Порівняльний аналіз впливу нікелю та кадмію на організацію мікротрубочок у клітинах коренів Arabidopsis thaliana

Abstract

За допомогою лазерної сканувальної мікроскопії досліджено ушкоджувальний вплив найбільш токсичних металів-полютантів — нікелю (Ni²⁺) та кадмію (Cd²⁺) — на прижиттєву організацію мікротрубочок різних типів клітин кореня Arabidоpsis thaliana (L.) Heynh.. Для прижиттєвої візуалізацїї мікротрубочок використано лінію арабідопсису, здатну експресувати химерний ген gfp-map4. Уперше продемонстровано, що Ni²⁺ i Cd²⁺ порушують організацію та орієнтацію мікротрубочок у клітинах. Виявлено, що найчутливішими до дії як кадмію, так і нікелю, є мікротрубочки клітин зони поділу та перехідної зони коренів A. thaliana. Сильнішим токсичним ефектом володіє кадмій, який спричиняє зміни організації мікротрубочок також у клітинах меристеми, кортексу зони розтягу та зони диференціації.

C помощью лазерной сканирующей микроскопии изучено влияние наиболее токсических тяжелых металлов — никеля (Ni²⁺) и кадмия (Cd²⁺) — на прижизненную организацию микротрубочек различных типов клеток корня Arabidоpsis thaliana (L.) Heynh. Для визуализации микротрубочек in vivo была использована линия арабидопсиса, экспрессирующая химерный ген gfp-map4. Впервые показано, что Ni²⁺ и Cd²⁺ нарушают организацию и ориентацию микротрубочек в клетках, приводя к морфологическим изменениям корня, как основного органа растений, первым подвергающегося интоксикации почвенными поллютантами. Обнаружено, что наиболее чувствительными к действию как кадмия, так и никеля, являются микротрубочки эпидермальных клеток зоны деления и переходной зоны корня A. thaliana. Более сильным токсическим эффектом обладает кадмий, который вызывает изменения организации микротрубочек также в клетках меристемы, кортекса зоны элонгации и зоны дифференциации.

The influence of the most toxic heavy metals, nickel (Ni²⁺) and cadmium (Cd²⁺), on the intravital organization of microtubules in various types of Arabidоpsis thaliana (L.) Heynh. root cells was investigated using laser scanning microscopy. To visualize the microtubules in vivo, the Arabidopsis line that expresses chimeric gene gfp-map4 was used. It was shown that Ni²⁺ and Cd²⁺ break the organization and orientation of microtubules in cells, leading to morphological changes of the root, as the main body of the plant, the first to be intoxicated by soil pollutants. It was found that the most sensitive to the effect of cadmium and nickel are microtubules of the cell division zones and transition zone of A. thaliana root. Cadmium has the strongest toxic effect which causes changes in microtubule organization of meristematic cells, cortex cells of the elongation zone and differentiation zone.