ИСТИНА

Важность исследования механизмов, регулирующих рост пыльцевой трубки, обусловлена тем, что результатом этого процесса является оплодотворение и образование семян, что также во многом зависит от успеха межклеточной коммуникации (пыльца ↔ спорофит). Физиологические изменения, происходящие в пыльцевых зёрнах при выходе из покоя, до перехода к полярному росту (активация) были изучены сотрудниками лаборатории в 2002-2009 годах на табаке, кроме того, в литературе есть данные об отдельных аспектах активации у оливы, лилии и некоторых других видов цветковых растений (Dickinson, 1965; Rodriguez-Rosales et al., 1989; Брейгина et al., 2009; Матвеева et al., 2003, 2002). Однако по поводу голосеменных информации практически не было, кроме единичного графика дыхания у сосны (Nygaard, 1969). В связи с этим мы поставили задачу исследовать процессы активации метаболизма и запуска полярного роста в пыльце ели Picea pungens (хвойного растения с типичным способом опыления). Одним из основных показателей активации метаболизма является уровень дыхания. Поглощение кислорода пыльцевыми зёрнами ели не регистрировалось после 30 минут инкубации, незначительно возрастало после 2 часов, сильно возрастало после 6 часов и достигало пика после 9 часов, а далее несколько снижалось, оставаясь на уровне 6 часов. Таким образом, наибольшего потребления кислорода требует процесс выхода пыльцевой трубки из зерна, когда образуются крупные разрывы и происходит запуск полярного роста. Параллельно с активацией дыхания у ели происходят изменения рН цитоплазмы. К сожалению, измерить внутриклеточный рН до появления разрывов нам не удалось, поскольку красители не проникают через сплошную экзину, но окрашивание позволило оценить изменения, которые происходят после появления первых разрывов. Оказалось, что после 6 часов рН еще находится далеко в кислой области (6.0), но к 9 часам происходит существенное защелачивание, и после 9 и 14 часов рН достигает 7.2 и 7.0, соответственно, т.е. значений, типичных для цитоплазмы растительной клетки в состоянии активного метаболизма. Поскольку параллельно с защелачиванием цитоплазмы Н+-АТФаза плазмалеммы создает и мембранный потенциал, мы предполагали увидеть гиперополяризацию, которая проходила бы в тех же временных рамках. Действительно, оказалось, что в пыльцевых зернах в процессе активации происходит гиперполяризация плазмалеммы: 6 часов – первая точка, которую удалось измерить из-за разрывов в экзине, – соответствовала -46 мВ, на 9 часов потенциал уже достигал -73 мВ, после 14 часов составлял -82 мВ. Сопоставив наблюдаемую динамику с изменениями внутриклеточного рН, мы можем заключить, что если потенциал возрастает в интервале 9-14 часов, то рН уже не меняется, а дыхание даже несколько снижается в этот период. Интересная закономерность, которая также наблюдается у табака и лилии, по-видимому, свидетельствует о комплексном характере регуляции мембранного потенциала, который представляет собой сумму активностей целого ряда ион-транспортных систем, одной из которых, по крайней мере, в пыльце цветковых растений, являются анионные каналы. Внутренним изменениям, типичным для активации метаболизма, предшествовали изменения ионного статуса. С помощью внеклеточного флуоресцентного индикатора MEQ был обнаружен выход анионов из пыльцевых зерен, предшествующий активации: через 30 минут уровень внеклеточных анионов был уже существенно выше, а после 2 часов инкубации возрастал еще в 2 раза, и далее не изменялся. Таким образом, у ели, как и у табака, выход анионов завершается задолго до начала прорастания. Авторы выражают благодарность Российскому Фонду фундаментальных исследований, при поддержке которого была проведена работа (19-04-00282а).