УДК 581.1 РЕГУЛЯЦИЯ ПОКОЯ И ПРОРАСТАНИЯ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ © 2013 г. Н. П. Аксенова*, Л. И. Сергеева*, **, ***, Т. Н. Константинова*, С. А. Голяновская*, О. О. Колачевская*, Г. А. Романов*, **** *Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Москва **Лаборатория физиологии растений Университета Вагенингена, Вагенинген, Нидерланды ***Центр биосистемной геномики, Вагенинген, Нидерланды ****Научно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва Поступила в редакцию 11.10.2012 г. Покой является заключительным этапом жизнедеятельности клубней и служит сохранению их как органов вегетативного размножения в неблагоприятных для роста условиях. Поскольку длительность покоя и сроки прорастания клубней картофеля имеют существенное экономическое значение, исследованию регуляции этих процессов уделяется большое внимание. В обзоре рассмотрены метаболитные, генные и гормональные аспекты регуляции покоя и прорастания клубней картофеля (Solanum tuberosum L.). Особое внимание уделено взаимосвязи процессов, происходящих в различных частях клубня – в его запасающих тканях и почках. Обсуждено взаимодействие гормональной и метаболитной (углеводной) регуляции покоя и прорастания. ----------------------------------- Сокращения: АГПаза – АДФ-глюкозопирофосфорилаза; БС – брассиностероиды; ЖК – жасмоновая кислота; КФ  карбоксифлуоресцин; Т6Ф – трегалозо-6-фосфат; ФК – фосфорилаза крахмала; ЦК – цитокинины; TDFs – транскрипционно-полученные фрагменты. Адрес для корреспонденции: Романов Георгий Александрович. 127276 Москва, Ботаническая ул., 35. Институт физиологии растений РАН им. К.А. Тимирязева. Факс: 007 (499) 977-80-18; электронная почта: gar@ippras.ru Ключевые слова: Solanum tuberosum – клубни – покой – прорастание – углеводный метаболизм – фитогормоны ВВЕДЕНИЕ Клубень является органом вегетативного размножения растений картофеля. Формирование и дальнейшее функционирование клубня базируется на целом комплексе физиологических процессов и может быть разделено на несколько последовательных этапов [1, 2]. Вопросы гормональной регуляции основных этапов образования клубней – формирования столонов, индукции клубнеобразования, инициации и роста клубней, – рассмотрены нами ранее [3]. Настоящий обзор посвящен заключительным этапам жизнедеятельности клубней – покою и прорастанию, вопросам регуляции этих этапов и роли фитогормонов. Клубень обладает детерминированным периодом роста. В умеренных широтах рост клубня картофеля происходит в основном в конце лета и начале осени. После того, как клубни созревают и достигают своего конечного размера, они проходят период глубокого (внутреннего) покоя. Покой продолжается в течение зимнего времени и служит сохранению клубней как органов вегетативного размножения в неблагоприятных для роста условиях. В период покоя повышается также устойчивость клубней к атакам патогенов, что соответствует необходимости сохранения запасов крахмала и белков для будущих проростков [4, 5]. В целом, покой клубней является адаптивной реакцией онтогенеза картофеля, обеспечивающей успешное воспроизведение вида Solanum tuberosum [6]. По окончании периода покоя у клубней происходит пробуждение почек и интенсивный рост проростков с формированием корней у их основания. В это время клубень из запасного органа превращается в донорный и становится источником питательных веществ и энергии для поддержания жизнедеятельности развивающихся проростков [7]. На этом цикл вегетативного размножения картофеля завершается и возникает молодое растение, являющееся новым клоном исходного материнского организма. Согласно принятой терминологии [8], покой – это временная приостановка роста любой структуры растения, содержащей меристему. Покой подразделяют на 3 категории в зависимости от того, каким образом блокирован рост. В периоде глубокого покоя (endodormancy) рост прекращен под влиянием внутренних физиологических факторов. Во время вынужденного покоя рост блокирован неблагоприятными внешними условиями (ectodormancy) или физиологическими причинами, внешними по отношению к данной меристеме (paradormancy). Такая терминология была разработана по отношению к покою стеблевых вегетативных почек [9], но ее применяют также к понятию о покое клубней картофеля [6]. Почки клубней проходят все три типа покоящегося состояния. Сразу после уборки клубней их почки находятся в состоянии глубокого покоя и не прорастают даже в самых благоприятных для роста внешних условиях. После окончания фазы глубокого покоя почки способны к прорастанию, но при неблагоприятных внешних условиях, например, при температуре от 0 до 4°С, находятся в вынужденном покое. В состоянии вынужденного покоя, зависящем от внутренних физиологических факторов, находятся и боковые почки в начале прорастания, так как эти почки испытывают коррелятивное ингибирование со стороны быстрее прорастающей апикальной почки [6, 10]. В настоящем обзоре рассматриваются закономерности, связанные с глубоким покоем клубней. Относительно времени начала покоя клубней мнения исследователей расходятся. Уже начало клубнеобразования приводит к прекращению роста кончика того столона, из которого формируется клубень, а бывшая апикальная меристема столона превращается в центральную покоящуюся почку – глазок и, как и другие глазки, не прорастает вплоть до выхода клубня из покоя [11]. Поэтому ряд исследователей считает фактическим началом покоя уже самые ранние периоды формирования и роста молодых клубней [12, 13]. Между тем у молодых клубней и в коровой, и в сердцевинной ткани происходят интенсивные митозы с последующим увеличением размеров клеток и всего клубня в целом [14]. Даже у крупных 120-граммовых клубней все еще наблюдали заметное увеличение числа клеток, в особенности в паренхиме коры, и значительный рост объема клеток (рост растяжением) в тканях сердцевинной паренхимы [15]. В связи с этим, во многих исследованиях началом глубокого покоя считается время достижения зрелыми клубнями своего конечного размера, или же время уборки урожая [6]. Поскольку клубень является целостным органом с взаимодействием всех своих частей, то в данном обзоре мы также рассматриваем, что происходит при наступлении глубокого покоя клубня со времени прекращения ростовых процессов не только в почках, но и во всех других его тканях. Окончанием периода покоя клубней считается начало видимого прорастания почек. Длительность периода покоя клубней зависит, прежде всего, от сортовых особенностей (генотипа) картофеля, а также от условий выращивания клубней и условий их хранения. Прерыванию покоя и преждевременному прорастанию почек способствует хранение клубней при повышенной (до 30°C) температуре, увеличенной влажности воздуха (до 90% влагоемкости), измененном составе атмосферы (гипоксия, аноксия, увеличенное содержание СО2). Вместе с тем, не найдено определенного сезонного изменения внешних условий, которое явилось бы сигналом для начала или для окончания периода глубокого покоя клубней [6, 12]. Разработка подходов к регуляции продолжительности покоя клубней имеет большое практическое значение. Преждевременное прорастание клубней во время их длительного хранения приводит к экономическим потерям. Наоборот, при ранних посадках картофеля необходимо досрочное прерывание покоя. В связи с этим, разработано много способов химической регуляции продолжительности покоя. Например, прерыванию покоя способствует обработка клубней этиленхлоргидрином, этиловым спиртом или бромэтаном [12, 16, 17]. Индуцирование и продление покоя клубней происходит при применении гидразида малеиновой кислоты и современных ингибиторов прорастания картофеля  CIPC (хлорофам), DMN (диметилнафтален) [12, 18], а также летучих компонентов