Представлена характеристика гетеротрофных суспензионных культур клеток Arabidopsis thaliana (L.) Heynh, полученных из семян растений дикого типа (экотип Columbia, Col-0), а также двух линий с изменённой (сниженной (линия AS-12) и повышенной (линия ХХ-2)) экспрессией гена альтернативной оксидазы митохондрий АOX1a. Определены различия между изученными линиями в содержании митохондриальных белков дыхательной цепи (АОХ, COXII, NDB) и разобщающего белка (UCP), а также по интенсивности образования активных форм кислорода (АФК). Изучена жизнеспособность клеток культур трёх линий при воздействии отрицательных температур с различной длительностью экспонирования. Сделаны выводы о значении альтернативной оксидазы в развитии морозоустойчивости растительной клетки.

Степанов Алексей Владимирович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, e-mail: saw33@list.ru

Кашин Сергей Александрович, магистрант, Иркутский государственный университет, Россия, 664003, г. Иркутск, ул. К. Маркса, 1, e-mail: sergeikashin1996@mail.ru

Забанова Наталья Сергеевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, доцент, Иркутский государственный университет, Россия, 664003, г. Иркутск, ул. К. Маркса, 1, e-mail: pavnatser@mail.ru

Федотова Ольга Андреевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, e-mail: ol.borovik@mail.ru

Федяева Анна Валерьевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, e-mail: fedyaeva.anna@mail.ru

Любушкина Ирина Викторовна, кандидат биологических наук, научный сотрудник, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, доцент, Иркутский государственный университет, Россия, 664003, Иркутск, ул. К. Маркса, 1, e-mail: ostrov1873@yandex.ru

Побежимова Тамара Павловна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, e-mail: pobezhimova@sifibr.irk.ru

Грабельных Ольга Ивановна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, профессор, Иркутский государственный университет, Россия, 664003, г. Иркутск, ул. К. Маркса, 1, e-mail: grolga@sifibr.irk.ru

Характеристика суспензионных культур клеток Arabidopsis thaliana (L.) Heynh с изменённой экспрессией гена альтернативной оксидазы митохондрий АOX1a и анализ их морозоустойчивости / А. В. Степанов, С. А. Кашин, Н. С. Забанова, О. А. Федотова, А. В. Федяева, И. В. Любушкина, Т. П. Побежимова, О. И. Грабельных // Известия Иркутского государственного университета. Серия Биология. Экология. 2021. Т. 35. С. 3–18. https://doi.org/10.26516/2073-3372.2021.35.3

Arabidopsis thaliana, суспензионная культура клеток, дыхание, альтернативная оксидаза, АOX1a, активные формы кислорода.

Антиоксидантная функция альтернативной оксидазы в митохондриях озимой пшеницы при холодовом закаливании / О. И. Грабельных, Т. П. Побежимова, Н. С. Павловская, Н. А. Королева, О. А. Боровик, И. В. Любушкина, В. К. Войников // Биологические мембраны. 2011. Т. 28, № 4. С. 274–283.

Изучение цитотоксичности гербицидов диурона и флуородифена с использованием гетеротрофной суспензионной культуры клеток Arabidopsis thaliana L. / А. В. Федяева, И. Ли, И. В. Любушкина, И. В. Федосеева, А. В. Сидоров, Е. Г. Рихванов // Известия Иркутского государственного университета. Серия Биология. Экология. 2019. Т. 30. С. 16–31. https://doi.org/10.26516/2073-3372.2019.30.16

Митохондриальные энергорассеивающие системы (альтернативная оксидаза, разобщающие белки и «внешняя» NADH-дегидрогеназа) вовлечены в развитие морозоустойчивости проростков озимой пшеницы / О. И. Грабельных, О. А. Боровик, Е. Л. Таусон, Т. П. Побежимова, А. И. Катышев, Н. С. Павловская, Н. А. Королева, И. В. Любушкина, В. Ю. Башмаков, В. Н. Попов, Г. Б. Боровский, В. К. Войников // Биохимия. 2014. Т. 79, вып. 6. С. 647–662.

Побежимова Т. П., Колесниченко А. В., Грабельных О. И. Методы изучения митохондрий растений. Полярография и электрофорез. М. : НПК Промэкспобезопасность, 2004. 98 с.

