Змінення гравітації як фактор впливу на початок клітинного циклу рослин

Abstract

Представлена стаття є оглядом літератури з метою визначення впливу зміненої гравітації на проліферативну активність рослинних клітин. На основі глибокого й всебічного вивчення впливу абіотичних чинників на живі організми та реакції їхньої адаптації в умовах космічного польоту можна спрогнозувати надійність систем життєзабезпечення. Вищі рослини та інші фотосинтезуючі організми є ключовими компонентами біорегенеративних систем для забезпечення необхідної кількості якісної їжі, підтримки належної атмосфери, утилізації відходів та забезпечення питною водою. Дослідження в галузі космічної біології сприятимуть вирішенню фундаментальних завдань зі створення керованих систем життєзабезпечення людини в пілотованих космічних кораблях та розвитку біотехнології. У статті проаналізовано взаємозв'язок між проліферативним пулом і ростом клітин в умовах космічного польоту й кліностатування. Для вивчення впливу мікрогравітації на активність клітинної проліферації необхідні дослідження як молекулярних механізмів регуляції клітинного циклу, так і розвитку рослин за цих умов. Використання процесу кліностатування надасть можливість виявити вплив симульованої гравітації на події клітинного циклу протягом цього процесу – вихід зі стану спокою та просування по G1- і S-фазах циклу. Найбільшу зацікавленість для дослідження викликають гени d-циклінів (що належать до класу D-циклінів), які важливі для проходження клітиною пресинтетичної фази клітинного циклу і відповідають за вихід клітини зі стану спокою та перехід до фази синтезу ДНК. Крім того, у дослідах з різними видами вищих рослин спостерігається різноманітність їхньої ростової реакції на вплив зміненої гравітації в умовах космічних експериментів чи при кліностатуванні. Виявлено як стимуляцію росту, так і його пригнічення, або ж відсутність помітних змін інтенсивності цього процесу.

Представленная статья является обзором литературы с целью определения влияния измененной гравитации на пролиферативную активность растительных клеток. На основании глубокого и всестороннего изучения влияния абиотических факторов на живые организмы и реакции их адаптации в условиях космического полета можно спрогнозировать надежность систем жизнеобеспечения. Высшие растения и другие фотосинтезирующие организмы являются ключевыми компонентами биорегенеративных систем для обеспечения нужного количества качественной еды, поддержания необходимой атмосферы, утилизации отходов и обеспечения питьевой водой. В статье проанализирована взаимосвязь между пролиферативным пулом и ростом клеток в условиях космического полета и клиностатирования. Для изучения влияния микрогравитации на активность клеточной пролиферации необходимы исследования как молекулярных механизмов регуляции клеточного цикла, так и развития растений в этих условиях. Использование процесса клиностатирования поможет выявить влияние симулированной гравитации на события в клетке в течение клеточного цикла – выход из состояния покоя и продвижение по G1- и S-фазам цикла. Наибольшую заинтересованность для исследования вызывают гены d-циклинов (принадлежащие к классу D-циклинов), которые важны для прохождения клеткой пресинтетической фазы цикла и отвечают за выход клетки из состояния покоя и переход к фазе синтеза ДНК. Кроме того, в экспериментах с разными видами высших растений наблюдается разноообразие их ростовой реакции на влияние измененной гравитации в условиях космических экспериментов или при клиностатировании: выявлены как стимуляция роста, так и его угнетение, или же отсутствие заметных изменений интенсивности этого процесса.

This article is a review of the literature in order to determine the effect of altered gravity on the proliferative activity of plant cells. On the basis of a deep and comprehensive study of the influence of abiotic factors on living organisms and the reactions of their adaptation in conditions of space flight, it is possible to predict the reliability of life support systems. Cell biology research by altered gravity conditions and clarify of the cellular and molecular mechanisms of plants gravisensitive are the leading areas of modern space biology. They are aimed at solving the fundamental problems of cell biology and the knowledge of basic metabolic processes in the cell, a theory of growth, development and reproduction of plant organisms in microgravity. Higher plants and other photosynthetic organisms are key components of bioregenerative systems to ensure the required quantity and quality of food, maintain the necessary atmosphere, recycle waste and provide drinking water. Study in the field of space biology contribute to a clarification of the fundamental problems of space biology and create the controlled human life-support systems in manned space flight and the development of biotechnology. To study the effect of microgravity on the activity of cell proliferation, it is necessary to study both the molecular mechanisms of cell cycle regulation and the development of plants under these conditions. The use of clinorotation makes it possible to reveal the effect of simulated gravity on events in the cell during the cell cycle – exit from the state of rest and advance along the G1 and S-phases of the cycle. The d-cyclins (belonging to the class of D-cyclins), which are very important for the passage of the presynthetic phase of the cell, are of greatest interest for the study and are responsible for the cell exit from the resting state and the transition to the phase of DNA synthesis. In addition, in experiments with different types of higher plants, a variety of their growth response to the effect of altered gravity under conditions of space experiments or clinorotation is observed: either growth stimulation or its inhibition is revealed, or the absence of noticeable changes in the intensity of this process.