Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки
advertisement
Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки Ñèìïîçèóì 1 ÝÍÅÐÃÅÒÈÊÀ È ÌÅÒÀÁÎËÈÇÌ ÐÀÑÒÈÒÅËÜÍÎÉ ÊËÅÒÊÈ 27 Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 28 INFLUENCE OF LIPIDS ON ACTIVITY OF THE XANTHOPHYLLS CYCLE DE-EPOXIDASES D. Latowski 1, 2, R. Goss3, J. Grzyb 1, H.-E. Akerlund 4, K. Burda 5, J. Kruk1, K. Strzalka 1 Department of Plant Biochemistry and Physiology, Jagiellonian University, Krakоw 2 Department of Chemistry, Pedagogical University, Krak оw 3 Institute of Biology I, University of Leipzig, Leipzig 4 Department of Plant Biochemistry, University of Lund, Lund 5 Department of Medical Chemistry, Institute of Physics Jagiellonian University, Krakоw E-mail: strzalka@mal.uj.edu.pl 1 The xanthophyll cycle is a light-dependent interconversion between various xanthophylls and it functions as a photoprotective mechanism widespread in plant kingdom. Three types of the xanthophyll cycle have been described: the violaxanthin cycle, operating in vascular plants as well as in green and brown algae, the lutein epoxide cycle found in some vascular plant species and the diadinoxanthin cycle, functioning in several algal classes. The reactions of the violaxanthin cycle comprise an interconversion between violaxanthin, antheraxanthin and zeaxanthin. Conversion of violaxanthin to zeaxanthin is carried out in strong light by a lumenal enzyme, violaxanthin deepoxidase (VDE). The diadinoxanthin cycle comprises only one deepoxidation/epoxidation step with an involvement of a monoepoxide, diadinoxanthin, and an epoxide free diatoxanthin. De-epoxidation reaction in the diadinoxanthin cycle is carried out by diadinoxanthin de-epoxidase (DDE). Both de-epoxidases are lumenal enzymes requiring for their activity low pH , ascorbate and monogalactosyldiacylglycerol (MGDG) . Using in vitro system for measurement of VDE and DDE activity we found that replacement of MGDG with digalactosyldiacylglycerol (DGDG) or phosphatidylcholine (PC) resulted in strong inhibition of violaxanthin and diadinoxanthin de-epoxidation. On the other hand replacement of MGDG with phosphatidylethanolamine (PE) sustained a high VDE and DDE activity in spite of very different chemical character of these two lipids. The obtained results clearly indicate that only inverted hexagonal phase (HII) forming lipids (MGDG and PE) may effectively support the