Alternative oxidase involvement in cold stress response of Arabidopsis thaliana fad2 and FAD3+ cell suspensions altered in membrane lipid composition / A. R. Matos, C. Hourton-Cabassa, D. Ciçek¸ N. Rezé, J. D. Arrabaça¸ A. Zachowski, F. Moreau // Plant Cell Physiol. 2007. Vol. 48, N 6. P. 856–865. https://doi.org/10.1093/pcp/pcm061

Blokhina O. B., Fagerstedt K. V. Reactive oxygen species and nitric oxide in plant mitochondria: origin and redundant regulatory systems // Plant Physiol. 2010. Vol. 138. P. 447–462. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2009.01340.x

Change of AOX1a expression, encoding mitochondrial alternative oxidase, influence on the frost-resistance of Arabidopsis plants / O. I. Grabelnych, O. A. Borovik, T. P. Pobezhimova, N. A. Koroleva, I. V. Lyubushkina, N. S. Zabanova, V. K. Voinikov // J. Stress Physiol. Biochem. 2016. Vol. 12. N. 4. P. 78–90.

Clifton R., Millar A. H., Whelan J. Alternative oxidases in Arabidopsis: a comparative analysis of differential expression in the gene family provides new insights into function of non-phosphorylating bypasses // Biochim. Biophys. Acta. 2006. Vol. 1757. P. 730–741. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2006.03.009

Fiorani F., Umbach A. L., Siedow J. N. The alternative oxidase of plant mitochondria is involved in the acclimation of shoot growth at low temperature. A study of Arabidopsis AOX1a transgenic plants // Plant Physiol. 2005. Vol. 139. P. 1795–1805. https://doi.org/10.1104/pp.105.070789

Impact of mitochondrial alternative oxidase expression on the response of Nicotiana tabacum to cold temperature / J. Wang, N. Rajakulendran, S. Amirsadeghi, C. Vanlerberghe // Physiol. Plant. 2011. Vol. 142. P. 339–351. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2011.01471.x

Isolation and properties of mitochondria from Arabidopsis thaliana cell suspension cultures / J. Davy de Virville, I. Aaron, M.-F. Alin, F. Moreau // Plant Physiol. Biochem. 1994. Vol. 32. N 1. P. 159–166.

Maxwell D. P., Wang Y., McIntosh L. The alternative oxidase lowers mitochondrial reactive oxygen production in plant cells // Proc. Natl. Acad. Sci. 1999. Vol. 96. P. 8271–8276. https://doi.org/10.1073/pnas.96.14.8271

Modified alternative oxidase expression results in different reactive oxygen species content in Arabidopsis cell culture but not in whole plants / V. I. Tarasenko, E. Y. Garnik, V. N. Shmakov, Y. M. Konstantinov // Biologia Plant. 2012. Vol. 56. P. 635–640. https://doi.org/10.1007/s10535-012-0115-1

Overexpression of wheat alternative oxidase gene Waox1a alters respiration capacity and response to reactive oxygen species under low temperature in transgenic Arabidopsis / A. Sugie, N. Naydenov, N. Mizuno, C. Nakamura, S. Takumi // Gen. Genet. Syst. 2006. Vol. 81. P. 349–354. https://doi.org/10.1266/ggs.81.349

Suzuki N., Mittler R. Reactive oxygen species and temperature stresses: A delicate balance between signaling and destruction // Physiol. Plant. 2006. Vol. 126. P. 45–51. https://doi.org/10.1111/j.0031-9317.2005.00582.x

The involvement of PUMP from mitochondria of Araucaria angustifolia embryogenic cells in response to cold stress / C. Valente, P. Pasqualim, T. Jacomasso, J. B. B. Maurer, E. M. de Souza, G. R. Martinez, M. E. M. Rocha, E. G. S. Carnieri, S. M. S. C. Cadena // Plant Sci. 2012. Vol. 197. P. 84–91. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2012.09.007

The lack of alternative oxidase at low temperature leads to a disruption of the balance in carbon and nitrogen metabolism, and to an up-regulation of antioxidant defence systems in Arabidopsis thaliana leaves / C. K. Watanabe, T. Hachiya, I. Terashima, K. Noguchi // Plant, Cell and Environment. 2008. Vol. 31. P. 1190–1202. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2008.01834.x

The plant energy-dissipating mitochondrial systems: depicting the genomic structure and the expression profiles of the gene families of uncoupling protein and alternative oxidase in monocots and dicots / J. Borecky, F. T. S. Nogueira, K. A. P. de Oliveira, I. G. Maia, A. E. Vercesi, P. Arruda // J. Exp. Bot. 2006. Vol. 57. P. 849–864. https://doi.org/10.1093/jxb/erj070

Umbach A. L., Fiorani F., Siedow J. N. Characterization of transformed Arabidopsis with altered alternative oxidase levels and analysis of effects on reactive oxygen species in tissue // Plant Physiol. 2005. Vol. 139. P. 1806–1820. https://doi.org/10.1104/pp.105.070763

Vanlerberghe G. C. Alternative oxidase: a mitochondrial respiratory pathway to maintain metabolic and signaling homeostasis during abiotic and biotic stress in plants // Int. Mol. Sci. 2013. Vol. 14. P. 6805–6847. https://doi.org/10.3390/ijms14046805