из масел тмина и перечной мяты [19]. РОСТ, МЕТАБОЛИЗМ И ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ Почки-глазки не прорастают обычно в течение многих месяцев с момента образования клубня. Такое длительное отсутствие роста глазков носит отчетливый адаптационный характер, поскольку позволяет вегетативным почкам сохраняться в составе клубня, как во время интенсивного накопления необходимых запасных метаболитов, так и в период неблагоприятного сезона года. Конкретный механизм блокировки роста почек и процесс снятия этого ингибирования при завершении покоя клубня не выяснены в полной мере, но обнаружены некоторые их существенные характеристики. Показано [20], что клетки почек покоящегося клубня блокированы на стадии перехода от G1-фазы к S-фазе клеточного цикла: при завершении G1-фазы, связанной с ростом после предшествующего деления, они не переходят к характерному для S-фазы синтезу ДНК, необходимому для последующего митоза. Переход от G1- к S-фазе связан с участием многих генов и белковых транскрипционных факторов, в том числе D-циклинов (CУСD), циклин-зависимых киназ (CDC), гистонов H3 и H4 и других белков [21]. При переходе глазков клубней к прорастанию, а также при искусственной стимуляции роста проростков найдено существенное усиление экспрессии генов, контролирующих репликацию ДНК [22, 23] и ход клеточного цикла, включая циклин D3 [24]. Активация этих генов является одним из условий перехода покоящихся почек к прорастанию. Однако сигнальные механизмы, регулирующие клеточное деление в почках в зависимости от состояния покоя клубней, пока не выяснены. Еще одним фактором, регулирующим прорастание почек, является снабжение их необходимыми метаболитами из остальных частей клубня. Показано, что симпластные связи играют существенную роль во взаимодействии клеток и тканей клубня [25, 26]. Симпластный транспорт у покоящихся и прорастающих клубней картофеля сорта Дезире изучали с помощью флуоресцентной краски карбоксифлуоресцин диацетата, которая проникала через клеточные мембраны и превращалась в клетках эндогенными диэстеразами в карбоксифлуоресцин (КФ). КФ не проникал через мембраны клеток, но свободно передвигался по плазмодесмам и служил маркером симпластной разгрузки в акцепторных тканях клубня. Анализ распределения окраски in situ показал полное отсутствие передвижения КФ из тканей клубня в покоящиеся почки, что свидетельствует о симпластной изоляции глазков в период покоя. В противоположность этому, распределение КФ выявило значительное симпластное передвижение в меристематические районы у активно прорастающих почек. Эти результаты показали, что симпластные связи с запасающими тканями клубня могут играть существенную роль в контроле меристематической активности глазков, поскольку прорастающие почки полностью зависят от строительных и энергетических метаболитов в донорной части клубня [27]. Окончание покоя связано с активным прорастанием почек и быстрым ростом проростков. При этом в почках существенно увеличивается интенсивность дыхания и меняется качественный состав белков [28], а также усиливается синтез нуклеиновых кислот и, в особенности, рибосомальных РНК [29, 30]. Покоящийся клубень, в отличие от многих других запасных органов (например, ортодоксальных семян), находится в полностью оводненном состоянии [6]. Несмотря на это, а также на обилие запасных энергетических и строительных материалов, интенсивность его метаболизма в период глубокого покоя резко падает по сравнению с предшествующим периодом развития и находится на очень низком уровне [30]. В послеуборочный период и в начале хранения у клубней картофеля резко снижена интенсивность дыхания, а содержание белков, нуклеиновых кислот и липидов в паренхиме клубней не изменено или слегка уменьшено [31]. Внутренние причины такой блокировки метаболизма клубня, находящегося в состоянии глубокого покоя, только начинают изучаться. При этом выясняется существенная роль углеводного метаболизма в регуляции покоя и прорастания клубней. Наступление глубокого покоя совпадает с увяданием ботвы материнского растения и с полной изоляцией клубней от него после сбора урожая. Можно предположить, что в естественных условиях одним из сигналов, индуцирующих покой клубней, является прекращение их снабжения метаболитами и, в первую очередь, основным продуктом фотосинтеза – сахарозой. Это согласуется с тем, что сахароза является важным физиологическим регулятором покоя и прорастания вегетативных почек многих видов растений, в том числе подземных почек спаржи [9, 32]. Углеводный обмен и, прежде всего, метаболизм сахарозы и крахмала играют существенную роль в жизнедеятельности клубня. У зрелого клубня ко времени перехода в состояние глубокого покоя крахмал составляет до 25% сырой массы и до 75% сухого веса [31]. В связи с высокой практической значимостью крахмала углеводный метаболизм картофеля на протяжении всей жизни клубней и участвующие в нем ферменты подробно изучены [3436]. Показано, что работа ферментов метаболизма крахмала и активность одного из ключевых энзимов начального этапа биосинтеза крахмала – АДФ-глюкозопирофосфорилазы (АГПаза) – подвержена многоуровнему контролю, включающему транскрипционную, метаболитную и новую, недавно открытую, посттрансляционную регуляцию. Полное изучение посттрансляционного механизма регуляции еще не завершено, но показано участие в нем белокбелковых взаимодействий, редокс-систем, процессов обратимого фосфорилирования и ряда медиаторных молекул [37]. Одной из таких молекул является трегалозо-6-фосфат (Т6Ф), участвующий, как показали недавние исследования, в установлении взаимосвязи между доступностью сахарозы и активностью АГПазы [38, 39], а также в сочетании углеводного метаболизма с процессами роста и морфогенеза растений [40]. В опытах с трансгенными растениями картофеля показано участие Т6Ф как в изменении эндогенного содержания сахаров, крахмала и АТФ клубней, так и в регуляции сроков покоя и прорастания. В этих опытах клубнеспецифичная экспрессия гена фермента Т6Ф-синтазы из Escherichia coli вызвала увеличение содержания Т6Ф в клубнях и привела к сильной задержке их прорастания. Клубни трансгенного картофеля с суперпродукцией Т6Ф-фосфатазы, снизившей уровень Т6Ф, выходили из состояния покоя значительно раньше, чем клубни контрольных растений [41]. Изменения активности ферментов биосинтеза крахмала, связанные с покоем и прорастанием, найдены у микроклубней картофеля, полученных в культуре in vitro [42]. Определения динамики активностей АГПазы и фосфорилазы крахмала (ФК), участвующей в разрушении крахмала, проводили как биохимическим методом, так и гистохимическим окрашиванием in situ [43]. Наиболее информативные результаты получены при использовании метода определения in situ, позволившего выявить динамику распределения ферментативной активности в разных тканях клубня. Во время глубокого покоя в тканях клубня не выявлено активности АГПазы и ФК. Однако активность этих ферментов начала проявляться в конце периода покоя, постепенно усиливаясь ко времени инициации прорастания почек. Перед окончанием покоя активность обоих ферментов была в основном сосредоточена в почках и окружающих их тканях, а также в проводящих путях, ведущих из паренхимы клубней к почкам. Активация АГПазы и ФК в клубнях начиналась еще до наступления видимого прорастания и являлась ранним маркером начала выхода из покоя. В этих опытах активность АГПазы и ФК была локализована в одних и тех же тканях клубня. Глюкозо-1-фосфат, образующийся при расщеплении крахмала ферментом ФК, является также субстратом АГПазы для синтеза крахмала. При этом действие обоих ферментов может быть обратимо в зависимости от концентраций субстратов. Все это дает возможность предполагать, что с участием АГПазы и ФК в клубнях могут происходить циклы расщепленияресинтеза запасного крахмала с его последующей постепенной передислокацией к местам будущего активного потребления при прорастании почек [42]. В ряде работ [44, 45] показано также усиление энзиматической активности и увеличение уровня транскриптов α- и β-амилаз в почках клубней при их прорастании и, особенно, в период роста проростков. В целом совокупность проведенных исследований указывает на активное участие углеводного метаболизма в регуляции процессов покоя и прорастания клубней. Параллельно с отложением крахмала в клубнях картофеля накапливаются запасные белки пататины [46]. Пататины являются гликопротеинами и составляют до 40% всех растворимых белков зрелого клубня. Они имеют ряд изоформ и кодируются семейством из 1015 генов на гаплоидный набор, что составляет до 60 копий у обычных тетраплоидных сортов картофеля. Пататины имеют ацилгидролазную и трансферазную активности, что, возможно, связано с их защитными функциями. Пататины являются клубнеспецифичными белками и лишь в особых случаях обнаруживаются в небольших количествах в других органах картофеля [46]. На картофеле сорта Дезире был проведен полный протеомный анализ клубней на протяжении всего периода их развития [47]. В этой работе разделение белков проводили с использованием двумерного электрофореза, а их идентификацию – с помощью соответствующих баз данных (NCBI, TIGR-EST). Найдено, что большинство изоформ пататина накапливалось в период развития и роста клубней. Высокий уровень пататинов сохранялся в течение всего периода покоя вплоть до прорастания клубней. Некоторые изоформы пататинов повышенного молекулярного веса исчезали после прекращения роста клубней, возможно, в связи с дальнейшим процессингом этих белков. В последнее десятилетие проведено интенсивное изучение регуляции покоя клубней на генном уровне. Cопоставлены общие спектры дифференциальной активности генов у растущих, покоящихся и прорастающих клубней картофеля. В большинстве работ экспрессию генов изучали с применением методики cDNA-AFLP finger-printing. Для более детального выяснения процессов, происходящих в изучаемый период развития клубней, проводили сравнение структуры транскрипционно полученных фрагментов (TDFs) с последовательностями известных генов картофеля из соответствующих баз данных. В работе Bachem с соавт. [48] у культивируемого in vitro картофеля изучали дифференциальную экспрессию генов на разных этапах развития клубней, в том числе в период покоя и прорастания. При этом для анализа использовали целые клубни, включая паренхимные ткани и почки. Всего из клубней на разных фазах их развития было выделено и изучено 18 000 TDFs. Найдено, что во время покоя по сравнению с периодом роста клубней более чем в 10 раз падает число активно экспрессирующихся генов. Более детальные анализы позволили сделать вывод о том, что процессы анаболизма, характерные для растущего клубня, прекращаются в период покоя и одновременно с этим сильно сокращается экспрессия генов, связанных с активным метаболизмом. Во время выхода клубней из покоя не было обнаружено кардинальных изменений экспрессии генов. Содержание только 3% транскриптов увеличивалось при прорастании клубней. Последовательности большинства стимулируемых TDFs были сходны с генами развития, кодирующими гомеозисные белки и транскрипционные факторы. Неожиданным явилось отсутствие в период прорастания изменений экспрессии генов, связанных с катаболизмом крахмала, поскольку к окончанию покоя клубень становится донором, а ростки – акцепторами углеводов. Эти результаты подтверждают значение посттранскрипционных механизмов регуляции углеводного метаболизма в период окончания покоя клубней. Экспрессию генов в почках, изолированных из покоящихся и прорастающих клубней, изучали Campbell с соавт. [22]. В этой работе использовали клубни картофеля сорта Рассет Бербанк, выращенного в почве. Эффект естественного выхода из покоя сравнивали с действием бромэтана, обнаружив принципиальное сходство процессов, происходящих в обоих случаях прекращения покоя. Авторы не зафиксировали массового изменения генной активности в меристемах почек при выходе клубня из покоящегося состояния. Это, по-видимому, говорит об отсутствии коренных изменений регуляции метаболизма на генном уровне, связанных с прекращением покоя. Эти данные соответствуют и упомянутым выше результатам, полученным при анализе целых клубней [48]. Вместе с тем, в прорастающих почках были отмечены изменения экспрессии ряда отдельных генов. Так, при переходе от покоя к прорастанию в меристемах почек наблюдали уменьшение уровня транскриптов, кодирующих предшественники запасных белков – пататинов класса I, и других пататинов. Эти данные указывают на сдвиг в обмене веществ в прорастающих почках от запасания белков к их использованию. В меристемах клубней окончание покоя также сопровождалось уменьшением экспрессии генов целого ряда ингибиторов протеаз и снижением уровня транскриптов, кодирующих липоксигеназы. С началом прорастания в почках увеличилась экспрессия генов, связанных с преодолением блокировки клеточного цикла на G1/S-фазе. Повысился уровень транскриптов генов гистонов H3, H4, 2B и других белков, участвующих в делении и росте клеток. Существенно усилилась экспрессия TDFs двух групп окислительных ферментов, оксоглютамат-зависимых диоксигеназ и цитохрома Р450, что указывает на активацию окислительного режима меристем, вышедших из покоя [22]. В почках клубней, вышедших из покоя, отмечена также активация генов, связанных с процессом трансляции и синтезом рибосомальных белков [49]. Результаты других работ, в которых анализировалась экспрессия генов [50, 51], а также белковых профилей [47] в связи с наступлением и прекращением покоя клубней, согласуются с приведенными выше данными и в целом соответствуют характеру процессов роста и метаболизма, происходящих во время покоя и прорастания. Вместе с тем, какие-либо ключевые гены, экспрессия которых определяла бы состояние покоя клубней или выхода из него, обнаружены не были [6]. Как было отмечено ранее, на длительность периода покоя клубней оказывают влияние многие воздействия. Определяющим фактором для прохождения периода покоя служит время [22]. Ряд зависимых от времени морфогенетических процессов у растений, например, длительность яровизации, связывают с эпигеномными изменениями хроматина [52]. Окончание периода покоя меристем клубня картофеля также сопровождают процессы, предположительно связанные с эпигеномными изменениями, в том числе, усилением деметилирования 5-метилцитозина в ДНК с последующим мультиацетилированием гистонов H3.1, H3.2 и H4 хроматина [53]. Роль этих изменений в регуляции длительности периода покоя пока неизвестна. В целом, проведенные исследования открывают дальнейшие перспективы в изучении генетической регуляции покоя клубней. ФИТОГОРМОНЫ Наиболее существенными и эффективными эндогенными регуляторами покоя и прорастания клубней считаются фитогормоны. На это указывают как связанная с этапами покоя и прорастания динамика эндогенных гормонов, так и возможность изменять сроки покоя и прорастания с помощью обработки клубней гормональными препаратами [6, 12]. Абсцизовая кислота Абсцизовая кислота (АБК) является одним из основных гормональных регуляторов инициации покоя и его поддержания. Впервые АБК у картофеля была обнаружена в составе β-ингибиторного комплекса клубней, в который входит также набор других кислых ингибиторов роста, таких как пара- и орто-кумаровые кислоты и дериваты циннамовой и салициловой кислот. Этот комплекс веществ присутствовал в покоящихся клубнях, но его уровень резко снижался к концу покоя и началу прорастания клубней [12]. Было показано, что содержание АБК как в глазках, так и в паренхимных тканях клубня повышалось при наступлении периода покоя, наиболее высоко во время глубокого покоя, и резко уменьшалось при выходе из покоящегося состояния [54, 55]. Содержание АБК в клубнях снижалось и при экспериментальном прерывании покоя [6]. Искусственное снижение содержания АБК в клубнях ингибитором биосинтеза АБК флуридоном вызвало преждевременное прерывание покоя, которое можно было предотвратить обработкой клубней раствором АБК [55]. Анализы, проведенные на молекулярном и генном уровнях, подтвердили важную роль АБК в инициации и поддержании покоящегося состояния клубней. Так, среди локусов генов, контролирующих количественное выражение признаков (QTL, от quantitative trait loci), связанных с состоянием покоя клубней, не менее двух QTL совпали с локусами, контролирующими содержание АБК в клубнях [56]. Методом qRT-PCR проведено изучение уровня экспрессии генов, кодирующих ферменты биосинтеза и разрушения АБК, в течение всего периода покоя клубней [57]. Установлено, что решающую роль в поддержании необходимого уровня АБК играют биосинтетические ферменты 9-цис-эпоксикаротеноид диоксигеназы (StNCED) и ферменты катаболизма АБК-8’-гидролазы (StCYP707A). Уровень экспрессии генов StNCED коррелировал с содержанием АБК в период покоя в тканях меристемы и кортекса. В конце периода покоя в тканях меристемы и перидермы активируются гены StCYP707A, что ведет к уменьшению содержания АБК в этих зонах клубня [58]. В почках клубней при окончании покоя найдено отчетливое падение экспрессии целого ряда транскриптов с последовательностями, сходными с известными АБК-индуцибельными генами. Очевидно, что к окончанию срока покоя в клубнях уменьшение содержания АБК сопровождается снижением экспрессии генов, реагирующих на сигналинг АБК [22]. Этилен Этилен благоприятствует инициации и поддержанию покоя клубней, однако его роль в этих процессах выяснена не полностью. Наиболее четко показано участие этилена в поддержании первых этапов покоя [29, 30]. В культуре in vitro у клубней, вступающих в период покоя, уровень эндогенного этилена был наибольшим и затем быстро снижался. Обработка вступающих в покой клубней антагонистами этилена (нитратом серебра и норборнадиеном) вызвала преждевременное образование ростков, которое можно было предотвратить одновременным воздействием этилена. Стабилизацию покоящегося состояния клубней под влиянием этилена наблюдали только в самом начале периода покоя [59]. Данные о роли этилена в дальнейшем поддержании покоя и выходе из него противоречивы. Усиление или ослабление покоя клубней под воздействием этилена и его продуцентов зависело от дозы препарата, сортовых особенностей картофеля и условий хранения клубней [60]. Временное возрастание синтеза этилена при прерывании покоя под влиянием поранения клубней, воздействия бромэтаном и других приемов, скорее всего, является результатом реакции на стрессовые ситуации [17, 61]. Вместе с тем, сравнение профилей TDFs у покоящихся и прорастающих клубней растений картофеля выявило возможное участие этилена в предотвращении прорастания почек на последних этапах покоя клубней [24]. Транскрипты с последовательностями, гомологичными тем, которые кодируют компоненты сигналинга этилена у томатов и арабидопсиса, активно экспрессировались в покоящихся почках, но их экспрессия снижалась при прорастании. При прорастании снижалась также экспрессия генов первичного и вторичного ответов на этиленовый сигнал. Все это указывает на участие этиленового сигналинга в поддержании покоящегося состояния глазков клубней. Имеются также сведения о связи этилена с АБК в регуляции покоя клубней. Так, обработка покоящихся клубней продуцентом этилена 2-хлорэтилфосфоновой кислотой не только увеличила эндогенное содержание этилена, но также стимулировала биосинтез АБК и в результате продлила состояние глубокого покоя [29]. Это может свидетельствовать о том, что этилен-зависимое усиление покоя клубней достигается при посредничестве АБК. Брассиностероиды Брассиностероиды (БС) являются активными регуляторами роста растений, но их роль в покое и прорастании клубней картофеля почти не изучена. В этом направлении имеются только единичные исследования. В работе Кораблевой с соавт. [62] клубни картофеля сорта Невский, находящиеся в глубоком послеуборочном покое, обрабатывали раствором 24-эпибрассинолида. Такая обработка продлила период покоя клубней и задержала их прорастание более чем на месяц, а также привела к усилению образования этилена и повышению содержания свободной и связанной АБК в почках клубней. Кроме того, электронно-микроскопические наблюдения показали, что задержка прорастания глазков под влиянием БС сопровождалась сокращением размера клеток центральной части меристемы, а также увеличением числа и уменьшением объема вакуолей в меристематических клетках [62, 63]. Эти данные указывают на возможность влияния БС на уровни этилена и АБК в процессе естественной регуляции покоя клубней, но могут также являться следствием искусственного торможения прорастания почек клубней повышенной дозой БС. Дальнейшие детальные исследования должны прояснить роль БС в регуляции покоя клубней картофеля. Ауксины Ауксины и, в первую очередь, индолилуксусная кислота (ИУК), являются одними из основных рост-активирующих гормонов растений. Однако их роль в контроле покоя и прорастания клубней остается недостаточно ясной. Обработка ауксинами не оказала определенного влияния на покоящиеся клубни. Высокие дозы экзогенной ИУК или синтетических ауксинов вызывали небольшое угнетение роста глазков клубней, тогда как низкие концентрации ИУК умеренно стимулировали прорастание почек [6, 12]. Анализы динамики содержания ИУК на протяжении периода покоя клубней дали неоднозначные результаты. Первоначальные исследования показали, что уровень ауксинов наиболее низок в начальный период покоя, затем постепенно увеличивается и достигает максимума во время активного роста проростков [6, 64]. В более поздней работе [65] наиболее высокое содержание как свободной, так и связанных форм ИУК (эфиры, амиды) было обнаружено в почках клубней в самом начале глубокого покоя и существенно снижалось к его окончанию. Проведенный иммуно-гистохимическим методом анализ распределения ИУК в тканях клубней и почек позволил предположить, что ауксин способствует завершению покоя, ускоряя дифференциацию и рост почек на ранних этапах прорастания [65]. Это предположение согласуется с результатами исследования [66], в котором из прорастающих клубней картофеля Дезире выделены транскрипты, кодирующие белковый фактор, сходный (78% идентичности) с фактором чувствительности к ауксину ARF6 арабидопсиса. Эти транскрипты полностью отсутствовали в глазках и тканях покоящихся клубней, но их уровень резко возрастал на начальных этапах прорастания почек. Транскрипционный анализ почек прорастающих клубней картофеля сорта Соляра [24] показал, что на ранних этапах прорастания происходит увеличение уровня транскриптов, кодирующих ферменты, связанные с биосинтезом ауксинов – альдегидоксигеназу и флавинмонооксидазу. Найдено также существенное увеличение экспрессии нескольких генов первичного ответа на ауксин и генов PIN1-подобных белковых переносчиков ауксина. Приведенные результаты поддерживают представление об участии ауксинов в инициации прорастания почек клубней и в процессе дальнейшего роста почек. Такие результаты являются вполне ожидаемыми, поскольку активное участие ИУК в реализации процессов роста и дифференциации органов растений хорошо известны. Однако остается неясным, играет ли ауксин какую-либо более специфическую роль в контроле инициации, поддержания и прекращения покоя клубней. Жасмонаты Жасмоновая кислота (ЖК) и ее производные (тубероновая кислота и другие) являются соединениями, способными стимулировать образование клубней у эксплантов картофеля, культивируемых in vitro [67]. Вместе с тем, пока не имеется убедительных доказательств участия этих соединений в регуляции покоя и прорастания клубней картофеля. Относительно динамики ЖК во время покоя и прорастания данные разных исследователей расходятся. Сообщалось [68], что содержание жасмонатов изменяется в разных органах картофеля в течение периода вегетации и достигает максимума в клубнях к началу периода глубокого покоя. Детальный анализ ЖК и ее производных был проведен на миниклубнях картофеля сорта Рассет Бербанк и на модельной системе высечек из этих клубней, включающих перидерму и апикальную почку [69]. В высечках из клубней в период покоя содержание ЖК оставалось низким, увеличивалось с началом прорастания почек и затем снова падало. Содержание тубероновой кислоты во время покоя клубней было высоким и дополнительно повышалось по мере прохождения периода покоя, а уровень жасмонил-изолейцина сильно колебался и значительно различался в разные годы исследования. Не выявлено также однозначного эффекта экзогенной ЖК на покой и прорастание клубней. В одних опытах обработка раствором ЖК клубней во время хранения ингибировала рост проростков [68], в других экспериментах ЖК подавляла или же стимулировала прорастание клубней в зависимости от примененной концентрации [70]. Сообщалось также, что экзогенная ЖК действует различным образом на прорастание почек клубней при использовании разных экспериментальных моделей: она не влияла на прорастание целых миниклубней картофеля, но на 29% ингибировала прорастание почек в тканевых высечках из этих клубней [69]. Кроме того, имеются данные о том, что экзогенная ЖК оказывает значительное влияние на структурные особенности клеток апикальных меристем у почек клубней, находящихся в состоянии вынужденного покоя (при 4°С) и в период прорастания [70]. В этих опытах ЖК вызвала изменения ультраструктуры плазмалеммы и пластидного аппарата меристематических клеток глазков и действовала в комплексе с другими гормональными веществами, в частности, с салициловой кислотой [70, 71]. Для более точного выяснения возможности участия ЖК и ее производных в процессах покоя и прорастания клубней необходимы дальнейшие исследования. Цитокинины Цитокинины (ЦК) являются эффективными регуляторами покоя и прорастания клубней. Они способствуют переходу от состояния покоя клубней к его окончанию и к началу прорастания почек. Многочисленные анализы активности и содержания ЦК показали, что во время глубокого покоя в клубнях уровень цитокининов низок, затем постепенно повышается и достигает максимума перед прорастанием и в начале образования ростков [12, 72, 73]. Вопрос о специфике участия конкретных форм эндогенных ЦК в регуляции покоя и прорастания клубней пока не решен. В период выхода из покоя в клубнях и в их почках увеличивалось общее содержание ЦК [73], включая цис- и транс-зеатины и цитокинины изопентенильного типа [74]. Обработка покоящихся клубней разнообразными природными и синтетическими ЦК, в том числе БАП, вызывала прерывание покоя и начало прорастания клубней [6, 12]. Показано, что синтетические цитокинины, являющиеся производными фенилмочевины или нитрогуанидина, более эффективны в прерывании покоя миниклубней картофеля Рассет Бербанк, чем природный зеатин [75]. Это, возможно, связано с большей устойчивостью синтетических цитокининов к ферментативному разрушению. Существенное значение инактивации эндогенных ЦК для продления покоя клубней подтверждено на трансгенном картофеле, в который был введен ген из арабидопсиса, кодирующий один из основных ферментов снижения цитокининовой активности – цитокининоксидазу/-дегидрогеназу [24]. Экспрессия этого гена привела к задержке начала роста глазков на 58 нед., причем обработка таких клубней раствором БАП восстанавливала нормальные сроки прорастания. В соответствии с этим, усиление биосинтеза ЦК под влиянием агробактериального гена ipt привело к сокращению продолжительности периода покоя почек у высечек из клубней трансформированного картофеля [24]. Найдено также, что по мере прохождения покоя меняется чувствительность клубней к ЦК [76]. Сразу после уборки клубни не реагировали ослаблением покоя на обработку цис- или транс-зеатином, но в процессе хранения происходило зависимое от времени увеличение чувствительности к фитогормону и ускорение выхода из покоя под действием экзогенных ЦК. Усиление чувствительности клубней к ЦК не было связано с изменениями метаболизма зеатина и, по-видимому, было обусловлено активацией компонентов цитокининового сигналинга. Вся совокупность приведенных данных указывает на участие различных форм ЦК и процессов их биосинтеза и инактивации в регуляции покоя и прорастания клубней. ЦК выполняют в растении целый ряд функций, в том числе стимулируют деления клеток и усиливают акцепторную способность тканей [77]. Роль ЦК в прерывании покоя клубней связывают, прежде всего, со стимуляцией клеточных делений путем снятия блокировки G1/S-фаз клеточного цикла к окончанию покоящегося состояния почек. Предполагается, что снятие этой блокировки цитокининами происходит с участием циклинов D-типа [9]. Кроме того, при выходе из покоя прорастающие почки становятся активными акцепторами запасных метаболитов остальной части клубня. Поэтому возможна роль ЦК в увеличении акцепторной активности прорастающих почек. Не исключены также и другие, пока не выясненные пути регуляции цитокининами покоя и прорастания клубней. Гиббереллины Гиббереллины (ГК) считаются стимуляторами активного роста проростков у вышедших из покоя клубней. Согласно ранним исследованиям [12], ГК способствуют также прерыванию покоя и началу прорастания почек. В этих опытах было найдено, что активность эндогенных ГК-подобных соединений низка в период покоя и возрастает перед прорастанием почек, а в период хранения покой клубней может быть прерван обработкой ГК. Обработка покоящихся клубней ГК даже использовалась на практике и являлась коммерческим приемом для ранних посадок картофеля [13]. Вместе с тем, более поздние работы не дают однозначного подтверждения участия эндогенных ГК в прерывании покоя клубней и скорее указывают на их роль в стимуляции последующего роста проростков [6]. Так, длительность покоя клубней и сроки выхода из него оказались сходными у карликовых мутантов картофеля и у растений с нормальным фенотипом, несмотря на отсутствие у мутантных форм заметной активности ГК (ГК1 и его непосредственного предшественника ГК20) [78]. Экспериментальное снижение содержания эндогенных ГК20 и ГК1 при антисмысловом угнетении экспрессии гена биосинтеза ГК GA20ox1 не оказало существенного влияния на длительность покоя клубней, но привело к подавлению дальнейшего роста проростков [79]. Подобные же результаты были получены на трансгенных растениях картофеля, у которых усилена эктопическая экспрессия гена GA2ox1, связанного с инактивацией ГК1 [80]. Однако последние сообщения [24, 45] все же указывают на возможность как прерывания покоя клубней и инициации прорастания почек, так и стимуляции и дальнейшего роста проростков под влиянием обработки ГК. Для окончательного выяснения вопроса о роли ГК в процессе прорастания почек клубней требуются дальнейшие исследования. Взаимодействие фитогормонов Современные исследования гормональной регуляции растений выявили сложные взаимодействия между различными фитогормонами, которые наблюдали как на уровне физиологических ответов, так и на уровне гормонального сигналинга [81]. Взаимосвязь действия различных фитогормонов была отмечена и в регуляции покоя и прорастания клубней