violaxanthin and diadinoxanthin deepoxidation, whereas bilayer forming lipids (DGDG and PC) are not effective in this process. Hence, a conclusion is dràwn that the activity of VDE and DDE depends not on the chemical character of lipids but Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 29 on the kind of structure they form in water environment. Using phosphorus NMR measurements we detected the existence of HII phase in a binary (MGDG/PC) lipid mixture as well as in thylakoid membranes. We propose a molecular model of violaxanthin and diadinoxanthin de-epoxidation in which a crucial role plays HII phase forming lipids. ECOPHYSIOLOGICAL PLASTICITY OF PHOTOSYNTHESIS IN CLONALLY INTEGRATED IRIS PUMLA L. Z. Popovic Department of Ecology, Institute for Biological Research «Sinisa Stankovic», Belgrade E-mail: zoricaj@ibiss.bg.ac.yu The photosynthetic plasticity within the clonally integrated ramets of I. pumila was analyzed in the natural site conditions – steppe community in semi-arid regia of Deliblato Sands, Serbia. Two analyzed groups of ramets grown at the opposite ends of 40 cm long rhizome. One group of ramets (HI) grown in full sun exposure, and second group of ramets (LI) grown in semi-shade under hawthorn. These two groups of ramets were exposed to the different microenvironment, i.e. at the flowering time – mid April to May, PPFD at leaf level was in average 988 µmolm–2s–1 in HI and 511 µmolm–2s–1 in LI, respectively, whereas mean leaf T was 27.3 °C in HI and 22.8 °C in LI, respectively. Photoinhibition and temperature stress caused significant differences in net photosynthetic rate ANET (average 18.7 µmolm –2s–1 in sun exposed ramets and 20.1 µmolm –2s–1 in semi-shaded ramets, respectively), transpiration rate E (average 91.2 in HI and 102.6 in LI, respectively), stomatal conductance gS (average 0.511 in HI and 0.565 in LI, respectively) and efficiency of photosystem II F v/Fm (average 0.615 in HI and 0.767 in LI, respectively). Moreover, the diurnal changes of gas exchange and chlorophyll fluorescence were also distinct between two analyzed groups of ramets. Under full-sun exposure, ANET peak appeared earlier (at about 10:00 of local time), whereas in semi-shaded ramets ANET reached peak near noon (at about 11:45). At midday, all ramets exerted a depression in Fv/Fm, but the function of photosystem II after 17:00 has been recovered only in the semi-shaded ramets. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 30 ИЗМЕНЕНИЕ УЛЬТРАСТРУКТУРЫ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ ЛИСТА ПРИ ТОРМОЖЕНИИ ОТТОКА АССИМИЛЯТОВ НИТРАТ-ИОНОМ Ultrastructurul change of leaf transport system under influence of nitrate-ion Ф.А. Абдрахимов, С.Н. Баташева, Г.Г. Бакирова, В.И. Чиков Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, г. Казань Е-mail: chikov@kzn.ru Èññëåäîâàëè èçìåíåíèÿ óëüòðàñòðóêòóðû êëåòîê ïðîâîäÿùèõ ïó÷êîâ è ìåçîôèëëà ëèñòîâûõ ïëàñòèíîê äîíîðíîé ÷àñòè ðàñòåíèé ëüíà-äîëãóíöà â óñëîâèÿõ òîðìîæåíèÿ îòòîêà èç íèõ àññèìèëÿòîâ â ðåçóëüòàòå ïðèíóäèòåëüíîãî ââåäåíèÿ (ïîä äàâëåíèåì 0.1 àòì.) â àïîïëàñò ïîáåãà ðàñòâîðà íèòðàòà êàëèÿ (0.5 %). Ïîêàçàíî, ÷òî êëåòêè-ñïóòíèêè ìåëêèõ æèëîê êîíòðîëüíûõ ðàñòåíèé õàðàêòåðèçîâàëèñü õîðîøî ðàçâèòîé ñèñòåìîé àïîïëàñòíîãî ëàáèðèíòà è ñëàáîé âàêóîëèçàöèåé èõ ïðîòîïëàñòà. ×åðåç 30 ìèí. ïîñëå ââåäåíèÿ â àïîïëàñò ðàñòâîðà KNO3 îòìå÷åíû ñóùåñòâåííûå èçìåíåíèÿ â óëüòðàñòðóêòóðå êëåòîê ëèñòà-äîíîðà àññèìèëÿòîâ. Ìàòðèêñ ìèòîõîíäðèé ïðîñâåòëÿëñÿ, à èõ êðèñòû ðåäóöèðîâàëèñü. Îòìå÷åííûå ýôôåêòû áûëè áîëåå âûðàæåíû â êëåòêàõ ôëîýìíîé ïàðåíõèìû è îáêëàäêè ïó÷êîâ, ìåíåå – â ìåçîôèëëå è îòñóòñòâîâàëè â êëåòêàõ-ñïóòíèêàõ. Îäíîâðåìåííî â êëåòêàõ ìåçîôèëëà è îáêëàäêè ïó÷êîâ íàáëþäàëè íàáóõàíèå è ïðîñâåòëåíèå ìàòðèêñà ïåðîêñèñîì, à â êëåòêàõ ñïóòíèêàõ ôëîýìû – ôîðìèðîâàíèå êðóïíîé öåíòðàëüíîé âàêóîëè. ×åðåç 1 ÷àñ ïîñëå íà÷àëà âîçäåéñòâèÿ âàêóîëü çàïîëíÿëàñü âåçèêóëàìè. Ñîçäàâàëîñü âïå÷àòëåíèå, ÷òî óâåëè÷åíèå âàêóîëè áûëî ñîïðÿæåíî ñ ïðîöåññàìè ýíäîöèòîçà. Íà ãðàíèöå âàêóîëÿðíîãî äîìåíà è ëàáèðèíòà – íà âåðøèíàõ ãðåáíåé êëåòî÷íîé ñòåíêè – ôîðìèðîâàëèñü êðóïíûå âåçèêóëû, îãðàíè÷åííûå äâóìÿ ìåìáðàíàìè.  ïîëîñòè âàêóîëè âíåøíÿÿ ìåìáðàíà óäàëÿëàñü ñ îáðàçîâàíèåì ìóëüòèìåìáðàííûõ òåë. Ïðîñâåòû ñèòîâèäíûõ ýëåìåíòîâ òàêæå çàïîëíÿëèñü ýëåêòðîííî-ïðîçðà÷íûìè âåçèêóëàìè. Ïàðàëëåëüíî êëåòêè ìåçîôèëëà, îáêëàäêè è ôëîýìíîé ïàðåíõèìû ðåïàðèðîâàëè îðãàíèçàöèþ ñâîèõ îðãàíåëë äî êîíòðîëüíîãî óðîâíÿ. Òàêàÿ îðãàíèçàöèÿ óëüòðàñòðóêòóðû ñîõðàíÿëàñü è êî âòîðîìó ÷àñó ïîñëå íà÷àëà âîçäåéñòâèÿ. Ïîëó÷åííûå äàííûå îáñóæäàþòñÿ â ñâÿçè ñ èíãèáèðóþùèì äåéñòâèåì íèòðàòîâ íà ýêñïîðòíóþ ôóíêöèþ ëèñòà. Àâòîðû ïðåäïîëàãàþò, ÷òî îáíàðóæåííûå èçìåíåíèÿ ñòðóêòóðû êëåòîê ëèñòîâûõ ïëàñòèíîê, ïî-âèäèìîìó, ÿâëÿþòñÿ âûðàæåíèåì êàê ïðÿìîãî äåéñòâèÿ íèòðàò-àíèîíà è/èëè ïðîäóêòà åãî íåïîëíîãî âîññòàíîâ- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 31 ëåíèÿ – NO íà