanum berthaultii. //Phytochemistry Vol.8. P. 1885-1887.
Saden-Krehula, M., Tajic, M. and Kolbach, D.1971. Testosterone, epitestosterone and
androstenedione in the pollen of Scotch pine (Pinus sylvestris L.) //Experientia. Vol. 27. P.108109
Salatino, A., Monteiro, W.R., Bomtempi, N. Jr.1988a. Histochemical localization of phenolic
deposits in shoot apices of common species of Asteraceae. //Ann. Bot. Vol.61. P.557-559
Salatino, A., Monteiro. W,R., Bomtempi, N.Jr. 1988 b. Histochemical localization of Saline
Environments (Ecol Stud Vol 15). Springer-Verlag, Berlin, pp 118-146
Sanadze, G.A,1969. Light-dependent excretion of molecular isoprene. //In: Progress in
Photosynthetic Research.Vol 2 P. 701-706
Sanadze, G.A. 1990. The principle scheme of photosynthetic carbon conversion in cells of
isoprene releasing plants. //In : Current Reseach in Photosynthesis, Baltschevffsky M (ed) vol
4,pp 231-237, Kluwer Academic Publ, Dordrecht.
Sanchez-Alonso, F, Lachica, M.1988. Oxalate salts in the leaves of plum (Prunus salicina L) and
cherry (P. avium L). //New Phytol. Vol.108. P.505-508
398
Sanders, I.O., Robertson, D.R., Smith, A.R., Hall, M.A. 1987. Ethylene binding and metabolism
in Pisum sativum L cv' Alaska'.In : Klambt D(ed) Plant Hormone Receptors. Springer-verlag,
Berlin-Heidelberg New York London, Paris Tokyo, pp 289-295
Sand-Jensen, K., Prahl, C. 1982. Oxygen exchange with the lacunae and across leaves and roots
of the submerged vascular macrophyte, Lobelia dormanna.//New Phytol. Vol. 91. P.103-120
Sandmann, G., Boger, P. 1982. Volatile hydrocarbons from photosynthetic membranes containing
different fatty acids.//Lipids. Vol. 17. P.35-41
Saniewski, M, Horbowicz, M., Czapski, J. 1992 The effect of methyl jasmonate onfatty and sterol
content in tulip stems. //J Plant Physiol. Vol.140. N 4, P.399-401.
Sarkar, Kumar, A.1974.Influence of plant extracts on chromosome metabolism of mature
nuclei.//Bull Bot Soc Bengal. Vol. 28. P.113-115
Sasaki, K., Ohara, K., Yazaki, K. 2005. Gene expression and characterization of isoprene
synthase from Populus alba.//FEBS Lett. Vol.575. P.129-134.
Satler, S.O, Kende, H. 1985. Ethylene and the growth of rice seedlings. //Plant Physiol Vol.
79.P.194-198
Saxena, P.R., Pant, M.C., Kishor, K., Bhargava, K.P. 1965. Identification of pharmacologically
active substances in the Indian stinging nettle Urtica parviflora Roxb. //Can J Physiol Pharmacol.
Vol.43. P. 869-876
Saxena, P.R., Tangri, K.K., Bhargava, K.P. 1966. Identification of acetylcholine, histamine and 5hydroxytryptamine in Girardinia heterophylla (Decne). //Can J Physiol Pharmacol. Vol. 44. P.
621-627
Satiat-Jeunemaitre, B.,Cole, L., Bourett, T.,Howard, R., Hawes C. 1996. Brefeldin A effects in
plant and fungal cells: something new about vesicle trafficking? //J.Microsc. Vol. 181(Pt 2)P.
162-177.
Schauenstein, E., Esterbauer, H., Zollner, H. 1977. Aldehydes in the biological systems: their
natural occurrence and biological activities. London: Pion.
Scheel, D., Colling, C., Keller, H., Parker, J., Schulte, W., Hahlbrock, K. 1989. In: Studies on
elicitor recognition and signal transduction in host and –non-hostplant/fungus pathogenic
interactions. //In: Signal Molecules in plants and plant microbe interactions. Lugtenberg B.J.J.
(ed) Berlin, Heidelberg: Springer, Pp. 214-218.
Scheel, D., Colling, C., Keller, H., Parker, J., Schulte, W., Hahlbrock, K.1990. Studies on elicitor
recognition and signal transduction in host and non-host plant/fungus pathogenic interactions.
//In: Lugtenberg BJJ (ed) Signal Molecules in Plants and Plant Microbe Interactions. SpringerVerlag, Berlin Heidelberg New York London, pp 214-218
Scheffer,F., Stricker,G., Kickuth, R. 1965.Organische in der Guttation- fltssingkeit einiger Wild
und Kulturweizen. //Z Pflanzennernahr Bodenk Bd.109. S.240-248
399
Schildknecht von, H., Rauch, G. 1961. Die chemische Natur der Luftphytoncide von
Blattpflanzen in besondere von Robinia pseudoacacia. 11. Mittelung uber Abwehrstoffe von
Pflanzen.//Z Naturforsch. Bd.16B. S.422-429
Schilmiller, A. L., Last R. L. and Pichersky E. 2008. Harnessing plant trichome biochemistry for
the production of useful compounds. //The Plant Journal. Vol. 54. P.702–711
Schloβ, P., Walter,C., Mader, M. 1987. Basic peroxidases in isolated vacuoles in Nicotiana
tabacum L. //Planta. Vol. 170: P. 225-229
Schlumpberger, B.O., Jux, A., Kunert, M. Boland, W. and Wittmann, D. 2004. Musty-earthy
scent in cactus flowers: Characteristics of floral scent production in dehydrogeosmin-produced
cacti. //International Journal of Plant Science. Vol. 165. P. 1007-1015.
Schnabl, H., Elbert, C., Youngman, R.J. 1983. Release of ethane from immobilized plant cell
protoplasts in response to chemical treatment. //Physiol Plant. Vol.59. P.46-47
Schnabl, H., Ktnne, J., Florschttz, K., Youngman, R.J. 1984. Differential effects of
ecotoxicological substances on lipid peroxidation of plant cell protoplasts. //Plant Cell Environ.
Vol. 7. P.499-505
Schnepf, E. 1964. Uber Zellwandstrukturen bei der Hopfchen-drusen der Schuppenblatter von
Lathraea clandestina L. //Planta 60:473-482
Schnepf, E. 1969.Sekretion und Exkretion bei Pflanzen (Ser Protoplasmatologia Bd 8). Springer,
Wien New York
Schnepf, E. 1974. Gland cells.//In: Dynamic Aspects of Plant Ultrastructure. Robards AW (ed)
McGraw-Hill, London, pp 331-357
Schnepf, E., Deichgraber, G. 1983 a. Structure and formation of fibrillar mucilage in seed
epidermis cells. 1. Collomia grandiflora (Polemoniaceae). //Protoplasma. Vol.114.P.210-221
Schnepf, E., Deichgraber, G. 1983 b Structure and formation of fibrillar mucilage in seed
epidermis cells.11. Ruellia (Acanthaceae//Protoplasma. Vol.114.P.222-234
Schnitzler, J.P., Louis, S., Behnke, K, Loivamäki, M. 2010. Poplar volatiles - biosynthesis,
regulation and (eco)physiology of isoprene and stress-induced isoprenoids. //Plant Biology Vo.12.
N 2. P. 302-316
Schötz, F., Diers, L., Bathelt, H. 1970a. Zur Feinstructure der Raphidenzellen. 1 Die Entwicklung
der Vakuolen und der Raphiden. //Z Pflanzenphysiol. Bd. 63. S.91-113
Schötz, F., Diers, L., Bathelt, H. 1970b. Zur Feinstructure der Raphidenzellen. 1 Schuppenblatter
von Lathraea clandestina L. //Planta Vol.60. P.473-482
Schwartz, G,J., Al-Awqati, Q. 1985. Carbon dioxide causes exocytosis //Science Vol. 10. P.47-50
Seamon, F.C. 1982. Sesquiterpene lactones as taxonic characters in tge Asteraceae.//Bot.ev.
Vol.48.P.121-195.
400
Seigler, D., Price, P.W. 1976. Secondary compounds in plants, primary functions. //Amer Natur.
Vol.110. P.101-105
Seiler, W., Giehl, H., and Bunse, G. 1978. The influence of plants on atmospheric carbon
monoxide and dinitrogen oxide. //Pageoph. Vol. 116. P. 439-451.
Selye, H.1956. The Stress in Life. McGraw-Hill, New York
Senalik, D., Simon, P.W.1986. Relationship between oil ducts and volatile terpenoid content in
carrot roots. //Amer. J. Bot. Vol.73. P.60-63
Setia, R.C., Shah, J.J. 1977. Effect of growth hormones on the gum-resin canals in Commiphora
mukul Engl. //Flora Vol. 166: N 2, P 93-96
Setter, T.L., Kupkanchanakul, T., Kupkanchanakul, K., Bhekasut,P., Wiengweera, A., Greenway,
H. 1987. Concentrations of CO2 and O2 in floodwater and in internodal lacunae of floating rice
growing at 1-2 metre water depth.//Plant Cell Environ. Vol. 10. P.767-776
Severson, R.F., Arrendale, R.F., Chortyk, O.T., Green, C.R., Thome, F.A., Stewart, J.L., Johnson,
A.W. 1985. Isolation and characterization of the sucrose esters of the cuticular waxes of green
tobacco leaf. //J Agr Food Chem. Vol. 35. P. 870-875
Sfakiotakis, E.M., Dilley, D.R. 1973. Induction of autocatalytic ethylene production in apple
fruits by propylene in relation to maturity and oxygen. //J Amer Soc Hort Sci. Vol.98. P. 504-508
Shah, J.J., Setia, R.C. 1976. Histological and histochemical changes during the development of
gum canals in Sterculia urens.//Phytomorphology. Vol. 26. P. 151-158.
Sharkey, T. D and Yeh, S. 2001. Isoprene emission from plants. //Annual Review of Plant
Physiology
and
Plant
Molecular
Biology.
Vol.
52.
P.
407-436
Sharma, R., Gupta, R. 2007. Cyperus rotundus extract inhibits acetylcholinesterase activity from
animal and plants as well as inhibits germination and seedling growth in wheat and tomato. //Life
Science. Vol. 80. N 24-25. P. 238902392.
Sharma, R., Singh, G.1987. Effect of the phenolic compounds on Hill activity in rice (Oryza
sativa). //Ann Bot. Vol 60.P. 189-190
Sharma, R., Sharma, B., Singh, G. 1984. Phenols as regulators of nitrate reductase activity in
Cicer arietinum L. //Phyton. Vol. 44. P.185-188
Sharon, N., Lis, H.1989. Lectins. Chapman and Hall, London New York
Sharon, N., Lis, H.1990. Legume lectins - a large homologous proteins.//FASEB J. Vol.4: N 14.
P.3198-3208
Shehab, A.S., Adam, Z.M. 1983. Cytological effects of medicinal plants in Qatar. III. Mitotic
effect of water extract of Anastatica hierochuntica L on Allium cepa. //Cytologia. Vol. 48. P.343348
401
Shepherd, R.W., Bass, W.T., Houtz, R.L., Wagner, G.J. 2005. Phylloplanins of tobacco are
defensive proteins deployed on aerial surfaces by short glandular trichomes.//Plant Cell. Vol. 17.
N.6. P. 1851-61
Shimokawa, K., Sakanoshita, A., Horiba, K. 1978. Ethylene-induced changes of chloroplast
structure in Satsuma mandarin (Citrus unshiu Marc). //Plant Cell Physiol. Vol.19. P.229-236
Shmid,C., Ziegler, H.1991. Sorption and permeatic properties of cuticles for monoterpene with
special regard to the effect of pollutant gases on spruce.//GSF-Ber, 1991, 26/91., Proc.,
Statussemin.PBWU Forschungsschwerpunkt."Waldschaeden", 2nd, pp.483-490.
Shorn, K., Wunderlich, A., Sackmann, E. 1991. Microstructure and dynamics of cuticles. A
microfluorescence and electron spin resonance investigation.//GSF-Ber,1991, 26/91., Proc.,
Statussemin.PBWU Forschungsschwerpunkt. "Waldschaeden",2nd, pp.493-507
Shropshire, W. Jr.1979. Stimulus perception.//In : Physiology of Movements. Encyclopedia of
Plant Physiology. New Ser. Haupt W, Feinleib ME (eds).Berlin Heidelberg New York: vol 7,pp
10-41. Springer-Verlag,
Siegel, S.M., Siegel, B.Z. 1987. Biogenesis of carbon monooxide: production by fungi and seed
plants in the dark. //Phytochemistry. Vol.26. P.3117-3119
Siler, D. J., Goodrich-Tanrikulu, M., Cornish K., Stafford, A.E., and McKeon, T.A. 1997.
Composition of rubber particles of Hevea brasiliensis, Parthenium argentatum, Ficus elastica,
and Euphorbia lactifolia indicates unconventional surface structure.//Plant Physiol.Biochem.
Vol.35: N 11, P. 881-889.
Simpson, F.J., Talbort, G., Westlake, D.W.S.1960. Production of carbon monooxide in the
enzymatic degradation of rutin. //Biochem Biophys Res Commun. Vol. 2. P.15-18
Singh, H.P., Batish D.R., and Kohli R.K. 2001. Allelopathy in agrosystems: an overview. //In:
R.K. Kohli, H.P.Singh, and D.R.Batish,ed. Allelopathy in Agrosystems. New York, London: The
Harworth Press. Pages 1-41.
Singh, H.P., Batish, D.R., Kohli,R.K., Saxena, D.B., and Arora, V. 2002. Effect of Parthenin—
A Sesquiterpene Lactone from Parthenium hysterophorus—On Early Growth and Physiology of
Ageratum conyzoides //Journal of Chemical Ecology Vol.28. N 11. P. 2169-2179.
Sinyukhin,A.M., Britikov, E.A. 1967. Action potential in the reproductive system of plants.
//Nature.Vol. 215. P.1278-1279
Siqueira, J.O., Safir,G.R., Nair, M.G. 1991. Stimulation of vesicular-arbuscular mycorrhiza
formation and growth of white clover by flavonoid compounds. //New Phytol. Vol. 118. P.87-93
Siriphanich, J., Kader, A.A.1986. Changes in cytoplasmic and vacuolar pH in harvested lettuce
tissue as influenced by CO2.//J Amer Soc Hort Sci. Vol.111. P.73-77
Sisler, E.C. 1987. Purification of the ethylene-binding component from mung bean sprout and
seeds. //In: Klambt D (ed) Plant Hormone Receptors. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New
York London Paris Tokyo, pp 297-301
Sisler, E.C., Wood, C. 1988. Interaction of ethylene and CO2. //Physiol Plant.Vol.73. P.440-443
402
Sisler, E.C., Yang S Fa. 1984. Ethylene - the gaseous plant hormone. //Z.Naturforsch.BioScience
Vol.34. P.234-238
Sjöstrand, T. 1952. The formation of carbon monooxide by in vitro decomposition of
haemoglobin in bile pigments. //Acta Physiol Scand. Vol.26. P.328-333
Skrukrud, C.L., Taylor, S.E., Hawkins, D.R., Nemethy, E.K., Calvin, M. 1988. Subcellular
fractionation of triterpenoid biosynthesis in Euphorbia lathyris latex. //Physiol Plant.
Vol.74.P.306-316
Skubatz, H., Kunkel, D.D., Patt, J.M., Howald, W.N., Hartman, F.G., Meeuse, B.J.D. 1995.
Pathway of terpene excretion by the appendix of Sauromatum guttatum. //Proc. Natl Acad. Sci
USA, Vol.92., N 22.P. 10084-10088.
Slatyer, B., Daday, A., Smith, G.D. 1983. The effects of acetaldehyde on nitrogenase,
hydrogenase and photosynthesis in the cyanobacterium Anabaena cylindrica.//Biochem J.
Vol.212. P.755-758
Smallman, B.N., Maneckjee, A. 1981. The synthesis of acetylcholine by plants. //Biochem J.
Vol.194. P.361-364
Smirnoff, N., Stewart, G.R. 1985. Stress metabolites and their role in plants. //Vegetatio Vol. 62.
P.273-278
Smith, B.N., Meeuse, B.J.D.1966. Production of volatile amines and skatole at anthesis in some
Arum lily species. //Plant Physiol. Vol. 41. P.343-347
Smith, M.M., Hartley, R.D. 1983. Occurrence and nature of ferulic acid substitution of cell-wall
polysaccharides in graminaceous plants. //Carbohydrate Res. Vol. 118. P.65-80
Smith, W.H., Parker, J.G. 1966. Prevention of ethylene injury to carnations by low concentrations
of carbon dioxide.//Nature. Vol. 211. P.100-101
Smucker, A.J.M., Erickson, A.E. 1987. Anaerobic stimulation of root exudates and desease of
peas. //Plant and Soil. Vol. 99. P.423-433
Solomonson, L.P. 1981. Cyanide as a metabolic inhibitor. //In: Vennesland B, Conn EE, Knowles
CJ, Westley J, Wissing F (eds) Cyanide in Biology. Academic Press, New York London, pp 1128
Spring, O., Bienert, U., Klemt,V. 1987. Sesquiterpene lactones in glandular trichomes of
sunflower leaves. //Journal of Plant Physiology. Vol. 13.,P. 433–439.
Spring, O., Benz, T., Ilg, M. 1989. Sesquiterpene lactones of the capitate glandular trichomes of
Helianthus annuus. //Phytochemistry. Vol. 28. P. 745–749.
Spring, O., Vargas, D., Fischer N.H. 1991. Sesquiterpene lactones and benzofurans in glandular
trichomes of three Pappobolus species. //Phytochemistry. Vol.30. P. 1861-1867.
403
Squier, S.A, Taylor, G.E. Jr, Selvidge,W.J., Gunderson, C.A. 1985. Effect of ethylene and related
hydrocarbons on carbon assimilation and transpiration in herbaceous and woody species.
//Environ Sci Technol. Vol. 19. P.432-437
Stanley, R.G. and Linskens, H.F. 1974. Pollen Biology, Biochemistry and Managements.
Springer, Berlin, 307 pp.
Steer, M.W, 1988. The role of calcium in exocytosis and endocytosis in plant stems of trees.
//Physiol Plant., Vol. 72. P. 213-220.
Straka, J.G., Rank, J.M., Bloomer, J.R. 1990. Porphyria and porphyrin metabolism. Annu
stramonium L. //Plant and Soil. Vol.98. P. 137-144
Stünzi, J.T., Kende, H.1989.Gas composition in the internal air spaces of deep water rice in
relation to growth induced by submergence. //Plant Cell Physiol. Vol.30. P.49-56.
Sukhada, K.D. and Jayachandra. 1980. Pollen allelopathy a new phenomenon.//New Phytologist.
Vol. 84. P.739-746.
Somaru, R., Naidoo, Y., and Naidoo, G. 2002. Morphology and ultrastructure of the leaf salt
glands of Odyssea paucinervis (Stapf) (Poaceae).//Flora-Morphology, Distribution, Functional
Ecology of Plants.Vol. 197, N 1, P. 67-75
Speranza, A.,Crinelli, R., Scoccianti, V., Geitmann, A. 2011. Reactive oxygen species are
involved in pollen tube initiation in kiwifruit. //Plant Biology,doi 10.1111/j.14388677.2011.00479.x
Spilatro, S.R., Mahlberg, P.G. 1985. Composition and structure of nonutilizable laticifer starch
grains of Euphorbia pulcherrima Willd.//Bot Gaz. Vol. 146. P.26-31
Sriram, N., Ram, M.H.Y. 1984. Sex-associated differences in peroxidases and ethylene
production and their modification by ethephon treatment in the flowers of Cannabis sativa
L.//Curr Sci (India). Vol. 53. P.735-739
Stahl, E. 1952. Nachweis der Vorstufe des Azulens in den Drüsenhaaren der Schafgarbe.
//Naturwissenschaften. Bd.39.S. 551-552
Stahl, E. 1953. Mikro-Azulennachweismethode für Schafgarben (Achillea millefolium L. und
andere Arten der Gattung Blttenkopfchen der Schafgarbe festzustellen.//Deutsche ApothekerZeitung. Bd.93. S. 197-200
Stahl, E. 1957. Über Vorgänge in den Drüsenhaaren der Schafgarbe.//Z. Bot. Bd.45. S. 297-315
Stahl, E., Wollensah, A. 1985. Observation on the function of the glandular hairs of yarrow. 1st
report: removal of the glandular hairs and growth of the floret.//Journal of Plant Physiology.
Vol.121. P. 83-88.
Stanley RG, Linskens HF. 1974. Pollen. Biology, Biochemistry, Managements., Berlin heidelberg
New York : Springer-verlag. 307 pp.
Stalfelt, M.G. 1967. The components of CO2-induced stomatal movements. //Physiol Plant. Vol.
20.P.634-642
404
Steer, M.W. 1988. The role of calcium in exocytosis and endocytosis in plant cells. //Physiol
Plant. Vol. 72. P.213-220
Stenlid, G.1970. Flavonoids as inhibitors of the formation of adenosine triphosphate in plant
mitochondria. //Phytochemistry.Vol. 9. P.2251-2256
Stephen, A.M. 1980. Plant carbohydrates. //In: Bell EA, Charlwood BV (eds)Secondary Plant
Products (Encyclopedia of Plant Physiology, Vol 8). Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New
York, pp 555-584
Stern, W.L., Curry, K.J., Pridgeon, A.M. 1987 Osmophores of Stanhopea (Orchidaceae). //Am J
Bot. Vol. 74. P.1323-1331
Stipanovic, R.D. 1983. Function and chemistry of plant trichomes and glands in insect resistance.
Protective chemicals in plant epidermal glands and appendages. //In: Plant Resistance to Insects.
Hedin PA(ed) (183rd Meeting of Amer Chem Soc, Las Vegas Nev, March 28 - April 2 1982,
ACS Symp Ser, vol 208) Washington, pp 69-100
St-Pierre, B., Vazquez-Flota, A., and De Luca, V. 1999. Multicellular compartmentation of
Catharanthus roseus alkaloid biosynthesis predicts intercellular translocation of a pathway
intermediate.//Plant Cell, Vol. 11, P. 887-900
Stobart, A.K., Stymne, S., Hoglund, S. 1986. Safflower microsomes catalyse oil accumulation in
vitro: A model system. //Planta. Vol.169. P. 33-37
Stoessl, A. 1982. Biosynthesis of phytoalexins. //In: Bailey JA, Mansfield JW (eds) Phytoalexins.
Blackie and Sons LTD, Glasgow London, pp 133-323
Stransky, K. and Valterova, I. 1999. Release of volatiles during the flowering period of Hydrosme
rivieri (Araceae). //Phytochemistry. Vol. 52. P. 1387-1390.
Stuhlfauth, T., Klug, K., Fock, H.P.1987. The production of secondary metabolites by Digitalis
lanata during CO2 enrichment and water stress. //Phytochemistry. Vol. 26. P.2735-2739
Stünzi, J.T., Kende, H. 1989. Gas composition in the internal air spaces of deepwater rice in
relation to growth induced by submergence. //Plant Cell Physiol. Vol. 30.P.49-56
Suga, T., Iwata, N., Asakawa, Y. 1972. Chemical constituents of the male flower of Alnus
pendula (Betulaceae). //Bull Chem Soc Jap. Vol. 45.P.2058
Sugano, H. 1991. Roles of membrane proteins in the synthesis of secretory proteins. //Acta Med.
et. Biol., Vol.39, N 3. P.101-110
Suire, C., Bouvier,F., Backhaus, R.A., Begu, D., Bonneu, M., and Camara, B. 2000. Cellular
localization of isoprenoid biosynthetic enzymes in Marchantia polymorpha. Uncovering a new
role of oil bodies. //Plant Physiol. Vol.124. N3. P. 971-978.
Suttle, T.C. 1986. Cytokinin-induced ethylene-biosynthesis in nonsencing cotton leaves. //Plant
Physiol. Vol. 82. P.930-935
Suzuki, T., Waller, G.R.1987. Allelopathy due to purine alkaloids in tea seeds during
germination. //Plant and Soil. Vol. 98P.131-136
405
Suzuki, T., Fujiwake, H., and Iwai, K. 1980. Intracellular localization of capsaicin and its
analogues, capsaicinoid, in Capsicum fruit. I. Microscopic investigation on the structure of the
placenta of Capsicum annuum var. annuum cv. Karayatsubusa. //Plant and Cell Physiology. Vol.