картофеля. В ряде работ было показано тесное взаимодействие между ГК и ЦК в регуляции прорастания клубней. Так, у миниклубней растений картофеля, выращенных из настоящих семян, прерывание покоя происходило значительно быстрее при совместной обработке ГК3 и БАП, чем при раздельном применении этих гормонов [82]. Клубни трансгенных растений, у которых была резко снижена активность эндогенных ЦК под влиянием экспрессии гена цитокининоксидазы/-дегидрогеназы арабидопсиса, не реагировали на воздействие ГК ответным ростом почек. Такая блокировка влияния ГК на рост проростков снималась обработкой клубней экзогенными ЦК, в частности БАП [24]. Отмечено взаимодействие АБК и этилена в процессе поддержания покоящегося состояния клубней [29]. Найдено, что при выходе почек клубня из покоя в них одновременно происходит снижение уровня компонентов сигналинга этилена и увеличение экспрессии элементов, связанных с активацией действия ИУК [24]. В целом, рассмотрение гормональной регуляции покоя клубней и выхода из него показывает участие в этих процессах целого комплекса фитогормонов, каждый из которых выполняет свою определенную функцию. При этом общая гормональная регуляция процессов покоя и прорастания клубней обеспечивается скоординированным во времени взаимодействием разных групп гормонов. Однако механизмы, координирующие динамику и функции самих фитогормонов во время инициации, поддержания и прерывания покоя клубней, пока остаются далеко не выясненными. В итоге, на основании рассмотренных в обзоре материалов можно представить следующую общую картину процессов, происходящих в почках и запасных тканях клубня картофеля во время покоя и прорастания (таблица). ЗАКЛЮЧЕНИЕ Покой и прорастание являются важными этапами развития клубней, обеспечивающими успешное вегетативное размножение картофеля. Параметры покоя клубней, в том числе его продолжительность, являются стойкими наследственными признаками [6]. К настоящему времени получены подробные спектры дифференциальной активности генов на протяжении покоя и прорастания клубней. Изучена динамика экспрессии тысяч, а иногда и десятков тысяч РНК-транскриптов, как в тканях клубней, так и в глазках [48], и найдено соответствие генной активности общему характеру ростовых и метаболических процессов, происходящих во время инициации, поддержания и прерывания покоя клубней. Однако гены, напрямую ответственные за регуляцию покоя (гены идентичности этого процесса), обнаружены не были. Не найдено также кардинальных изменений экспрессии генов при выходе клубней из покоя и при прорастании почек [22, 48]. Для решения вопроса о механизме генной регуляции покоя и прорастания клубней необходимы дальнейшие исследования. Как было отмечено по ходу обзора, покой и прорастание клубней включают в себя комплекс различных, но сопряженно изменяющихся физиологических процессов. Основными из них являются рост и его активная блокировка, а также сохранение или же интенсивное использование запасенных углеводов и белков. Пока еще нет полной ясности в вопросе о том, как связаны эти процессы на молекулярно-биохимическом уровне и как они координируются между собой в разных частях клубня – в запасающей части клубней и в почках. Основными интеграторами жизнедеятельности растительного организма являются фитогормоны. Общепризнано, что фитогормоны играют первостепенную роль в регуляции покоя и прорастания клубней. Так, АБК совместно с этиленом способствуют установлению и поддержанию глубокого покоя, ЦК и ИУК участвуют в инициации прорастания, а ГК стимулирует рост проростков [6]. Достигнуты значительные успехи в изучении различных звеньев сигналинга фитогормонов во время покоя и прорастания [24, 57, 66]. Экзогенные гормоны являются эффективным средством регуляции продолжительности покоя. Вместе с тем, остаются неясными физиологические причины, вызывающие закономерные изменения содержания эндогенных гормонов в тканях клубней и почек при прохождении ими стадий покоя и прорастания. Слабо изучена также сопряженность действия фитогормонов с изменениями метаболизма, главным образом, углеводного, происходящими в запасающих тканях и почках клубня. Наряду с гормонами, молекулы сахаров также могут являться регуляторами метаболизма и морфогенеза растений [83], в том числе могут оказывать влияние на гормональную регуляцию клубнеобразования [84]. Взаимосвязь эффектов сахарозы и гормонов на инициацию и рост клубней наблюдали как при обработке эксплантов картофеля ГК3 и АБК [85], так и при использовании ЦК и ИУК [86, 87]. Имеются также отдельные работы, показывающие взаимодействие сахарозы и фитогормонов в их влиянии на процесс прорастания клубней in vitro [35]. Обработка гиббереллином индуцирует аккумуляцию транскриптов и активность α- и β-амилаз в клубневых почках и проростках [45]. Недавно показано, что нередуцирующий сахар трегалоза и его фосфорилированная форма трегалозо-6-фосфат (Т6Ф) являются активными сигнальными молекулами, объединяющими в растении углеводный обмен с процессами роста и с гормональной регуляцией морфогенеза [40]. Имеются первые сообщения о влиянии Т6Ф как на покой и прорастание клубней, так и на гормональную регуляцию покоя, в частности, на содержание АБК в покоящихся клубнях [41]. Дальнейшие исследования взаимодействия гормональной и метаболитной (углеводной) регуляции покоя и прорастания клубней будут способствовать прогрессу в выяснении общих и конкретных механизмов, контролирующих эти процессы. Работа поддержана программой Президиума Российской академии наук “Молекулярная и клеточная биология” и грантом Российского фонда фундаментальных исследований (№ 10.04.00638). СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.Чайлахян М.Х. Фотопериодическая и гормональная регуляция клубнеобразования у растений. Москва: Наука, 1984. 69 с. 2.Ewing E.E., Struik P.C. Tuber Formation in Potato: Induction, Initiation and Growth // Hortic. Rev. 1992. V. 14. P. 89198. 3.Аксенова Н.П., Константинова Т.Н., Голяновская С.А., Сергеева Л.И., Романов Г.А. Гормональная регуляция клубнеобразования у картофеля // Физиология растений. 2012. Т. 59. С. 491508. 4.Озерецковская О.Л. Клеточные и молекулярные механизмы иммунитета картофеля // Регуляция роста и развития картофеля / Под ред. Чайлахяна М.Х. и Мокроносова А.Т. Мосва: Наука, 1990. С. 131137. 5.Сухова Л.С., Кораблева Н.П. Регуляция покоя клубней картофеля и их устойчивости к болезням путем изменения гормонального баланса с помощью доноров этилена // Регуляция роста и развития картофеля / Под ред. Чайлахяна М.Х. и Мокроносова А.Т. Москва: Наука, 1990. С. 138142. 6.Suttle J.C. Dormancy and Sprouting // Potato Biology: Advances and Perspectives / Ed. Vreugdenhil D. Amsterdam: Elsevier, 2007. P. 287309. 7.Struik P.C. Above-Ground and Below-Ground Plant Development // Potato Biology and Biotechnology: Advances and Perspectives / Ed. Vreugdenhil D. Amsterdam: Elsevier, 2007. P. 367393. 8.Lang G.A., Early J.D., Martin G.C., Darnel R.L. Endo-, Para- and Ectodormancy: Physiological Termination and Classification for Dormancy Research // Hort. Sci. 1987. V. 22. P. 371377. 9.Chao W.S., Foley M.E., Horvath D.P., Anderson J.V. Signals Regulating Dormancy in Vegetative Buds // Int. J. Plant Devel. Biol. 2007. V. 1. P. 4956. 10.Teper-Bamnolker P., Buskila Y., Lopesco Y., Ben-Dor S., Saad I., Holdengreber V., Belausov E., Zemach H., Ori N., Lers A., Eshel D. Release of Apical Dominance in Potato Tuber Is Accompanied by Programmed Cell Death in the Apical Bud Meristem // Plant Physiol. 2012. V. 158. P. 20532067. 11.Peterson R.L., Barker W.G., Howarth M.J. Development and Structure of Tubers // Potato Physiology / Ed. Li P.H. New York: Academic, 1985. P. 123152. 