ñåíñîðíûå è ìåòàáîëè÷åñêèå ñèñòåìû àññèìèëèðóþùåé òêàíè, òàê è ñ çàäåðæêîé ýâàêóàöèè ñàõàðîçû. Êàê ñëåäñòâèå íàêîïëåíèÿ â ìåçîôèëëå ïðîäóêòîâ ôîòîñèíòåçà è âûðàâíèâàíèÿ êîíöåíòðàöèîííîãî ãðàäèåíòà ñàõàðîçû â íàïðàâëåíèè ìåçîôèëë – îáêëàäêà – êëåòêè-ñïóòíèêè – ôëîýìà ïðîèñõîäèò ðåïàðàöèÿ îðãàíèçàöèè êëåòîê ëèñòà. ЭФФЕКТЫ ОРИЗАЛИНА НА СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ КЛЕТОК КОРНЕЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ Effects of oryzalin on structural and functional organizations of the wheat root cells depending on the influence durations Й.Р. Абдрахимова, Ф.А. Абдрахимов1, Л.Р. Валиуллина, Л.П. Хохлова Казанский государственный университет, г. Казань Е-mail: Yoldez.Abdrahimova@ksu.ru 1 Институт биохимии и биофизики Казанского научного центра РАН, г. Казань Áîëåå ñòà ëåò íàçàä Í.Ê. Êîëüöîâûì âïåðâûå áûëè ïðåäëîæåíû òåðìèíû «öèòîñêåëåò» è «ïðèíöèï öèòîñêåëåòà», ñîãëàñíî êîòîðûì ñòåïåíü ðàçâåòâëåííîñòè è ìîùíîñòü ðàçâèòèÿ âíóòðèêëåòî÷íûõ áåëêîâûõ òÿæåé îïðåäåëÿþò ôîðìó êëåòîê.  íàñòîÿùåå âðåìÿ êëþ÷åâàÿ ðîëü ýâîëþöèîííî êîíñåðâàòèâíûõ òóáóëèíîâûõ ìèêðîòðóáî÷åê è àêòèíîâûõ ôèëàìåíòîâ öèòîñêåëåòà â öèòîàðõèòåêòóðå, äåòåðìèíèðóþùèõ ôîðìîîáðàçîâàòåëüíûå ïðîöåññû æèâûõ îðãàíèçìîâ â öåëîì, íå âûçûâàåò ñîìíåíèé. Îäíèì èç íàãëÿäíûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ïîäòâåðæäåíèé ÿâëÿåòñÿ ðàäèàëüíîå ðàñøèðåíèå êîí÷èêîâ êîðíåé – òàê íàçûâàåìûé ñâýëëèíã, êîòîðûé íàáëþäàåòñÿ ïðè äåéñòâèè öèòîñêåëåòíûõ ÿäîâ, â òîì ÷èñëå âûñîêîñïåöèôè÷íîãî äëÿ ðàñòåíèé àíòèìèêðîòðóáî÷êîâîãî àãåíòà îðèçàëèíà, èñïîëüçóåìîãî íà ïðàêòèêå â êà÷åñòâå ãåðáèöèäà ïðîòèâ ñîðíÿêîâ-çëàêîâ. Ðàíåå â íàøèõ ðàáîòàõ áûëà îáíàðóæåíà êîððåëÿöèÿ ìåæäó ñòåïåíüþ ñâýëëèíãîâûõ äåôîðìàöèé è ñîäåðæàíèåì öèòîñêåëåòíûõ áåëêîâ â êîðíÿõ ðàçíûõ ïî ìîðîçîóñòîé÷èâîñòè ñîðòîâ îçèìîé ïøåíèöû, êîòîðûå áûëè ìàêñèìàëüíûìè â ñëó÷àå ýêîëîãè÷åñêè íàèáîëåå ïëàñòè÷íîãî ñîðòà Ìèðîíîâñêàÿ 808. Öåëü äàííîé ðàáîòû – ïðîâåäåíèå ñðàâíèòåëüíîãî àíàëèçà ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíûõ àëüòåðàöèé êëåòîê, ïðèâîäÿùèõ ê ñâýëëèíãîâûì äåôîðìàöèÿì êîðíåé, ïðè ðàçíîé äëèòåëüíîñòè äåéñòâèÿ îðèçàëèíà (äâà ÷àñà è äâîå ñóòîê). Îáúåêòîì èññëåäîâàíèÿ ñëóæèëè êîðíè øåñòèñóòî÷íûõ ïðîðîñòêîâ îçèìîé ïøåíèöû Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 32 (Triticum aestivum L.) ñîðòà Ìèðîíîâñêàÿ 808. Óëüòðà- è ìåçîñòðóêòóðíóþ îðãàíèçàöèþ êëåòîê èçó÷àëè ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîííîãî è ñâåòîâîãî ìèêðîñêîïîâ, äûõàíèå – ïîëÿðîãðàôè÷åñêèì ìåòîäîì ñ èñïîëüçîâàíèåì äûõàòåëüíûõ ÿäîâ (KCN è CÃÊ ïî 1 ìÌ). Ìîðôîìåòðè÷åñêèé àíàëèç ïðîâîäèëè, èçìåðÿÿ ïðîäîëüíûå êëåòî÷íûå îñè â êëåòî÷íûõ ëèíèÿõ äâóõ-òðåõ ñëîåâ ìåçîäåðìû íà ôîòîîòïå÷àòêàõ ïðîäîëüíûõ ñðåçîâ êîðíåâîãî àïåêñà. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ñðåäíÿÿ äëèíà ïðîäîëüíîé îñè êëåòîê ìåðèñòåìû â êîíòðîëüíîì âàðèàíòå (áåç îðèçàëèíà) ñîñòàâëÿåò îêîëî 17 ìêì, à äëèíà çîíû ìåðèñòåìû – 700-800 ìêì, ñ÷èòàÿ îò èíèöèàëüíîé êëåòêè, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ëèòåðàòóðíûì äàííûì, ïîëó÷åííûì äëÿ êîðíåé ïøåíèöû. Èíòåíñèâíîñòü äûõàíèÿ ýòèõ çîí ñîñòàâëÿëà îêîëî 700 ìêë ïîãëîùåííîãî Î2 /(ã ñûðîãî âåñà∙÷), ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò îá èõ âûñîêîé ìåòàáîëè÷åñêîé àêòèâíîñòè ïî ñðàâíåíèþ ñî ñðåäíåé ÷àñòüþ êîðíÿ, ó êîòîðîé ñêîðîñòü îáùåãî äûõàíèÿ íå ïðåâûøàëà 500 ìêë. Èíãèáèòîðíûé àíàëèç âûÿâèë, ÷òî ïî÷òè 50 % îáùåãî äûõàíèÿ ïðèõîäèòñÿ íà äîëþ öèòîõðîìíîãî, 30 – öèàíèäðåçèñòåíòíîãî èëè àëüòåðíàòèâíîãî, 20 – îñòàòî÷íîãî äûõàíèÿ. Êîðîòêàÿ ýêñïîçèöèÿ (äâà ÷àñà) êîðíåé â ðàñòâîðå îðèçàëèíà (10 ìêÌ) îêàçàëà ñëàáîå âëèÿíèå íà èõ îáùóþ ìîðôîëîãèþ, õîòÿ è áûëî îòìå÷åíî èíãèáèðîâàíèå ìèòîçîâ. Ïðè ïðîäîëæàâøåìñÿ ðîñòå êëåòîê ïîñëåäíåå ïðèâîäèëî ê óâåëè÷åíèþ ñðåäíåé ïðîäîëüíîé äëèíû êëåòîê ìåðèñòåìû äî 20 ìêì è, êàê ñëåäñòâèå, ê ñìåùåíèþ íà÷àëà çîíû ðàñòÿæåíèÿ íà 150-200 ìêì â áàçàëüíîì íàïðàâëåíèè. Îäíîâðåìåííî íàáëþäàëè ïîäàâëåíèå ñêîðîñòåé îáùåãî è öèòîõðîìíîãî äûõàíèÿ ñ ïîâûøåíèåì äîëè öèàíèäðåçèñòåíòíîãî. Âîçäåéñòâèå îðèçàëèíîì â òå÷åíèå äâóõ ñóòîê âûçûâàëî ñóùåñòâåííûå àëüòåðàöèè êàê â îáùåé ìîðôîëîãèè êîðíåé, òàê è â óëüòðàñòðóêòóðíîé îðãàíèçàöèè èõ êëåòîê, íî ïðè ýòîì äûõàíèå äîñòîâåðíî íå èçìåíÿëîñü. Íàèáîëåå ñèëüíûì òðàíñôîðìàöèÿì ïîäâåðãàëèñü ñòðóêòóðû ãåíåòè÷åñêîãî àïïàðàòà, âûðàæàâøèåñÿ â îáðàçîâàíèè ÿäðûøêîâûõ âàêóîëåé, óñèëåíèè êîíäåíñàöèè õðîìàòèíà, ìíîãîÿäåðíîñòè. Ðàçìåðû ÿäåð è ñàìèõ êëåòîê âîçðàñòàëè, ÷òî ñêîðåå âñåãî áûëî ñâÿçàíî ñ óâåëè÷åíèåì ïëîèäíîñòè ãåíåòè÷åñêîãî ìàòåðèàëà, ïîñêîëüêó ïðè ðàçðóøåíèè ìèêðîòðóáî÷åê, êàê èçâåñòíî, ïàðàìåòðû ÿäåðíî-öèòîïëàçìàòè÷åñêèõ îòíîøåíèé ïîääåðæèâàþòñÿ áëèçêèìè ê êîíòðîëüíûì. Ýòè èçìåíåíèÿ íàðÿäó ñ èíäóêöèåé îðèçàëèíîì âàêóîëèçàöèè êëåòîê îáóñëîâëèâàëè ïîÿâëåíèå âûðàæåííûõ ñâýëëèíãîâûõ äåôîðìàöèé êîðíåé. Ïî äàííûì ìîðôîìåòðè÷åñêîãî àíàëèçà, ïðîäîëüíàÿ äëèíà êëåòîê ìåðèñòåìû âîçðàñòàëà ïî÷òè âäâîå ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì (33 ìêì ïðîòèâ 17), ïðè÷åì ýêñïîíåíöèàëüíàÿ ÷àñòü êðèâîé, óêàçûâàþùàÿ íà ïåðåõîä êëåòîê ê ðîñòó ðàñòÿæåíèåì, îòñóòñòâîâàëà, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î íàðóøåíèè ïîëÿðíîñòè ðîñòà, à òàêæå Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 33 ãðàíèöû ìåæäó çîíàìè äåëåíèÿ è ýëîíãàöèè. Ýòîò ó÷àñòîê êîðíÿ ïîëó÷èë â ëèòåðàòóðå íàçâàíèå «ïåðåõîäíîé çîíû», ïîñêîëüêó åå êëåòêè óæå íå äåëÿòñÿ, íî â îòëè÷èå îò àíèçîòðîïíîãî ðîñòà â çîíå ýëîíãàöèè õàðàêòåðèçóþòñÿ «ïîñòìèòîòè÷åñêèì» èçîäèàìåòðè÷åñêèì ðîñòîì. Ñëåäîâàòåëüíî, îñîáåííîñòè îðãàíèçàöèè êëåòîê «ïåðåõîäíîé çîíû» ñîâìåñòíî ñ âûñîêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ýëåìåíòîâ öèòîñêåëåòà ìîãóò îáóñëîâëèâàòü ðàííèå è áûñòðûå àäàïòèâíûå ðåàêöèè êîðíÿ íà äåéñòâèå ñòðåññ-ôàêòîðîâ. Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 04-04-49318). РЕДОКС-РЕГУЛЯЦИЯ АКВАПОРИН-ОПОСРЕДОВАННОЙ ОСМОТИЧЕСКОЙ ВОДНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАЗМАЛЕММЫ, ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЗ КОРНЕЙ ПРОРОСТКОВ ГОРОХА Redox-regulation of aquaporin-mediated osmotic water permeability in plasma membrane, isolated from roots of pea seedlings Я.Н. Ампилогова, И.М. Жесткова, М.С. Трофимова Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва E-mail: pmembrane@ippras.ru Òèîëû èãðàþò âàæíåéøóþ ðîëü â îïðåäåëåíèè ðåäîêñ-ñîñòîÿíèÿ áåëêîâ, êëåòîê è îðãàíèçìîâ. Îêèñëåíèå ýòèõ ãðóïï âåäåò ê îáðàçîâàíèþ äèñóëüôèäîâ èëè äðóãèõ âûñîêîîêèñëåííûõ ïðîäóêòîâ, èíîãäà ñ ïîòåðåé áèîëîãè÷åñêîé àêòèâíîñòè. Ðåäîêñ-êîíòðîëü â êëåòêå çà ñ÷åò âçàèìîïðåâðàùåíèé äèòèîë«äèñóëüôèä ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê îäèí èç ýôôåêòèâíûõ ñïîñîáîâ àäàïòàöèè ðàñòåíèé ê ñòðåññàì. Ñìåùåíèå âíóòðèêëåòî÷íîãî èëè ìåìáðàííîãî ðàâíîâåñèÿ â ñòîðîíó ïðåîáëàäàíèÿ SH-ãðóïï, îáëàäàþùèõ âûñîêîé ëàáèëüíîñòüþ è ðåàêöèîííîé ñïîñîáíîñòüþ, ìîæåò èçìåíèòü àêòèâíîñòü øèðîêîãî êðóãà ôåðìåíòîâ è áåëêîâ ñ èíîé ôóíêöèåé è, êàê ñëåäñòâèå, èíòåíñèâíîñòü è íàïðàâëåííîñòü ìíîæåñòâà ìåòàáîëè÷åñêèõ ïóòåé. Âìåñòå ñ òåì ïðèðîäà ýíäîãåííûõ ôàêòîðîâ, ñïîñîáíûõ ðåãóëèðîâàòü áàëàíñ îêèñëåííûõ è âîññòàíîâëåííûõ äèòèîëîâ â ðàñòåíèÿõ, à òàêæå ôèçèîëîãè÷åñêèå ïîñëåäñòâèÿ èçìåíåíèé ýòîãî áàëàíñà íå óñòàíîâëåíû îêîí÷àòåëüíî. Ïðè èññëåäîâàíèè ýòîé ïðîáëåìû èñïîëüçóþòñÿ äâà ïðèåìà: èñêóññòâåííîå èçìåíåíèå ñîîòíîøåíèé äèòèîë«äèñóëüôèä ïóòåì áëîêèðîâàíèÿ SH-ãðóïï SH-ðåàãåíòàìè íà ìîäåëüíûõ ñèñòåìàõ ðàçëè÷íîé ñëîæíîñòè è àíàëèç àêòèâíîñòè ðåàêöèé èëè ïðîöåññîâ, îñóùåñòâëÿåìûõ èìè. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, êîëè÷åñòâåííîå îïðåäåëåíèå SH-ãðóïï â êëåòêàõ, òêàíÿõ èëè îðãàíàõ ðàñòåíèé, ïîäâåðãàâøèõñÿ äåé- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 34 ñòâèþ ñòðåññîâ, ÷òî ïîçâîëÿåò ñóäèòü î äèíàìèêå èçìåíåíèé ñòàòóñà òèîëîâûõ ãðóïï ïðè ôèçèîëîãè÷åñêèõ óñëîâèÿõ. Îáà ïðèåìà áûëè èñïîëüçîâàíû íàìè ïðè èçó÷åíèè òðàíñìåìáðàííîãî òðàíñïîðòà âîäû ÷åðåç ïëàçìàëåììó, ïîñêîëüêó â ðàáîòå ýòîãî ìåõàíèçìà ïðåäïîëàãàåòñÿ âåäóùàÿ ðîëü SH-ãðóïï àêâàïîðèíîâ, ôóíêöèîíèðóþùèõ êàê âîäíûå êàíàëû. Îñíîâàíèåì äëÿ ýòîãî ÿâëÿåòñÿ âûñîêàÿ ýôôåêòèâíîñòü SH-ðåàãåíòîâ â èíãèáèðîâàíèè òðàíñïîðòà âîäû. Ñîãëàñíî ðåçóëüòàòàì àíàëèçà àìèíîêèñëîòíîãî ñîñòàâà è äàííûì êðèñòàëëîãðàôèè àêâàïîðèíîâ PIP-òèïà, èõ ìîëåêóëà ñîäåðæèò ÷åòûðå âûñîêîêîíñåðâàòèâíûõ öèñòåèíà, ôóíêöèÿ êîòîðûõ ïîêà íå óñòàíîâëåíà. Âûñîêàÿ êîíñåðâàòèâíîñòü ýòèõ öèñòåèíîâ óêàçûâàåò íà âîçìîæíîñòü èõ ó÷àñòèÿ â ðåãóëèðîâàíèè àêâàïîðèíîâ ïóòåì âëèÿíèÿ íà îëèãîìåðèçàöèþ è/èëè ïåðåõîä ìåæäó «îòêðûòûì» è «çàêðûòûì» ñîñòîÿíèåì âîäíîãî êàíàëà ÷åðåç îáðàçîâàíèå ìåæ- èëè âíóòðèìîëåêóëÿðíûõ äèñóëüôèäíûõ ñâÿçåé, ñîîòâåòñòâåííî. Íåîáõîäèìûì ýòàïîì â èññëåäîâàíèè ðåäîêñ-ðåãóëÿöèè ÿâëÿåòñÿ âûÿñíåíèå òîãî, îáëàäàþò ëè àêâàïîðèíû è îïîñðåäîâàííàÿ èìè îñìîòè÷åñêàÿ âîäíàÿ ïðîâîäèìîñòü ìåìáðàí ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ê èçìåíåíèþ îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíîãî ïîòåíöèàëà ñðåäû, â ÷àñòíîñòè, áàëàíñà ìåæäó êîíöåíòðàöèåé îêèñëåííûõ è âîññòàíîâëåííûõ òèîëîâûõ ãðóïï. Ïëàçìàòè÷åñêàÿ ìåìáðàíà, êîòîðàÿ íàõîäèòñÿ íà ãðàíèöå ðàçäåëà ñðåä ñ âûñîêèì è íèçêèì âîññòàíîâèòåëüíûì ïîòåíöèàëîì, ìîæåò áûòü ñåíñîðîì èçìåíåíèé ýòîãî ïàðàìåòðà êàê â àïîïëàñòå, òàê è â öèòîçîëå. Òàêèì îáðàçîì, ìíîãèå öèñòåèí-ñîäåðæàùèå áåëêè ïëàçìàëåììû, â òîì ÷èñëå àêâàïîðèíû, ìîãóò áûòü ìèøåíÿìè äëÿ ýíäîãåííûõ ñèñòåì ðåäîêñ-ðåãóëÿöèè.  ïðåäñòàâëåííîé ðàáîòå äëÿ ñìåùåíèÿ áàëàíñà äèòèîë«äèñóëüôèä â ñðåäó äëÿ âûäåëåíèÿ ïëàçìàëåììû ââîäèëè SÍ-îêèñëÿþùèé (äèàìèä) èëè SÍ-âîññòàíàâëèâàþùèå (äèòèîòðåèòîë è òðèáóòèëôîñôèí) ðåàãåíòû.  