21. P. 839-853.
Szarka, S., Hethelyi, E., Lemberkovics, E., Balvanyos, I., Szöke, E., Farkas, E., Kuzovkina, I.N.
2007. Essential oil constituents of intact plants and in vitro cultures of Tagetes patula L. //J.
Essential Oil Res.,Vol.19. P. 85-88.
Tabata, M., Nakagawa, K., Yamamoto, H., Kobayashi, Y., Suzuki, M., Fukui, H. 1987.
Formation and secretion of alkaloids in Thalictrum cell cultures. //Abstr 14th Int Bot Congr, West
Berlin, p 54
Takahama, U. 1983. Redox reactions between kaempferol and illuminated chloroplasts. //Plant
Physiol. Vol. 71. P.598-601
Takeoka, Y., Kaufman, P.B, Matsumura, O. 1979. Comparative microscopy of idioblasts in
lemma epidermis of some C3 and C4 grasses (Poaceae) using sump method. //Phytomorphology.
Vol.29. P.330-337
Tan, D., Sun. X., and Zhang. J. 2011. Histochemical and immunohistochemical identification of
laticifer cells in callus culture derives from anther of Hevea brasiliensis. //Plant Cell Reports.
Vol.30. N 6., P. 1117- 1124.
Tan, K.S, Kubo, I.1990a. Release of oxidases from the roots of plants. //Experientia. Vol. 46. P.
478-481
Tan, K.S, Kubo, I. 1990b. Inhibitor of the oxidation of catechin released from the roots of corn
seedlings.//Experientia Vol. 46. P. 46:971-972
Tanaka, S., Yamaura, T., Shigemoto, R., Tabata, M. 1989. Phytochrome-mediated production of
monoterpenes in Thyme seedlings. //Phytochemistry. Vol. 28. P.2955-2957
Tang, C.S, Wat, C.K., Towers, G.H.N. 1987. Thiophenes and benzofurans in the undescribed
rhizosphere of Tagetes patula L. //Plant and Soil. Vol.98. P.93-97
Tang, Z.C., Kozlowski, T.T. 1984. Ethylene production and morphological adaptation of woody
plants to flooding. //Can J Bot. Vol.62. P.1659-1664
Tanowitz, B.D, Koehler, D.L. 1986. Carbohydrate analysis of floral and extrafloral nectars in
selected taxa of Sansevieria (Agavaceae). //Ann Bot. Vol.58.P.541-545
Tarr, M.A., Miller, W.L., and Zepp, R.G. 1995. Direct carbon monoxide photoproduction from
plant matter. //J. Geophys. Res. Vol.100. P. 11403-11413.
Tata, S.J., Beintema, J.J., Balabaskaran, S. 1983. The lysozyme of Hevea brasiliensis latex :
Isolation, purification, enzyme kinetics and a partial amino-acid sequence. //J Rubb Res Ist
Malaysia. Vol. 31. P.35-48
Taylor, G.E.Jr., Gunderson, C.A. 1986. The response of foliar gas exchange to exogenously
applied ethylene. //Plant Physiol. Vol. 82. P.653-657
406
Taylor, M.G, Simkiss, K., Greaves, G.N, Okazaki, M., Mann, S. 1993. An X-ray absorption
spectroscopy study of the structure and transformation of amorphous calcium carbonate from
plant cystoliths. //Proc, R.Soc Lond B, Vol.252, N 1333, P.75-80.
Taylorson, R.B. 1979. Response of weeds to ethylene and related hydrocarbons. //Weed Sci. Vol.
27. P. 7-10
Taylorson, R.B. 1984. Prevention of action of far-red-absorbing phytochrome in Rumex crispus L
seeds by ethanol. //Plant Physiol. Vol.74 P.223-236
Teranishi, R. and Kint, S. 1993. Bioactive volatile compounds from plants - an overview. //ACS
Symposium Series, Vol. 525, P.1-5.
Tester, M., Blatt, M.R.1990. Plant ion channels : whole cell and single-channel studies. //New
Phytol. Vol. 114. P. 305-340.
Thomas, D.S., Murashige, T. 1979. Volatile emission of plant tissue culture. I. Identification of
the major components. //In Vitro. Vol. 15. P.654-658
Thomas, V. 1991 Structural, functional and phylogenetic aspects of the colleters. //Ann Bot.
Vol.68. P. 287-305
Thomson, C.J., Greenway, H. 1991. Metabolic evidence for stellar anoxia in maize roots exposed
to low concentrations. //Plant Physiol. Vol.96. P. 1294-1301
Thomson, W.W. 1975. The structure and function of salt glands. //In: Plants and Saline
Environments (Ecol Stud Vol 15). Springer-Verlag, Berlin, pp 118-146
Thomson, W.W., Healey, P.L. 1984. Cellular basis of trichome secretion. //In: Biology and
Chemistry of Plant Trichomes. Rodriguez E, Healey PL, Mehta I (eds).Plenum Press, New York
London, pp 95-111
Thornburg, R.W., Carter, C., Powell, A., Horner, H.T., Rizhsky, L., Mittler, R. 2003. A major
function of the tobacco floral nectary is defense against microbial attack.//Plant Syst Evol. Vol. 238.
P.211-218
Thurnston, E.L.1974. Morphology, fine structure and ontogeny of the stinging emergence in
Urtica dioica. //Am J Bot. Vol. 61. P.809-817
Tian Lan-xin (Tian Lan-hsing), Lu Min, Hu Zheng-hai.1990. Studies on the initiation and
development of gutta-containing cells of Eucommia ulmoides Oliv. //Acta Bot Sinica. Vol. 32.
P.1-6
Thiel, G. and Battey, N. 1998. Exocytosis in plants. //Plant Molecular Biology. Vol. 38. P. 111–
125
Tietjen, K.G., Matern, U. 1984 Induction and suppression of phytoalexin. Biosynthesis in
cultured cells of safflower Carthamus tinctorius L by metabolites of Altenaria carthami
Chewdhury. //Arch Biochem Biophys. Vol.229. P.136-144
Tiezzi, A, Cresti, M., Ciampolini, F. 1983. The stigmatic exudate of Citrus limon (L) BURM. In
relation to some stigmatic ultrastructural features. //In: Fertility and Embryogenesis Evoluted
407
Plants. Proc 7th Int Cytoembryol Symp High Tatra (Rackova delina), June 14-17 1982,
Bratislava, pp 221-226
Ting, J.P, Loomis, W.E. 1965. Further studies concerning stomatal diffusion. //Plant Physiol. Vol.
40. P. 220-228
Tingey, D.T, Evans, R.C., Bates, E.H., Gumpertz, M.L. 1987. Isoprene emissions and
photosynthesis in three ferns. The influence of light and temperature. //Physiol Plant.Vol.69.
P.609-616
Tomoda, M., Gonda, R., Shimizu, N, Nakanishi, S., Hikino, H. 1987. A mucilage from Hibiscus
moscheutos leaves. //Phytochemistry. Vol. 26. P.2297-2300
Toong, Y.C., Schooley, D.A., Baker, F.C. 1988. Isolation of insect juvenile hormone III from a
plant. //Nature. Vol. 333. P.170-171
Towers, G.H.N.1980. Photosensitizers from plants and their photodynamic action. //In: Reinhold
L, Harborne JB, Swain T (eds) Progress in Phytochemistry. Pergamon Press, Oxford New York
Toronto Sydney Paris Frankfurt, Vol 6 pp 183-202
Tooze, S.A, Weiss, U., Huttner, W.B. 1990. Requirement for GTP hydrolysis in the formation of
secretory vesicles. //Nature.Vol. 347/ P.207-208
Toyomasu, T.; Kagahara, T.; Okada, K.; Koga, J.; Hasegawa, M.; Mitsuhashi, W.; Sassa, T.;
Yamane, H. 2008. Diterpene Phytoalexins are Biosynthesized in and Exuded from the Roots of
Rice Seedlings. //Biosci. Biotechnol. Biochem. Vol.72. N 2. P. 562–567.
Trainer, M., Williams, E.G, Parrish, D.D, Buhr, M.P., Allwine, E.J, Westberg, H.H., Fehsenfeld,
F.C, Liu, S.C. 1987. Models and observations of the impact of natural hydrocarbons on rural
ozone. //Nature. Vol. 329. P.705-707
Tretyn,A., Kendrick, R.E.1991. Acetylcholine in plants : presence, metabolism and mechanism of
action. //Bot Rev. Vol. 57. P.33-73
Tretyn, A., Kopcewicz, J., Slezak, E. 1988. Interaction of light and the cholinergic system in the
regulation of seed germination. //Biologia Plantarum. Vol.30. P. 338-342
Troxler, R.F., Dokos, J.M. 1973. Formation of carbon monoxide and bile pigment in red and
blue-green algae.//Plant Physiol. Vol. 51. P.72-75
Tucker, M.L., Latis, G.G. 1984 Comparative effects of ethylene and cyanide on respiration,
polysome prevalence and gene expression in carrot roots. //Plant Physiol Vol.75. P.343-348
Tukey, H.B, Jr.1966. Leaching of metabolites from above-ground plant parts and its implications.
//Bull Torrey Bot Club. Vol.93. P. 385-401
Tukey, H.B. Jr.1970. The leaching of substances from plants. //Annu Rev Plant Physiol. Vol.21.
P.305-324
Tukey, H.B. Jr., Morgan, J. W.1963 Injury to foliage and its effect upon the leaching of nutrients
from above-ground plant parts. //Physiol Plant. Vol. 16. P.
557-564
408
Tukey, H.H. Jr., Morgan, J. W.1964. The occurrence of leaching from above-ground plant parts
and the nature of the material leached. //The XVIth Intern Horti- cultural Congress 1962. Vol 4.
P. 153-160
Tukey, H.B. Jr., Tukey, H.B., Witwer, S.H. 1958. Loss of nutrients by foliar leaching determined
by radioisotopes. //Proc Amer Soc Hort Sci. Vol.71. P.496-506
Turnel, J.C., Hemphill, J.K., Mahlberg, P.G.1978. Quantitative determination of cannabinoides in
individual glandular trichomes of Cannabis sativa L (Cannabiaceae). //Am J Bot. Vol. 65. P.
1103-1106
Uchiyama, Y., Sugimura, Y. 1985. Salt-excreting function of vesiculated hairs of Atriplex
nummularia. //Jap J Crop Sci. Vol. 54. P. 39-46
Uegaki, R., Fujimori, T., Kubo, S., Kato, K. 1985. Stress compounds from Nicotiana rustica
inoculated with TMV. //Phytochemistry. Vol. 24. P.2445-2447
Ueyama, Y., Hashimoto, S., Nii, H., Furukawa, K. 1990a. The volatile constituents of the flower
concrete of Chimonanthus praecox Link from China. //Flavour and Fragrance J. Vol. 5. P.85-88
Ueyama, Y., Hashimoto, S., Nii, H., Furukawa, K. 1990b. The volatile constituents
of shimei (Rosa davurica Pall) flower concrete from China. //Flavour and Fragrance J. Vol.5.
P.115-120
Urbasch, I. 1984. Produktion pflanzenlicher C6-Wundgase und ihre Wirkung auf einige
phytopathogene Pilze. //Z Naturforsch.Bd. 39C. S.1003-1007
Uribe, S., Pena, A 1990. Toxicity of allelopathic monoterpene suspension on yeast. Dependence
on droplet size. //J Chem Ecol. Vol. 16. P.1399-1408
Valant-Vetschera, K.M., Wollenweber, E. 1989. Flavonoid aglycones in the leaf exudate of the
genus Leucocyclus (Compositae). //Z Naturforsch. Bd.44. S.323-324
Vallance, K.B., Coult, D.A.1951. Observation on the gaseous exchanges which take place
between Menyanthes trifoliata L and its environment. The composition of the internal gas of the
plant. //J Exp Bot. Vol.2. P.212-222
Vancura, V. 1964. Root exudates of plants. 1. Analysis of root exudates of barley and wheat in
their initial phases of growth. //Plant and Soil. Vol.21.P.231-248
Vancura, V., Stotzky, G. 1976. Gaseous and volatile exudates from germinating seeds and
seedlings. //Can J Bot. Vol. 54.P.518-532
Vasilyev, A.E, Muravnik, L.E. 1988a. The ultrastructure of the digestive glands in Pinguicula
vulgaris L (Lentibulariaceae) relative to their function. 1. The changes during maturation. //Ann
Bot (USA). Vol. 62. P.329-341
Vasilyev, A.E., Muravnik, L.E. 1988b.The ultrastructure of the digestive glands in Pinguicula
vulgaris L (Lentibulariaceae) relative to their function. II. The changes on stimulation. //Ann Bot
(USA). Vol. 62. P.343-351
Vasilyev, A.E., Stepanova, A.A. 1990. The ultrastructure of ion-secreting and non-secreting salt
glands of Limonium platyphyllum.//J Exp Bot. Vol. 41. P.41-46
409
Vaverka, S. 1986. Indukce a biosynteza fytoalexin v rostlinach soje //Sb ref Ceckosl Konf Ochr
Rostl. Brno, 2-5 zazi 1986, Praha, pp 79-80
Veit, M., Beckert, C., Höhne, C., Bauer, K. and Geiger, H. 1995. Interspecific and intraspecific
variation of phenolics in the genus Equisetum subgenus Equisetum. //Phytochemistry. Vol. 38. N
4. P. 881-891.
Venis, M.1985. Hormone Binding Sites in Plants. Logman, New York London
Venkataramaiah, C., Reddy, K.H., Rao, K.N. 1984 Phenolic compounds in seed and leachates of
red sanders (Pterocarpus santalinus L). //Ind J Forest. Vol. 7. P.19-21
Vennesland, B., Pistorius, E.K, Gewitz, H.S. 1981. HCN production by unicellular algae. //In;
Vennesland B, Conn EE, Knowles CJ, Westly J, Wissing F (eds) Cyanide in Biology. Academic
Press, London, pp 349-361
Vennesland, B., Castric, P.A, Conn. E.E., Solomonson, L.P., Volini, M., Westley, J. 1982.
Cyanide metabolism. //Fed Proc. Vol. 41. P.2639-2648
Verma, A., Hirsch, D.J., Glatt, C.E., Ronnett.G.V., Snyder,S.H. 1993. Carbon monoxide: a
putative neural messenger. //Science. Vol. 259.P. 381–384.
Villalobos, J., Ramirez., F., Moussatche, H. 1974. Some observation on the presence of
acetylcholine and histamine in plants. //Soc Brasil Para o Progr Cienc Cult., Vol. 26. P.690-693
Vining, L. C. 1990. Functions of secondary metabolites. //Annu Rev Microbiol,Vol.44. P.395427.
Vinkler, C., Apelbaum, A. 1985. Ethylene formation in plant mitochondria. Dependence on the
transport of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid across the membrane. //Physiol Plant. Vol.
63. P.387-392
Viswanathan, K., Lakshmanan, K.K. 1984 Phytoallelopathic effect on in vitro pollinial
germination of Colothropis gigantea R. Br. //Ind J Exp Bot. Vol. 22. P.544-547
Vogelmann, A.F, Turner, J.C., Mahlberg. P.G. 1987. Cannabinoid occurrence in seedlings of
Cannabis sativa L: Quantitation in seedlings of known age and primary leaf length.//Bot Gaz.
Vol. 148. P.468-474
Vogelsang, R., Barz, W.1990. Elicitation of b-1,3-glucanase in chitinase activities in cell
suspension cultures of Ascochyta rabiei resistant and susceptible cutivars of chickpea (Cicer
arietinum). //Z Naturforsch. Bd. 45C. S.233-239
Vogt, T., Proksch, P., Gtlz, P.G.1987. Epicuticular flavonoid aglycones in the genus Cistus,
Cistaceae. //J Plant Physiol. Vol.131. P. 25-36
Voirin,B., Bayet,C., Colson, M. 1993 Demonstration that flavone aglycones accumulate in the
peltate glands of Mentha x piperita leaves. //Phytochemistry.Vol.34., N 1., P.85-88.
Volkov, A.G. 2006. Plant electrophysiology : theory and methods. Berlin : Springer. 508 c.
410
Volkov, A.G., Carrell, H. and Markin, V.S. 2009. Biologically Closed Electrical Circuits in
Venus Flytrap //Plant Physiology. Vol. 149. P.1661-1667
Volkov, A.G. Pinnock, M.R., Lowe, D.C., Gay, M.S. and Markin, V.S. 2011.Complete hunting
cycle of Dionaea muscipula: consecutive steps and their electrical properties.//J Plant Physiol,
Vol.168. P. 109–120
Vovides, A.P. 1991. Cone idioblasts of eleven cycad genera : morphology, distribution and
significance. //Bot Gaz. Vol. 152. P. 91-99
Wagner, G.J. 1991. Secreting glandular trichomes; more than just hairs. //Plant Physiol. Vol. 96.
P. 675-679
Waisel, Y., Eshel, A., Agami. M. 1986. Salt balance of leaves of the mangrove Avicennia marina.
//Physiol Plant. Vol. 67.P.67-72
Walker, T.S., Bais, H.P.,Halligan, K.M.,Stermitz, F.R., and Vivanco, J.M. 2003. Metabolic
profiling of root exudates of Arabidopsis thaliana.//J. Agric. Food Chem. Vol. 51. P. 25482554.//Phytochemistry, Vol.15. P.763-766
Waller, G.R. and Nowacki, E. 1978. Alkaloid Biology and Metabolism in Plants. Plenum Press:
New York, London.
Waller, G.R. and Einhellig F.A. 1999. Overview of allelopathy in agriculture, forestry, and
ecology.//In: Biodiversity and Allelopathy: from organisms to ecosystems in the Pacific (Chou
C.H., Waller G.R., and Reinhardt C., eds), Taipei: Academia Sinica, pp. 221-245.
Waller, G., Feng, M.C. and Fujii, Y. 1999. Biochemical analysis of allelopathic compounds:
plants, Microorganisms, and soil secondary metabolites. In: Principles and Practices in Plant
Ecology. Allelochemical Interactions. Inderjit, K.M.M.Dakshini, and C.L.Foy, eds. Boca Raton:
CRC Press. P.75-98.
Walther, H.F., Hoffman, G.M., Elstner, E.F.1981. Ethylene formation by germinating, Drechslero
graminea-infected barley (Hordeum sativum) grains: A simple test for fungicides. //Planta. Vol.
151. P.251-255
Walther, K., Rimpler, H., Leuckert, C. 1966. Vorkommen von Flavonoides in den Exkretaumen
von Citrusfruchten. //Planta medica. Vol. 14. P.453-459
Wang, C.Y.1987. Changes of polyamines and ethylene in cucumber seedling response to chilling
stress. //Physiol Plant. Vol. 69. P.253-257
Wang, K.C.L., Li, H., Ecker, J.R. 2002. Ethylene Biosynthesis and Signaling Networks. //Plant
Cell. Vol.14. P.131-151
Wang., Z.P., Han, X.G., Wang, G.G., Song, Y., Gulledge, J. Aerobic methane emission from
plants in the inner Mongolia steppe. //Environ.Sci.Technol.2008. Vol.42.P.62-68.
Wang, Y., Toyota, M., Krause, F., Hamburger, M., Hostettmann,K. 1990. Polyacetylenes from
Artemisia borealis and their biological activities. //Phytochemistry. Vol. 29. P.3101-3105
Wardle, K., Short, K.C. 1982. Effect of isoprenoid alcohols and fatty acids on root elongation,
germination and their association with stomatal activity. //Biochem Physiol Pflanzen. Vol. 117.
P.210-215
411
Wasicky, R. 1959. Herausschwemmen von Substanzen aus Beattern scine eventuelle biologische
Bedeutung. //Naturwissenschaften. Bd. 46. P.172-180
Wat, C.K., Prasad, S.K., Graham, E.A., Partington, S., Arnason, T., Towers, G.H.N., Lam, J.
1981. Photosensitization of invertebrates by natural polyacetylenes. //Biochem Syst Ecol Vol.9.
P.
Watson, D.G., Rycroft, D.S., Freer, I.M., Brooks, C.I.W.1985. Sesquiterpenoid phytoalexins from
suspended callus cultures of Nicotiana tabacum. //Phytochemistry Vol.24. P.2195-2200
Webb, J.K., Banthorpe, D.W., Watson, D.G. 1984. Monoterpene synthesis in shoots regenerated
from callus cultures. //Phytochemistry. Vol. 23. P.903-904
Webb, M.C. and Williams, E.G. 1988. The Pollen tube pathway in the pistil of Lycopersicon
peruvianum. //Ann Bot. Vol. 61. N 4. P. 415-423.
Wei, L., Kogan, M., Fisher, D. 1987. Trapping and identification of nitrogen oxides from soybean
leaves. //Phytochemistry. Vol. 26. P.2397-2398
Weiglin, C., Winter, E.1988. Studies on the ultrastructure and development of the glandular
trichomes of Cressa cretica L. //Flora. Vol. 181. P.19-27
Weinhold, A.and Baldwin, I.T. 2011. Trichome-derived O-acyl sugars are a first meal for
caterpillars that tags them for predation. //Proc Natl Acad Sci U S A. Vol. 108. №19. P. 7855–
7859.
Weisenbock, G., Hedrich, R., Sachs, G. 1986. Secondary phenolic products in isolated quard
cells, epidermal cell and mesophyll cell protoplasts from pea (Pisum sativum L.) leaves :
distribution and determination. //Protoplasma. Vol. 134/ P. 141-148
Wenke, K., Kai, M., Piechulla, B. 2010. Belowground volatiles facilitate interactions between
plant roots and soil organisms. //Planta. Vol.231. P. 499-506.
Went, F.W. 1960. Organic manner in the atmosphere and its possible relation to petroleum
formation. //Proc. Nat Acad Sci USA. Vol. 46. P.212-221
Werker, E., Ravid, U., Putievsky, E. 1985. Glandular hairs and their secretions in the vegetative
and reproductive organs of Salvia sclarea and S. dominica. //Isr J Bot. Vol. 34. P. 239-252
Werner, C., Hohl, H.R. 1987. Effects of cations on stress metabolite accumulation and secretion
by soybean roots. //Abstr 14th Intern Bot Congr. Berlin-Dahlem Botanical Garden, West Berlin,
P. 52
West, W.C. 1969. Ontogeny of oil cells in the woody Ranales. //Bull Torrey Botanical Club, Vol
96, N 3, P.329-344.
Whittle, C.P., Waterford, C.J., Annis, P.C. and Banks, H.J. 1994. The production and
accumulation of carbon monoxide in stored dry grain //Journal of Stored Products Research.Volю
30, Issue 194, P. 23-26
Whitefield, F.B., Shea, S.R., Gillen, K.J., Shaw, K.J.1981. Volatile components from the roots of
Acacia pulchella R.Br. and their effect on Phytophthora cinnamomi Rand. //Am J Bot. Vol. 29.
P.195-208
412
Whitehead, C.S, Halevy, A.H., Reid, M.S. 1984. Roles of ethylene and 1-aminocyclo- propane-1carboxylic acid in pollination and wound-induced senescence of Petunia hybrida flowers.
//Physiol Plant. Vol. 61. P.643-648
Whittaker, R.H. and Feeny, P.P. 1971. Allelochemicals: Chemical interactions between
species.//Science. Vol. 171. N 3973. P.757-770
Wieneke, J., Sarwar, G., Roeb, M. 1987. Existence of salt glands on leaves of Kallar grass
(Leptochloa fusca L Kunth). //J Plant Nutr. Vol. 10. P.805-820
Wiermann, R. 1981. Secondary plant products and cell and tissue differentiation. //In: Conn EE
(ed) The Biochemistry of Plants: A Comprehensive treathise. Academic Press, New York, Vol 7.
pp 85-116
Wildman, H.G., Parkinson, D. 1981. Seasonal changes in water-soluble carbohydrates of Populus
tremuloides leaves. //Can J Bot. Vol.59. P.862-869
Wildung, M.R., Croteau, R.B. 2005. Genetic engineering of peppermint for improved essential oil
composition and yield. //Transgenic Res. Vol.14. N 4. P.365-72.
