Альтернативный путь дыхания в растениях: регуляция и функции

Альтернативный путь дыхания в растениях: регуляция и функции

Автор: Гармаш Елена Владимировна

Журнал: Известия Коми научного центра УрО РАН @izvestia-komisc

Рубрика: Биологические науки

Статья в выпуске: 3, 2010 года.

Бесплатный доступ

Представлены и обсуждены данные по функционированию электрон-транс- портной цепи (ЭТЦ) растительных митохондрий. Сформулированы ключевые вопросы изучения энергетически малоэффективного альтернативного (циа- нидрезистентного) пути дыхания (АП) в поддержании дыхательного метабо- лизма углерода, окислительно-восстановительного баланса в ЭТЦ, контроле накопления активных форм кислорода в норме и при стрессе. На основе соб- ственных экспериментальных данных показано, что дыхание и соотношение дыхательных путей в растениях варьирует в зависимости от объекта, его функционального состояния, силы и продолжительности действия факторов среды. Сделан вывод о том, что вовлечение АП расширяет адаптивные воз- можности растительного организма, способствует поддержанию роста и защи- те от стресса. Обсуждены механизмы регуляции дыхания и возможное уча- стие АП в процессах апоптоза и поддержании взаимосвязи фотосинтеза и ды- хания. Определены перспективы развития дальнейших исследований.

Еще

Растительные митохондрии, дыхательная цепь, альтернативное дыхание, альтернативная оксидаза, регуляция, рост, стресс

