Аннотация:
Был проведен сравнительный анализ структурной организации симбиотических клубеньков исходной линии гороха SGE и мутантной линии SGECd[sup]t[/sup], характеризующейся повышенной устойчивостью к кадмию и увеличенной его аккумуляцией. Было показано, что не обработанные CdCl[sub]2[/sub] клубеньки SGE и SGECd[sup]t[/sup] имели сходную гистологическую и ультраструктурную организацию. При действии 100 мкМ CdCl[sub]2[/sub] в клубеньках SGE в инфицированных клетках наблюдались следующие аномалии: расширение перибактероидного пространства, разрушение симбиосомной мембраны, слияние симбиосом и, как следствие, образование симбиосом, содержащих несколько бактероидов. В клубеньках SGECd[sup]t[/sup] инфицированные клетки в зонах инфекции и азотфиксации не были подвержены сильным изменениям. При действии 1 мМ CdCl[sub]2[/sub] в основании клубеньков SGE появлялись стареющие инфицированные клетки с полностью разрушенной цитоплазмой и деградирующими бактероидами. Присутствовали также клетки, в которых содержимое симбиосом лизировалось, и в них оставались лишь тени бактероидов. У SGECd[sup]t[/sup] в некоторых инфицированных клетках аномалии проявлялись в увеличении перибактероидного пространства, частичном разрушении симбиосомных мембран, слиянии симбиосом и высвобождении бактероидов в вакуоль. Таким образом, устойчивость клубеньков гороха к кадмию может быть повышена благодаря единичной рецессивной мутации cdt.
<p><strong>Background.</strong> A comparative analysis out of the structural organization of the symbiotic nodules of the pea initial line SGE and the mutant line SGECd<sup>t</sup>, characterized by increased tolerance to cadmium and increased its accumulation, was carried out.</p>
<p><strong>Materials and methods.</strong>Nodules of initial line SGE and mutant SGECd<sup>t</sup> were analyzed using light and transmission electron microscopy.</p>
<p><strong>Results.</strong> The non-treated nodules of SGE and SGECd<sup>t</sup> were characterized by a similar histological and ultrastructural organization. In the nodules of SGE exposed to 100 M CdCl<sub>2</sub> in infected cells, the following abnormalities were observed: expansion of the peribacteroid space, destruction of the symbiosome membrane, fusion of symbiosomes and, as a result, the formation of symbiosomes containing several bacteroids. In the nodules of SGECd<sup>t</sup>, infected cells did not undergo pronounced changes. In the nodules of SGE exposed to 1 mM CdCl<sub>2</sub>, at the base of the nodule, senescent infected cells with completely destroyed cytoplasm and degrading bacteroids appeared. Also there were present cells in which the contents of symbiosomes were lysing, and only the ghosts of the bacteroids remained in them. In SGECd<sup>t</sup>, in some infected cells, abnormalities were manifested in an increase in the peribacteroid space, partial destruction of symbiosome membranes, fusion of symbiosomes, and release of bacteroids into the vacuole.</p>
<p><strong>Conclusions.</strong> The tolerance of pea nodules to cadmium can be significantly increased due to a single recessive <em>cdt</em> mutation.</p> Цыганова А.В. Анна Викторовна «Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии»
Селивёрстова Е.В. Елена Валентиновна «Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии»; «Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН»
Цыганов В.Е. Виктор Евгеньевич «Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии»
«Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии»
All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology
«Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН»
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of the Russian Academy of Sciences
Tsyganova A.V. Anna V. All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology
Seliverstova E.V. Elena V. All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology; Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of the Russian Academy of Sciences
Tsyganov V.E. Viktor E. All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology
Influence of mutation in pea (Pisum sativum L.) cdt (cadmium tolerance) gene on histological and ultrastructural nodule organization eng
Влияние мутации в гене гороха (Pisum sativum L.) cdt (cadmium tolerance) на гистологическую и ультраструктурную организацию клубеньков
Текст визуальный электронный
Экологическая генетика
Eco-Vector
Т. 17, № 1 С. 71-80
2019
растительно-микробные взаимодействия
plant-microbe interactions
симбиотический клубенек
symbiotic nodule
устойчивость к кадмию
tolerance to cadmium
симбиосома
symbiosome
бактероид
bacteroid
инфекционная нить
infection thread
Статья
Был проведен сравнительный анализ структурной организации симбиотических клубеньков исходной линии гороха SGE и мутантной линии SGECd[sup]t[/sup], характеризующейся повышенной устойчивостью к кадмию и увеличенной его аккумуляцией. Было показано, что не обработанные CdCl[sub]2[/sub] клубеньки SGE и SGECd[sup]t[/sup] имели сходную гистологическую и ультраструктурную организацию. При действии 100 мкМ CdCl[sub]2[/sub] в клубеньках SGE в инфицированных клетках наблюдались следующие аномалии: расширение перибактероидного пространства, разрушение симбиосомной мембраны, слияние симбиосом и, как следствие, образование симбиосом, содержащих несколько бактероидов. В клубеньках SGECd[sup]t[/sup] инфицированные клетки в зонах инфекции и азотфиксации не были подвержены сильным изменениям. При действии 1 мМ CdCl[sub]2[/sub] в основании клубеньков SGE появлялись стареющие инфицированные клетки с полностью разрушенной цитоплазмой и деградирующими бактероидами. Присутствовали также клетки, в которых содержимое симбиосом лизировалось, и в них оставались лишь тени бактероидов. У SGECd[sup]t[/sup] в некоторых инфицированных клетках аномалии проявлялись в увеличении перибактероидного пространства, частичном разрушении симбиосомных мембран, слиянии симбиосом и высвобождении бактероидов в вакуоль. Таким образом, устойчивость клубеньков гороха к кадмию может быть повышена благодаря единичной рецессивной мутации cdt.
<p><strong>Background.</strong> A comparative analysis out of the structural organization of the symbiotic nodules of the pea initial line SGE and the mutant line SGECd<sup>t</sup>, characterized by increased tolerance to cadmium and increased its accumulation, was carried out.</p>
<p><strong>Materials and methods.</strong>Nodules of initial line SGE and mutant SGECd<sup>t</sup> were analyzed using light and transmission electron microscopy.</p>
<p><strong>Results.</strong> The non-treated nodules of SGE and SGECd<sup>t</sup> were characterized by a similar histological and ultrastructural organization. In the nodules of SGE exposed to 100 M CdCl<sub>2</sub> in infected cells, the following abnormalities were observed: expansion of the peribacteroid space, destruction of the symbiosome membrane, fusion of symbiosomes and, as a result, the formation of symbiosomes containing several bacteroids. In the nodules of SGECd<sup>t</sup>, infected cells did not undergo pronounced changes. In the nodules of SGE exposed to 1 mM CdCl<sub>2</sub>, at the base of the nodule, senescent infected cells with completely destroyed cytoplasm and degrading bacteroids appeared. Also there were present cells in which the contents of symbiosomes were lysing, and only the ghosts of the bacteroids remained in them. In SGECd<sup>t</sup>, in some infected cells, abnormalities were manifested in an increase in the peribacteroid space, partial destruction of symbiosome membranes, fusion of symbiosomes, and release of bacteroids into the vacuole.</p>
<p><strong>Conclusions.</strong> The tolerance of pea nodules to cadmium can be significantly increased due to a single recessive <em>cdt</em> mutation.</p>