Wilks, S.S. 1959. Carbon monooxide in green plants. //Science. Vol. 129. P.964-966
Willaman, I.I., Brown, W.R.1930 Carbon dioxide dissolved in plant sap and its effect on
respiration measurements. //Plant Physiol. Vo. 5. P.535-542
Williams, N.H., Whitten, W.M. 1983 Orchid floral fragrances and male euglossine bees: methods
and advances in the last sesquidecade. //Biol Bull. Vol.164. P. 355-395
Williams, S.E., Spanswick, R.M.1976. Propagation of the neuroid action potential of the
carnivorous plant Drosera. //J Comp Physiol 108: 211-223.
Williamson, G.B., Fischer, N.H., Richardson, D.R., De la Pena, A. 1989. Chemical inhibition of
fire-prone grasses by fire-sensitive shrub, Conradina canescenes. //J Chem Ecol.Vol.15. P. 15671577
Winget, G.D., Izawa, S., Good, N.E. 1969. The inhibition of photophosphorylation by phlorizin
and closely related compounds. //Biochemistry. Vol. 8. P.2067-2074
Wink, M. 1985. Metabolism of quinolizidine alkaloids in plant and cell suspension cultures :
induction and degradation. //In: Primary and Secondary Metabolism in Plant Cell Culture.
Neumann KH(ed). Berlin Heidelberg New York Tokyo: Springer-Verlag, pp 107-116.
Wink, M.1998. Chemical ecology of alkaloids. //In: "Alkaloids: Biochemistry, ecology and
medicinal applications (M.F. Roberts, & M. Wink, eds.), New York: Plenum, pp. 265-300
Wink M. (Ed.) 2010. Annual Plant Reviews, Biochemistry of Plant Secondary Metabolism.
Chichester :Wiley-Blackwell, 464 pp.
Wink, M. 2010 a. Molecular Modes of Action of Defensive Secondary Metabolites. Chapter 2.
//Annual Plant Reviews. Vol.39, P. 21-161
Wink, M.: 2010 b Biochemistry, Physiology and Ecological Function of Secondary Metabolites.
Chapter 1, Introduction. //Annual Plant Reviews. Vol. 40, P.1-19
413
Wink, M. 2010 c. Secondary Metabolites: Deterring Herbivores. Encyclopedia of Life Sciences.
Wink, M., Latz-Brǘning, B, and Schmeller, T.1999. Biochemical effects of allelopathic alkaloids.
//In: Principles and Practices in Plant Ecology. Allelochemical Interactions. Inderjit,
K.M.M.Dakshini, and C.L.Foy, eds. Pp.411-422. Boca Raton: CRC Press.
Wink, M., Botschen, F., Gosmann, C., Schäfer, H. and Waterman, G. 2010 Chemotaxonomy seen
from a Phylogenetic Perspective and Evolution of Secondary Metabolism. //Annual Plant
Reviews. Vol. 40, P.364-433
Winter, H., Huber, S.C. 2000. Regulation of sucrose metabolism in higher plants: localization and
regulation of activity of key enzymes. //Critical Reviews in Plant Science. Vol 19:31–67.
Wist,T.J., Davis, A.R. 2006. Floral nectar production and nectary anatomy and ultrastructure of
Echinacea purpurea (Asteraceae). //Annals of Botany. Vol. 97. P.177–193.
Wittenberg, J.B. 1960. The source of carbon monoxide in the float of the Portuguese man-of-war,
Physalia physalis L. //J Exp Biol. Vol.37. P. 698-705
Witztum, A. 1974. Ultraviolet irradiation and pigment cell idioblasts in Spirodela oligorhiza
(Lemnaceae). //Amer.J.Bot. Vol. 61. N 7. P. 713-716.
Wolfenden, J., Robinson, D.C., Cape, J.N., Paterson, S., Francis, B.J., Mehlhorn, H., Wellburn,
A.R. 1988/ Use of carotenoid ratios, ethylene emissions and buffer capacities for the early
diagnosis of forest decline. //New Phytologist. Vol/109/ P/85-95
Wolfson, R, Sears, B.B. 1989. A reduction in the abundance of calcium oxalate crystals in
Oenothera improves the yield of intact chloroplasts. //Plant CellEnviron. Vol.12: N 1, P.109-112.
Wojtaszek, P. 2000. Nitric oxide in plants: To NO or not to NO. //Phytochemistry. Vol. 54. N 1.P.
1-4.
Wollenweber von, E. 1984. The systematic implication of flavonoids secreted by plants. //In:
Biology and Chemistry of Plant Trichomes. Rodriquez E, Healey PL, Mehta I (eds) New York
London: Plenum Press. Pp 53-69
Wollenweber von, E.1985. Exkret-Flavonoide bei Hoheren Pflanzen arider Gebiete. //Plant Syst
and Evol. Vol. 150. P.83-88
Wollenweber, E., Dietz, V.H. 1981. Occurrence and distribution of free flavonoid aglycones in
plants.//Phytochemistry. Vol. 20. P.869-932
Wollenweber, E., Mann, K. 1988. 2'5'-Dihydroxylflavone and its 5'-acetate-novel compounds
from the farinose exudate of Primula. //Z Naturforsch. Vol. 43c. P.305-307
Wollenweber, E., Roitman, J.N. 1991. New frond exudate flavonoids from Cheilanthoid ferns. //Z
Naturforsch. Bd. 46 c. P. 325-330
Wollenweber E. and Rustaiyan, A. 1991. Exudate flavonoids in three persian Asteraceae species.
//Biochem.Syst.and Ecol. Vol.8. P.673-675
414
Wollenwebwer E, Lebreton P, Chadenson M (1972) Flavonoide im Knospen-Exkret von Prunus und Rhamnus- Arten. //Z Naturforsch. Vol. 27 b. P. 567-570
Wollenweber, E., Asakawa, Y., Schillo, D., Lehmann, U., Weigel, H. 1987a A novel caffeic acid
derivative and other constituents of Populus bud excretion and propolis (Bee-Glue). //Z
Naturforsch. Vol. 42c. P.1030-1034
Wollenweber, E., Hradetzky, D., Mann, K., Roitman, J.N., Yatskievych, G., Proksch, M.,
Proksch, P. 1987b Exudate flavonoids from aerial parts of five Ambrosia species. //J Plant
Physiol. Vol. 131. P. 37-43
Wollenweber, E., Arriaga-Giner, F.J., Rumbero, A., Greenaway, W. 1989a. New phenolics from
Baccaris leaf exudate. //Z Naturforsch. Bd. 44c. P.727-730
Wollenweber, E., Schober, I., Schilling, G., Arriaga-Giner, F.J., Roitman, J.N. 1989b. A geranyl
a-pyrone from the leaf resin of Diplacus aurantiacus. //Phytochemistry. Vol. 28. P.3493-3496
Wollenweber, E., Stern, S., Roitman, J.H., Yatskievych, G. 1989c. External leaf flavonoids of
Polanisia trachysperma. //Phytochemistry. Vol. 28. P.303-305
Wollenweber, E., Mann, K., Roitman, J.N. 1991a. Flavonoid aglycones from the bud exudates of
three Betulaceae. //Z Naturforsch. Bd.46 c. P. 495-497
Wollenweber, E., Mayer, K., Roitman, J.N, 1991b. Exudate flavonoids of Inula viscosa.
//Phytochemistry. Vol 30. P. 2445-2446
Wollenweber, E., Wende R., Dörr M., and Stevens J.F. 2002. On the occurrence of exudates
flavonoids in the Borage family (Boraginaceae).//Z Naturforsch. Bd 57 c. S. 495-497
Woltering EJ, Somhorst D. 1990. Regulation of anthocyanin synthesis in Cymbidium flowers:
Effects of emasculation and ethylene. //J Plant Physiol Vol.136. P.295-299
Woods, F.W. 1960. Biological antagonisms due to phytotoxic root exudates.Bot Rev. Vol. 26.