Короткий адрес: https://sciup.org/14992398

IDR: 14992398

Список литературы Альтернативный путь дыхания в растениях: регуляция и функции

  • Скулачев В.П. Эволюция, митохондрии и кислород//Соросовский образовательный журнал, 1999. № 9. С. 1-7.
  • Головко Т.К. Дыхание растений (физиологические аспекты). С-Пб.: Наука, 1999. 204 с.
  • Vanlerberghe G.C., McIntosh L. Alternative oxidase: from gene to function//Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 1997. Vol. 48. P. 703-734.
  • Elthon T.E., McIntosh L. Characterization and solubilization of the alternative oxidase of Sauromantum guttatum mitochondria//Plant Physiol., 1986. Vol. 82. P. 1-6.
  • Whelan J., Millar A.H., Day D.A. The alternative oxidase is encoded in a multigene family in soybean//Planta, 1996. Vol. 198. P. 197-201.
  • Umbach A.L., Siedow J.N. Covalent and noncovalent dimers of the cyanide-resistant alternative oxidase protein in higher plant mitochondria and their relationship to enzime activity//Plant Physiol., 1993. Vol. 103. P. 845-854.
  • Meeuse B.J.D. Thermogenic respiration in aroids//Annu. Rev. Plant Physiol., 1975. Vol. 26. P. 117-126.
  • Головко Т.К., Пыстина Н.В. Альтернативный путь дыхания в листьях Rhodiola rosea L. и Ajuga reptans L.: возможная физиологическая роль//Физиология растений, 2001. Т.48. С. 846-853.
  • Шугаев А.Г. Альтернативная CN-резистентная оксидаза митохондрий растений: структурная организация, механизмы регуляции активности, возможная физиологическая роль//Физиология растений, 1999. Т. 46. С. 307-320.
  • Millenaar F.F., Lambers H. The аlternative oxidase: in vivo regulation and function//Plant Biol., 2003. Vol. 5. P. 2-15.
  • Семихатова О.А. Смена дыхательных систем. Л.: Изд-во «Наука», 1969. 128 с.
  • Lambers H. Cyanide-resistant respiration: a non-phosphorylating electron transport pathway acting as an energy overflow//Physiol. Plant., 1982. Vol. 55. P. 478-485.
  • The cyanide-resistant oxidase: to inhibit or not inhibit, that is the question/D.A.Day, K.Krab, H.Lambers, A.L.Moore, J.N.Siedow, A.M.Wagner, J.T.Wiskich//Plant Physiol., 1996. Vol. 110. P.1-2.
  • Maxwell D.P., Wang Y., McIntosh L. The alternative oxidase lowers mitochondrial reactive oxygen production in plant cells//Proc. Nat. Acad. Sci USA., 1999. Vol. 96. P. 8271-8276.
  • Maxwell D.P., Nickels R., McIntosh L. Evidence of mitochondrial involvement in the transduction of signals required for the induction of genes associated with pathogen attack and senescence//Plant J., 2002. Vol. 29. P. 269-279.
  • Рахманкулова З.Ф., Федяев В.В., Подашевка О.А., Усманов И.Ю. Альтернативные пути дыхания и вторичный метаболизм у растений с разными типами адаптивных «стратегий» при дефиците элементов минерального питания//Физиология растений, 2003. Т. 50. С. 231-237.
  • Energy metabolism of Plantago lanceolata as dependent on the supply of mineral nutrients/H.Lambers, F.Posthumus, I.Stulen, L.Lanting, S.van de Dijk, R.Hofstra//Physiol. Plant., 1981. Vol. 51. P. 85-92.
  • The role of alternative oxidase in modulating carbon use efficiency and growth during macronutrient stress in tobacco cells/S.M.Sieger, B.K.Kristensen, C.A.Robson, S.Amirsadeghi, E.W.Eng, A.Abdel-Mesih, I.M.Moller, G.C.Vanlerberghe//J. Exp. Bot., 2005. Vol. 56. P. 1499-1515.
  • Fiorani F., Umbach A.L., Siedow J.N. The Alternative oxidase of plant mitochondria is involved in the acclimation of shoot growth at low temperature. A study of Arabidopsis AOX1a transgenic plants//Plant Physiol., 2005. Vol. 139. P. 179-180.
  • The distribution of electron tran-sport between the main cytochrome and alternative pathways in plant mitochondria during short-term cold stress and cold hardening/O.I.Grabelnych, O.N.Sumina, S.P.Funderat, T.P.Pobezhimova, V.K.Voinikov, A.V. Kolesnichenko//J. Thermal Biol., 2004. Vol. 29. P. 165-175.
  • The electron partitioning between the cytochrome and altenative respiratory pathways during chilling recovery in two cultivars of maize differing in chilling sensitivity/M.Ribas-Carbo, R.Aroca, M.A.Gonzаlez-Meler, J.J.Irigoyen, M.Sanchez-Diaz//Plant Physiol., 2000. Vol. 122. P. 199-204.
  • Иванова Т.И., Кирпичникова О.В., Шерстнева О.А., Юдина О.С. Годичный цикл дыхания листьев вечнозеленых растений//Физиология растений, 1998. Т.45. С. 906-913.
  • Головко Т.К., Родина Н.А., Куренкова С.В.,Табаленкова Г.Н. Ячмень на Севере (селекционно-генетические и физиолого-биохимические основы продуктивности). Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 186 с.
  • Priault P., Vidal G., De Paepe R., Ribas-Carbo M. Leaf age-related changes in respiratory pathways are dependent on complex I activity in Nicotiana sylvestris//Physiol. Plant., 2007. Vol. 129. P. 152-162.
  • Гармаш Е.В., Головко Т.К. Влияние кадмия на рост и дыхание ячменя при двух температурных режимах выращивания//Физиология растений, 2009. Т. 56. С. 382-387.
  • Lösch R., Köhl K.I. Plant respiration under the influence of heavy metals//Heavy metal stress in plants. From molecules to ecosystem/Eds Prasad M.N.V., Hagemeyer J. Berlin: Springer-Verlag, 1999. P. 139-156.
  • Plant mitochondrial pathway leading to programmed cell death/A.Vianello, M.Zancani, C.Peresson, E.Petrussa, V.Casolo, J.Krajnakova, S.Patui, E.Braidot, F.Macri//Physiol. Plant., 2007. Vol. 129. P. 242-252.
  • Vanlerberghe G.C., Robson C.A., Yip J.Y.H. Induction of mitochondrial alternative oxidase in response to a cell signal pathway downregulating the cytochrome pathway prevents programmed cell death//Plant Physiol., 2002. Vol. 129. P. 1829-1842.
  • Marechal E., Baldan B. Dual role of plant mitochondria in promoting PCD or cell survival//Trends Plant Sci., 2002. Vol. 7. P. 525-526.
  • Noguchi K., Yoshida K. Interaction between photosynthesis and respiration in illuminated leaves//Mitochondrion, 2008. Vol.8. P. 87-99.
  • Atkin O.K., Macherel D. The crucial role of plant mitochondria in orchestrating drought tolerance//Annals of Botany, 2009. Vol.103. P. 581-597.
  • Engagement of alternative respiration in spring wheat seedlings during greening/E.V.Garmash, J.Kozlova, S.Plyusnina, R.Malyshev, Y.Yatsco, T.Golovko//Acta Biologica Cracoviensia, 2009. Vol.51. Suppl. 2. Abstracts of the 4th Conference of Polish Society of Experimental Plant Biology (Cracow, Poland, 21-25 September 2009). P. 43.
  • Plastic and adaptive responses of plant respiration to changes in atmospheric CO2 concentration/M.A.Gonzalez-Meler, E.Blanc-Betes, C.E.Flower, J.K.Ward, N.Gomez-Casanovas//Physiol. Plant., 2009. Vol. 137. P. 473-484.
  • The alternative oxidase, a tool for compensating cytochrome c oxidase deficiency in human cells/E.P.Dassa, E.Dufour, S.Goncalves, H.T.Jacobs, P.Rustin//Physiol. Plant., 2009. Vol. 137. P. 427-434.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp