Особливості динаміки синтезу білків теплового шоку HSP70 у Malva sylvestris і M. pulchella (Malvaceae) і стійкість до високої температури, затоплення та посухи

Abstract

Проведено порівняльний аналіз діапазону толерантності та характеру змін щодо рівня білків теплового шоку HSP70 у Malva sylvestris L. 'Красавка' і M. pulchella Bernh. 'Сильва' за впливу високої температури, ґрунтового затоплення та посухи. Показано, що ювенільні рослини цих видів виявилися близькими за діапазоном толерантності, причому M. sylvestris була стійкішою до високої температури та чутливішою до затоплення порівняно з M. pulchella. За результатами Вестерт-блот-аналізу вони характеризувались однаковим складом і близьким базовим рівнем цитозольних HSP70, подібною специфічною для кожного стресора динамікою їхнього синтезу. Високій тепло- і посухостійкості цих видів відповідала їхня здатність до тривалого інтенсивного синтезу конститутивного й індуцибельного білків із посиленням у разі наближення дози стресора до летального рівня. Стресреакція на затоплення містила швидку, проте нетривалу активацію синтезу індуцибельного HSP70 і зниження вмісту конститутивного білка за перші години. Це може слугувати захистом від короткочасного перезволоження ґрунту й асоціюється з нездатністю видів до тривалого існування за таких умов. Виявлені видові особливості стосувалися кількісних і часових показників синтезу HSP70. Отримані дані свідчать, що до молекулярних основ високої стійкості рослин можна віднести здатність до тривалого й інтенсивного синтезу як індуцибельних, так і конститутивних HSP70 за довгочасного впливу несприятливого чинника.

Проведен сравнительный анализ диапазона толерантности и характера изменений в уровне белков теплового шока HSP70 у Malva sylvestris L. 'Красавка' и M. pulchella Bernh. 'Сильва' при воздействии высокой температуры, почвенного затопления и засухи. Показано, что ювенильные растения исследуемых видов близки по диапазону толерантности, при этом M. sylvestris более устойчива к высокой температуре и более чувствительна к затоплению по сравнению с M. pulchella. По результатам Вестерт-блот-анализа они характеризовались одинаковым составом и близким базовым уровнем цитозольных HSP70, схожей специфичной для каждого стрессора динамикой их синтеза. Высокой тепло- и засухоустойчивости данных видов соответствовала их способность к продолжительному и интенсивному синтезу конститутивного и индуцибельного белков с усилением в случае приближения дозы стрессора к летальным значениям. Стресс-реакция на затопление включала быструю, однако непродолжительную активацию синтеза индуцибельного HSP70 и снижение содержания конститутивного белка в первые часы. Это может служить для защиты от непродолжительного переувлажнения почвы и ассоциируется с неспособностью видов к длительному существованию в таких условиях. Выявленные видовые особенности касались количественных и временных характеристик синтеза HSP70. Полученные данные свидетельствуют, что к молекулярным основам высокой устойчивости растений можно отнести способность к продолжительному и интенсивному синтезу как индуцибельных, так и конститутивных HSP70 при длительном действии неблагоприятного фактора.

Tolerance ranges and heat shock protein HSP70 synthesis pattern in Malva sylvestris L. ‘Krasavka' and M. pulchella Bernh. 'Sylva' were analyzed under high temperature, soil flooding and drought. Juvenile plants of the species showed close tolerance ranges; at that, M. sylvestris was some more thermotolerant and more sensitive to flooding, comparatively to M. pulchella. Western-blot analysis revealed the identical spectrum and equal basic level of the cytosolic HSP70s in the related species, as well as similar stressor-specific pattern of their synthesis. High thermo- and drought tolerance of the species corresponded to their ability to long and intensive synthesis of the constitutive and inducible proteins, which increased at near lethal doses. The stress reaction to flooding included a rapid, but short activation of the inducible HSP70 synthesis and a decrease in the content of the constitutive protein for the first hours that could be protective under short waterlogging and associated with the inability of the species to long-term survival in such conditions. Species-specific differences related to the time course and magnitude of the HSP70 synthesis. The obtained results suggest that molecular mechanisms underlying the high tolerance in plants include the ability to extended and intensive synthesis of both inducible and constitutive HSP70s under long-term influence of an unfavorable factor