12.Hemberg T. Potato Rest // Potato Physiology / Ed. Li P.H. New York: Academic, 1985. P. 353388. 13.Claassens M., Vreugdenhil D. Is Dormancy Breaking of Potato Tubers the Reverse of Tuber Initiation? // Potato Res. 2000. V. 43. P. 347369. 14.Xu X., Vreugdenhil D., van Lammeren A.A.M. Cell Division and Cell Enlargement during Potato Tuber Formation // J. Exp. Bot. 1998. V. 49. P. 573582. 15.Борзенкова Р.А., Боровкова М.П. Динамика распределения фитогормонов по различным зонам клубней картофеля в связи с ростом и запасанием крахмала // Физиология растений. 2003. Т. 50. С. 129135. 16. Claassens M.M.J., Verhees J., van der Plas L.H., van der Krol A.R., Vreugdenhil D. Ethanol Breaks Dormancy of the Potato Tuber Apical Bud // J. Exp. Bot. 2005. V. 56. P. 25152525. 17.Alexopoulos A.A., Aivalakis G., Akoumianakis K.A., Passam H.C. Bromoethane Induces Dormancy Breakage and Metabolic Changes in Tubers Derived from True Potato Seed // Postharv. Biol. Technol. 2009. V. 54. P. 165171. 18.Campbell M.A., Gleichsner A., Alsbury R., Horvath D., Suttle J. The Sprout Inhibitors Chlorpropham and 1,4-Dimethylnaphthalene Elicit Different Transcriptional Profiles and Do Not Suppress Growth through a Prolongation of the Dormant State // Plant Mol. Biol. 2010. V. 73. P. 181189. 19.Kleinkopt G.E., Oberg N.A., Olsen N.L. Sprout Inhibition in Storage: Current Status, New Chemicals and Natural Products // Am. J. Potato Res. 2003. V. 80. P. 317327. 20.Campbell M.A., Suttle J.C., Sell T.W. Changes in the Cell Cycle Status and Expression of p34cd2 Kinase during Potato Tuber Meristem Dormancy // Physiol. Plant. 1996. V. 98. P. 743752. 21.Berckmans B., de Veylder L. Transcriptional Control of the Cell Cycle // Curr. Opin. Plant Biol. 2009. V. 12. P. 599605. 22.Campbell M., Segear E., Beers L., Knauber D., Suttle J. Dormancy in Potato Tuber Meristems: Chemically Induced Cessation in Dormancy Matches the Natural Process Based on Transcript Profiles // Funct. Integr. Genom. 2008. V. 8. P. 317328. 23. Senning M., Sonnewald U., Sonnewald S. Deoxyuridine Triphosphate Expression Defines the Transition from Dormant to Sprouting Potato Tuber Buds // Mol. Breed. 2010. V. 27. P. 525531. 24.Hartmann A., Senning M., Hedden P., Sonnewald U., Sonnewald S. Reactivation of Meristem Activity and Sprout Growth in Potato Tubers Require Both Cytokinin and Gibberellin // Plant Physiol. 2011. V. 155. P. 776796. 25. Viola R., Roberts A.G., Haupt S., Gazzani S., Hancock R.D., Marmiroli N., Machray G.C., Oparka K.J. Tuberization in Potato Involves a Switch from Apoplastic to Symplastic Phloem Unloading // Plant Cell. 2001. V. 13. P. 385398. 26. Viola R., Pelloux J., van der Ploeg A., Gillespie T., Marquis N., Roberts A.G., Hancock R.D. Symplastic Connection Is Required for Bud Outgrowth Following Dormancy in Potato (Solanum tuberosum L.) Tubers // Plant Cell Environ. 2007. V. 30. P. 973983. 27.Hancock R.D., Roberts A.G., Viola R. A Role for Symplastic Gating in the Control of the Potato Tuber Life Cycle // Plant Signal. Behav. 2008. V. 3. P. 2729. 28.Désiré S., Couillerot J.P., Helbert J.L., Vasseur J. Protein-Changes in Solanum tuberosum during Storage and Dormancy Breaking of In Vitro Microtubers // Plant Physiol. Biochem. 1995. V. 33. P. 479487. 29.Кораблева Н.П., Платонова Т.А. Биохимические аспекты гормональной регуляции покоя и иммунитета растений // Прикл. биохимия и микробиология. 1995. Т. 31. С. 103114. 30.Suttle J.C. Physilogical Regulation of Potato Tuber Dormancy // Am. J. Potato Res. 2004. V. 81. P. 253262. 31.Burton W.G. The Potato. Essex (UK): Longman Scientific and Technical, 1989. 470 p. 32.Chao W.S., Serpe M.D., Anderson J.V., Gesch R.W., Horvath D.P. Sugars, Hormones and Environment Affect the Dormancy Status in Underground Adventitious Buds of Leafy Spurge (Euphorbia esula) // Weed Sci. 2006. V. 54. P. 5968. 33.Storey M. The Harvested Crop // Potato Biology: Advances and Perspectives / Ed. Vreugdenhil D. Amsterdam: Elsevier, 2007. P. 443470. 34.Appeldoorn N.J.G., de Bruijn S.M., Koot-Gronsveld E.A.M., Visser R.G.F., Vreugdenhil D., van der Plas L.H.W. Developmental Changes of Enzymes Involved in the Conversion of Hexose-Phosphate and Its Subsequent Metabolites during Early Tuberization of Potato // Plant Cell Environ. 1999. V. 22. P. 10851096. 35.Claassens M.M.J. Carbohydrate Metabolism during Potato Tuber Dormancy and Sprouting: PhD Thesis of Wageningen University. Wageningen (Netherlands): Propress, 2002. 145 p. 36.Zeeman S.C., Kossmann J., Smith A.M. Starch: Its Metabolism, Evolution and Biotechnological Modification in Plants // Annu. Rev. Plant Biol. 2010. V. 61. P. 209234. 37.Geigenberger P. Regulation of Starch Biosynthesis in Response to a Fluctuating Environment // Plant Physiol. 2011. V. 155. P. 15661577. 38.Tiessen A., Hendriks J.H.M., Stitt M., Branscheid A., Gibon Y., Farré E.M., Geigenberger P. Starch Synthesis in Potato Tuber Is Regulated by Post-Translational Redox Modification of ADP-Glucose Pyrophosphorylase: A Novel Regulatory Mechanism Linking Starch Synthesis to the Sucrose Supply // Plant Cell. 2002. V. 14. P. 21912213. 39.Kolbe A., Tiessen A., Sohluepmann H., Paul M., Ulrich S., Geigenberger P. Trehalose-6-Phosphate Regulates Starch Synthesis via Posttranslational Redox Activation of ADP-Glucose Pyrophosphorylase // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. V. 102. P. 11 11811 123. 40.Ponnu J., Wahl V., Schmid M. Trehalose-6-Phosphate: Connecting Plant Metabolism and Development // Front. Plant Sci. 2011. V. 2. P. 16. 41.Debast S., Nuñes-Nesi A., Hajirezaei M.R., Hofmann J., Sonnewald U., Fernie A.R., Börke F. Altering Trehalose-6-Phosphate Content in Transgenic Potato Tubers Affects Tuber Growth and Alters Responsiveness to Hormones during Sprouting // Plant Physiol. 2011. V. 156. P. 17541771. 42.Sergeeva L.I., Claassens M.M.J., Jamar D.C.L., van der Plas L.H.W., Vreugdenhil D. Starch-Related Enzymes during Potato Tuber Dormancy and Sprouting // Физиология растений. 2012. Т. 56. С. 601609. 43.Sergeeva L.I., Vreugdenhil D. In Situ Staining of Activities of Enzymes Involved in Carbohydrate Metabolism in Plant Tissues // J. Exp. Bot. 2002. V. 53. P. 361370. 44.Biemelt S., Hajirezaei M.R., Hentschel E., Sonnewald U. Comparative Analysis of Abscisic Acid Content and Starch Degradation during Storage of Tubers Harversted from Different Potato Varieties // Potato Res. 2000. V. 43. P. 371382. 45.Rentzsch S., Podzimska D., Voegele A., Imbeck M., Müller K., Linkies A., Leubner-Metzger G.D. Dose- and Tissue-Specific Interaction of Monoterpenes with the Gibberellin-Mediated Release of Potato Tuber Bud Dormancy, Sprout Growth and Induction of α-Amylases and β-Amylases // Planta. 2012. V. 235. P. 137151. 46.Park W.D. Molecular Approaches to Tuberization in Potato // The Molecular Biology of the Potato / Eds. Vayda M.E., Park W.D. Melksham: Redwood, 1990. P. 4355. 47.Lehesranta S.J., Davies H.V., Shepherd L.V.T., Koistinen K.M., Massat N., Nunan N., McNicol J.W., Kärenlampis S.O. Proteomic Analysis of the Potato Tuber Life Cycle // Proteomics. 2006. V. 6. P. 60426052. 48.Bachem C., van der Hoeven R., Lucker J., Oomen R., Casarini E., Jacobsen E., Visser R. Functional Genomic Analysis of Potato Tuber Life-Cycle // Potato Res. 2000. V. 43. P. 297312. 49.Ronning C.M., Stegalkina S.S., Ascenzi R.A., Bougri O., Hart A.L., Utterbach T.R., Vanaken S.E., Riedmuller S.B., White J.A., Cho J., Pertea G.M., Lee Y., Karamycheva S., Sultana R., Tsai J., Quackenbush J., Griffiths H.M., Restrepo S., Smart C.D., Fry W.E., van der Hoeven R., Tanksley S., Zhang P., Jin H., Yamamoto M.L., Baker B.J., Buell C.R. Comparative Analysis of Potato Expressed Sequence Tag Libraries // Plant Physiol. 