Казань, Республика Татарстан, Россия
В настоящей работе предложен методический подход на базе низкопольного ЯМР с применением парамагнитного комплекса GdDTPA (соль диэтилентриаминпентауксусной кислоты) для качественной оценки транспорта воды по апопластному (внеклеточному) пути в корнях интактных растений пшеницы. Данный подход заключается в измерении времён спин-спиновой релаксации намагниченности воды в корнях при одновременном инкубировании корней в растворе парамагнитного комплекса GdDTPA и воздействии на растения стрессового фактора. В ходе инкубирования корней данный комплекс распространяется только по апопластной системе корня и укорачивает времена релаксации воды апопласта, но при этом GdDTPA не проникает внутрь клеток и, соответственно, не изменяет времена релаксации внутриклеточной воды. Таким образом, по скорости снижения времён релаксации намагниченности апопластной воды, которая прямо зависит от интенсивности водного переноса по апопласту, можно определить относительный вклад водного переноса по апопласту корня в ходе стрессового воздействия. В качестве абиотического фактора, предположительно влияющего на перенос воды по апопласту корня, было использовано двукратное повышение концентрации углекислого газа в надземной части растений. С использованием данного методического подхода было показано, что повышение концентрации СО2 в зоне листьев растений пшеницы до 800 ppm приводит к снижению скорости водного переноса по апопласту корня в 2-2,5 раза по сравнению с контролем при концентрации СО2 400 ppm.
транспорт воды в растениях, ядерный магнитный резонанс, время спин-спиновой релаксации, апопластный путь водного переноса, парамагнитный допинг
1. Kim Y.X, Ranathunge K, Lee S., Lee Y., Lee D., Sung J. Composite transport model and water and solute transport across plant roots: an update. Frontiers in Plant Science, 2018, vol. 9, no. 193, doi:https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00193.
2. Sarker B., Hara M. Effects of elevated CO2 and water stress on root structure and hydraulic conductance of solanum melongena l. Bangladesh J. Bot., 2009, vol. 38, no. 1, pp. 55-63.
3. Anisimov A.V., Suslov M.A. Estimating the MRI contrasting agents effect on water permeability of plant cell membranes using the 1H NMR gradient technique. Applied Magnetic Resonance, 2021, vol. 52, no. 3, pp. 235-246, doi:https://doi.org/10.1007/s00723-021-01313-6.
4. Anisimov A.V., Suslov M.A. The effect of external gas pressure on the magnetic relaxation of water in plant cells. Biophysics, 2016, vol. 61, no. 1, pp. 67-72, doi:https://doi.org/10.1134/S0006350916010024.
5. Vitali V., Sutka M., Ojeda L., Aroca R., Amodeo G. Root hydraulics adjustment is governed by a dominant cell-to-cell pathway in Beta vulgaris seedlings exposed to salt stress. Plant Science, 2021, vol. 306, doi:https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2021.110873.