P.546-569
Wu, Q.i., Fong, C., Lamport, D.T.A. 1991. Gum arabic glycoprotein is a twisted hairy rope.
//Plant Physiol. Vol.96. P. 848-855
Wurzer-Fassnacht, U., Hoffman, G.M.1986. Athylenbildung von Weizen-Keimlingen bei
Saatgutbetall durch Fusarium-Arten und die Wirkung von Beizmittein. //Z Pflanzenkrankh und
Pflanzenschutz. Bd.93. S.337-346
Wycoff, K.L. 2005. Secretory IgA antibodies from plants. //Current Pharmaceutical Design. Vol.
11. P.2429–2437
Yun, K.W., Kil, BS., Park, J.S. 1994. Identification of naturaly occurring chemicals from
Artemisia princeps var. orientalis.//Allelopathy Journal., Vol.1., N 2., P. 95-104
Yalpany, N., Silverman P, Wilsonn TMA, Kleier DA, Raskin I 1991/ Salicylic acid is a systemic
signal and an inducer of pathogenesis-related proteins in virus infected tobacco. //Plant Cell/ Vol/
3.P. 809-818
415
Yamamoto, F., Kozlowski, T.T. 1987. Effect of flooding, tilting of stems and ethrel application
on growth, stem anatomy and ethylene production of Pinus densiflora seedlings. //J Exp Bot
Vol.38. P.293-310
Yamamoto H, Suzuki M, Suga Y, Fukui H, Tabata M.1987. Participation of an active transport
system in berberine-secreting cultured cells of Thalictrum minus. //Plant Cell Report. Vol. 6. P.
356-359
Yamamoto Y., Nishimura M., Hara-Nishimura I., and Noguchi T. 2003. Behavior of Vacuoles
during Microspore and Pollen Development in Arabidopsis thaliana. //Plant Cell Physiol., V.44,
N 11, P. 1192-1201.
Yamashita I, Naito S, Iino K, Yoshikawa S. 1978. Formation of aldehydes and alcohols from aketo acids in strawberries. //Nippon Shokuhin Kogyo Gakkaishi. Vol. 25. P. 378-382
Yamaura T, Tanaka S, Tabata M. 1989. Light-dependent formation of glandular trichomes and
monoterpenes in Thyme seedlings. //Phytochemistry. Vol. 28. P.741-744
Yang, S.Fa 1985. Biosynthesis and action of ethylene. //Hort Sci. Vol. 20. P. 41-45
Yang, S.Fa., Hoffman, N.E. 1984. Ethylene biosynthesis and its regulation in higher plants.
//Annu Rev Plant Physiol. Vol. 35. P.155-189
Yang, Y., and Yu., X. 2006. Emission and utilization of methanol in higher plants. //Ecology and
Environment. Vol. 15, N 6, P. 1258-1263.
Yeong-Ching(albert) Hong, Li-Chung Huang, Reineccius GA, Harlander SK, Labuza TP 1990/
Production of aroma compounds from strawberry cell suspension cultures by addition of
precursors. //Plant Cell, Tissue and Organ Culture. Vol. 21. P.245-251
Yokouchi, Y., Ambe, Y. 1984. Factors effecting the emission of monoterpenes from red pine
(Pinus densiflora). //Plant Physiol. Vol 75.P.1009-1012
Yokouchi, Y.,Okaniwa, M., Ambe, Y., Fuwa, K. 1983. Seasonal variation of monoterpenes in the
atmosphere of a pine forest. //Atmos Environ, Vol. 17. P. 743-750
Yung-ien-Chou, Zhenguo Li, Shyung Yang, Ziwen Yu, Shuwen Yu.1985. Evolution of propylene
and propane from tobacco leaves exposed to HэSO3. //Environ Pollut. Vol,A 37. P.117-129
Zaat, S.A.J., Spaink, H.P., Wijffelman, C.A., van Brussel, A.A.N., Okker, R.J.H., Lugtenberg,
B.J.J. 1988. Flavonoid compounds as molecular signals in Rhizobium-legume symbiosis. //In:
Cell to Cell Signals in Plant, Animal and Microbial Symbiosys (NATO ASI Ser, Vol H17),
Scannerini S (eds). Berlin Heidelberg New York London: Springer- Verlag, Pp 191-205
Zador, E., Jones, D. 1986. The biosynthesis of a novel nicotine alkaloid in the trichomes of
Nicotiana stocktonii. //Plant Physiol. Vol. 82. P.479-484
Zafra-Polo, M.C., Blasquez, M.A., Villar, A. 1988. Volatile constituents of Thymus webbianus.
//Plant Med et Phytother. Vol.22. P.184-188
Zafra-Polo, M.C., Blasquez, M.A., Villar, A. 1988. Variation in the composition of the essential
oils from Thymus leptophyllus Lange and Thymus webbianus Rouy. //Plant, Med. Phytother. Vol
22. P.189-194
416
Zamski, E., Shoham, O., Palevitch, D., Levy, A.1987. Ultrastructure of capsaicinoid-secreting
cells in pungent and nonpungent red pepper (Capsicum annuum L) cultivars. //Bot Gaz. Vol.148.
P.1-6
Zelawski, W., Riech, F.P. 1970 Assimilation and release of internal carbon dioxide by woody
plant shoots. //Can J Bot. Vol.48. P.1351-1354
Zeroni, M., Jerie, P.H., Hall, M.A. 1977. Studies on the movement and distribution of ethylene in
Vicia faba. //Planta. Vol. 134.P.119-125
Zhao, Q. and Guo, H.W. 2011. Paradigms and paradox in the ethylene signalling pathway and
interaction work. //Molecular Plant. Vol.2. doi. 10.1093/mp/ssro4r. June 20
Zhang, H., Hu., L.Y., He,Y.D., Wang, S.H., Luo J.P. 2008. Hydrogen sulfide promotes wheat
seed germination and alleviates the oxidative damage against copper stress. //J.Integr. Plant Biol.
Vol.50. P.1518-1529
Zhang, М., Liu Y., Torii I., Sasaki H., Esashi Y. 1993. Evolution of volatile compounds by seeds
during storage periods. //Seed Sci. Technol. V. 21.P. 359-373.
Zhang, M., Nakamaru, Y., Tsuda, S., Nagashima, T., Esashi, Y. 1995. Enzymatic conversion of
volatile metabolites in dry seeds during storage. //Plant Cell Physiology Vol.36, N 1,P. 157-164.
Zhu J, Hu Z, Muuml IM1995. Ultrastructural investigations on floral nectary of Arabidopsis
thaliana prepared by high pressure freezing and freeze substitution.//Biology of the Cell. Vol.84.
P.225.
Zhu J, Hu ZH. Cytological studies on the development of sieve element and floral nectary tissue
in Arabidopsis thaliana. Acta Botanica Sinica (2002) 44:9–14.
Zimmerman, D.C, Vick, B.A. 1988. Lipid peroxidation in plants - products and physiological
role. In: Lipid Peroxidation in Biological Systemsю Sevanian A (ed). Champain, Illinois :Amer
Oil Chem Soc, Pp 196-212
Zimmerman, P.R., Chatfield, R.B., Fishman, J., Crutzen, P.J., Hanst, P.L.1978. Estimates on the
production of CO and H from the oxidation of hydrocarbon emission from vegetation. //Geophys
Res Lett. Vol. 5. P. 679-682
Zindler-Frank, E., Wichmann, E., Korneli, M. 1988. Cells with crystals of calcium oxalate in the
leaves of Phaseolus vulgaris - a comparison with those in Canavalia ensiformis. //Bot Acta.
Vol.101. P. 246-253
Zobel, A.M. 1986. Localization of phenolic compounds in tannin-secreting cells from Sambucus
racemosa L. shoots. //Ann Bot. Vol. 57. P.801-810
Zobel, A.M. 1989. Cytoplasmic and apoplastic location of phenolic compounds in the covering
tissue of the Brassica napus radicle between embryogenesis and germination. //Ann Bot. Vol.64.
P.149-157.
Zweig, G, Hitt, I.E., Cho, D.H. 1969. Possible mechanisms of the mode of action of quinone
herbicides.//In: Progress in Photosynthesis Research. Metzner H (ed). Tübingen: Springer-Verlag,
Vol 3 pp 1728-1736.
417