2003. V. 131. P. 419429. 50.Verhess J., van der Krol A.R., Vreugdenhil D., van der Plas L.H.W. Characterization of Gene Expression during Potato Tuber Development in Individuals and Populations Using the Luciferase Reporter System // Plant Mol. Biol. 2002. V. 50. P. 653665. 51.Kloosterman B., Vorst O., Hall R.D., Visser R.G.F., Bachem C.W. Tuber on a Chip: Differential Gene Expression during Potato Tuber Development // Plant Biotech. J. 2005. V. 3. P. 505519. 52.Kouzarides T. Chromatin Modifications and Their Functions // Cell. 2007. V. 128. P. 693705. 53.Lau R.D., Suttle J.C. Changes in Histone H3 and H4 Multi-Acetylation during Natural and Forced Dormancy Break in Potato Tubers // Physiol. Plant. 2004. V. 120. P. 642649. 54.Кораблева Н.П., Караваева К.А., Метлицкий Л.В. Изменения уровня абсцизовой кислоты в клубнях картофеля в течение покоя и прорастания // Физиология растений. 1980. Т. 27. С. 585–591. 55.Suttle J.C. Postharvest Changes in Endogenous ABA Levels and ABA Metabolism in Relation to Dormancy in Potato Tubers // Physiol. Plant. 1995. V. 95. P. 233–240. 56.Simko J., McMurray S., Yang H., Manschot A., Davies P.J., Ewing E.E. Evidence from Polygene Mapping for Causal Relationship between Potato Tuber Dormancy and Abscisic Acid Content // Plant Physiol. 1997. V. 115. P. 1453–1459. 57.Destefano-Beltran L., Knauber D., Huckle L., Suttle J.C. Effects of Postharvest Storage and Dormancy Status on ABA Content, Metabolism and Expression of Genes Involved in ABA Biosynthesis and Metabolism in Potato Tuber Tissues // Plant Mol. Biol. 2006. V. 61. P. 687–697. 58.Suttle J.C., Abrams S.L., de Stefano-Beltran L., Huckle L.L. Chemical Inhibition of Potato ABA-8'-Hydroxylase Activity Alters In Vitro and In Vivo ABA Metabolism and Endogenous ABA Levels but Does Not Affect Potato Microtuber Dormancy Duration // J. Exp. Bot. 2012. V. 63. P. 5717–5725. 59.Suttle J.C. Involvement of Ethylene in Potato Microtuber Dormancy // Plant Physiol. 1998. V. 118. P. 843–848. 60.Rylski J., Rappaport L., Pratt H. Dual Effect of Ethylene on Potato Dormancy and Sprout Growth // Plant Physiol. 1974. V. 53. P. 658–662. 61.Alexopoulos A.A., Aivalakis G., Akoumianakis K.A., Passam H.C. Effect of Gibberellic Acid on the Duration of Dormancy of Potato Tubers Produced by Plants Derived from True Potato Seed // Postharv. Biol. Technol. 2008. V. 49. P. 424–430. 62.Korableva N.P., Platonova T.A., Dogonadze M.Z., Evsunina A.S. Brassinolide Effect on Growth of Apical Meristems, Ethylene Production and Abscisic Acid Content in Potato Tubers // Biol. Plant. 2002. V. 45. P. 39–43. 63.Платонова Т.А., Кораблева Н.П. Действие брассинолида на рост меристемы клубней картофеля // Прикл. биохимия и микробиология. 1994. Т. 30. С. 923–930. 64.Sorce C., Lorenzi R., Ceccarelli N., Ranalli P. Changes in Free and Conjugated JA during Dormancy and Sprouting of Potato Tubers // Aust. J. Plant Physiol. 2000. V. 27. P. 371–377. 65.Sorce C., Lombardi L., Giorgetti L., Parisi B., Ranalli P., Lorenzi R. Indoleacetic Acid Concentration and Metabolism Changes during Bud Development in Tubers of Two Potato (Solanum tuberosum) Cultivars // J. Plant Physiol. 2009. V. 166. P. 1023–1033. 66.Faivre-Rampant O., Cardle L., Marshall D., Viola R., Taylor M.A. Changes in Gene Expression during Meristem Activation Process in Solanum tuberosum with a Focus on the Regulation of an Auxin Response Factor Gene // J. Exp. Bot. 2004. V. 55. P. 613–622. 67.Yoshihara T., Omer E.A., Koshino H., Sakamura S., Kikuta Y., Koda Y. Structure of a Tuber-Inducing Stimulus from Potato Leaves (Solanum tuberosum L.) // Agric. Biol. Chem. 1989. V. 53. P. 2835–2837. 68.Abdala G., Castro G., Miersch O., Pearse D.H. Changes in Jasmonate and Gibberellin Levels during Development of Potato Plants (Solanum tuberosum) // Plant Growth Regul. 2002. V. 36. P. 121–126. 69.Suttle J.C., Huckle L.L., Lulai C. The Effect of Dormancy Status on the Endogenous Content and Biological Activities of Jasmonic Acid, N-(Jasmonoyl)-Isoleucine, and Tuberonic Acid // Am. J. Potato Res. 2011. V. 88. P. 283–293. 70.Платонова Т.А., Евсюнина А.С., Кораблева Н.П. Изменение пластидного аппарата клеток апикальных меристем клубней картофеля при регуляции ростовых процессов с помощью жасмоновой кислоты // Прикл. биохимия и микробиология. 2010. Т. 46. С. 385–392. 71. Ладыженская Э.П., Кораблева Н.П. Действие салициловой кислоты на протонтранслоцирующую активность плазмалеммы клеток клубней картофеля // Прикл. биохимия и микробиология. 2011. Т. 47. С. 479–483. 72.Turnbull C.G.N., Hanke D.E. The Control of Bud Dormancy in Potato Tubers: Evidence for the Primary Role of Cytokinins and a Seasonal Pattern of Changing Sensitivity to Cytokinins // Planta. 1985. V. 165. P. 359–365. 73.Suchova L.S., Máčhachková I., Eder J., Bibik N.D., Korableva N.P. Changes in the Levels of Free IAA and Cytokinins in Potato Tubers during Dormancy and Sprouting // Biol. Plant. 1993. V. 35. P. 387–391. 74.Suttle J.C., Banowetz G.M. Changes in cis-Zeatin and cis-Zeatin Riboside Levels and Biological Activity during Potato Tuber Dormancy // Physiol. Plant. 2000. V. 109. P. 68–74. 75.Suttle J.C. Effects of Synthetic Phenylurea and Nitroguanidine Cytokinins on Dormancy Break and Sprout Growth in Russet Berbank Minitubers // Am. J. Potato Res. 2008. V. 85. P. 121–128. 76.Suttle J.C. Dormancy-Related Changes in Cytokinin Efficacy and Metabolism in Potato Tubers during Postharvest Storage // Plant Growth Regul. 2001. V. 35. P. 199–206. 77.Романов Г.А. Как цитокинины действуют на клетку // Физиология растений. 2009. Т. 56. С. 295–319. 78.Suttle J.C. Involvement of Endogenous Gibberellins in Potato Tuber Dormancy and Early Sprout Growth: A Critical Assessment // J. Plant Physiol. 2004. V. 161. P. 157–164. 79.Carrera E., Bou J., Garcia-Martinez J.L., Prat S. Changes in GA20-Oxidase Gene Expression Strongly Affect Stem Length, Tuber Induction and Tuber Yield of Potato Plants // Plant J. 2000. V. 22. P. 247–256. 80.Kloosterman B., Navarro C., Bijsterbosch G., Lange T., Prat S., Visser R.G., Bachem C.W. StGA2ox1 Is Induced prior to Stolon Swelling and Controls GA Levels during Tuber Development // Plant J. 2007. V. 52. P. 362–373. 81.Ross J.J., Weston D.E., Davidson S.E., Reid J.B. Plant Hormone Interactions: How Complex Are They? // Physiol. Plant. 2011. V. 141. P. 299–309. 82.Alexopoulos A.A., Akoumianakis K.A., Vemmos S.N., Passam H.C. The Effect of Postharvest Application of Gibberellic Acid and Benzyl Adenine on the Duration of Dormancy of Potato Produced by Plants Grown from TPS // Postharv. Biol. Technol. 2007. V. 46. P. 54–62. 83.Gibson S. Control of Plant Development and Gene Expression by Sugar Signaling // Curr. Opin. Plant Biol. 2005. V. 8. P. 93–102. 84.Palmer C.E., Smith O.E. Effect of Kinetin on Tuber Formation on Isolated Stolons of Solanum tuberosum L. Cultured In Vitro // Plant Cell Physiol. 1970. V. 11. P. 303–314. 85.Xu X., van Lammeren A.A.M., Vermeer E., Vreugdenhil D. The Role of Gibberellin, Abscisic Acid and Sucrose in the Regulation of Potato Tuber Formation In Vitro // Plant Physiol. 1998. V. 117. P. 575–584. 86.Аксенова Н.П., Константинова Т.Н., Голяновская С.А., Коссман Й., Вилльмитцер Л., Романов Г.А. Генетические трансформанты картофеля как модель изучения гормональной и углеводной регуляции клубнеобразования // Физиология растений. 2000. Т. 47. С. 420–430. 87.Romanov G.A., Aksenova N.P., Konstantinova T.N., Golyanovskaya S.A., Kossmann J., Wilmitzer L. Effect of Indole-3-Acetic Acid and Kinetin on Tuberization Parameters of Different Cultivars and Transgenic Lines of Potato In Vitro // Plant Growth Regul. 2000. V. 32. P. 245–251.