ìåìáðàííûõ ïðåïàðàòàõ îïðåäåëÿëè ñîäåðæàíèå SÍ-ãðóïï, êîýôôèöèåíò îñìîòè÷åñêîé âîäíîé ïðîíèöàåìîñòè, ñîäåðæàíèå PIP-àêâàïîðèíîâ è ñîîòíîøåíèå ìåæäó èõ ìîíîìåðíîé è îëèãîìåðíîé ôîðìàìè. Ýòè æå ïàðàìåòðû àíàëèçèðîâàëè íà ìåìáðàíàõ, èçîëèðîâàííûõ èç êîðíåé ïðîðîñòêîâ, ïîäâåðãíóòûõ ñóòî÷íîìó îõëàæäåíèþ. Îáíàðóæåíî, ÷òî îñìîòè÷åñêàÿ âîäíàÿ ïðîíèöàåìîñòü ïëàçìàëåììû êîðíåé ãîðîõà ÷óâñòâèòåëüíà ê ðåäîêñ-ïîòåíöèàëó ñðåäû. Ðåçóëüòàòû àíàëèçà ñîñòîÿíèÿ àêâàïîðèíîâ ïîçâîëèëè ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ó ïðîðîñòêîâ, âûðàùåííûõ â îïòèìàëüíûõ óñëîâèÿõ, îíà îáóñëîâëåíà îáðàòèìûì îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûì ïåðåõîäîì SÍ-ãðóïï ïàðû öèñòåèíîâ, ëîêàëèçîâàííûõ â îáðàùåííîé â àïîïëàñò ïåòëå. Ñîãëàñíî ðåçóëüòàòàì äåéñòâèÿ èíãèáèòîðîâ ôîñôàòàç ó ïðîðîñòêîâ, ïîäâåðãíóòûõ îõëàæäåíèþ, òàêàÿ ÷óâ- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 35 ñòâèòåëüíîñòü ìîæåò áûòü îïîñðåäîâàíà ÷åðåç âëèÿíèå íà àêòèâíîñòü àêâàïîðèíîâ òèðîçèíîâîé ïðîòåèíôîñôàòàçû êàê êîìïîíåíòà ýíäîãåííîé ÍÀÄÔÍ-îêñèäàçíîé ñèñòåìû ðåãóëèðîâàíèÿ. Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 05-04-48919). МЕТАБОЛИТЫ РАЗВИВАЮЩИХСЯ КЛЕТОК КСИЛЕМЫ И ФЛОЭМЫ В ПЕРИОДЫ ОБРАЗОВАНИЯ РАННЕЙ И ПОЗДНЕЙ ДРЕВЕСИНЫ В СТВОЛАХ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ The metabolits of developing xylem and phloem cells during earlywood and latewood formation in Pinus sylvestris stems Г.Ф. Антонова, В.В. Стасова Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, г. Красноярск Е-mail: institute@forest.akadem.ru Ðàííÿÿ è ïîçäíÿÿ äðåâåñèíà õâîéíûõ, â òîì ÷èñëå ñîñíû îáûêíîâåííîé, îòëè÷àþòñÿ ìîðôîëîãè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè êëåòîê, ÷òî ïðèâîäèò êàê ê ðàçëè÷èþ â ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ, òàê è â ïîâåäåíèè ïðè õèìè÷åñêîé ïåðåðàáîòêå. ×òîáû âûÿâèòü ðàçëè÷èÿ â ìåòàáîëèçìå êëåòîê êñèëåìû âî âðåìÿ èõ äèôôåðåíöèàöèè â ïåðèîäû îáðàçîâàíèÿ ðàííåé è ïîçäíåé äðåâåñèíû ñîñíû îáûêíîâåííîé, èññëåäîâàëè ñîäåðæàíèå îáùèõ ìåòàáîëèòîâ, óãëåâîäîâ, óðîíîâûõ êèñëîò, àñêîðáèíîâîé (ÀÊ) è äåãèäðîàñêîðáèíîâîé (ÄÀÊ) êèñëîò â çàâèñèìîñòè îò ñòåïåíè è ñòàäèè ðîñòà è ðàçâèòèÿ òðàõåèä. Êëåòêè êñèëåìû ñ ðàçíîé ñòåïåíüþ ðàçâèòèÿ ïåðâè÷íûõ è âòîðè÷íûõ ñòåíîê ñîáèðàëè ìèêðîðàññå÷åíèåì ñî ñòâîëîâûõ îòðåçêîâ 25-ëåòíèõ äåðåâüåâ ñîñíû â ïåðèîäû ôîðìèðîâàíèÿ ëèáî ðàííåé, ëèáî ïîçäíåé äðåâåñèíû. Îäíîâðåìåííî áûëè ñîáðàíû êëåòêè ôëîýìû, ïðèëåæàùèå ê êàìáèàëüíîé çîíå (ôóíêöèîíèðóþùàÿ ôëîýìà) è íåïðîâîäÿùåãî ñëîÿ. Âñå âìåñòå ïîçâîëÿåò ïðîñëåäèòü óðîâåíü èññëåäóåìûõ ìåòàáîëèòîâ â çàâèñèìîñòè îò äîñòóïíîñòè ñóáñòðàòà â òðàíñïîðòíîé ñèñòåìå è ñòåïåíè äèôôåðåíöèðîâàííîñòè êëåòîê êñèëåìû, à òàêæå îöåíèòü èçìåíåíèå ìåòàáîëèçìà ê ìîìåíòó îñòàíîâêè ðîñòà êëåòîê è íà÷àëó òàêîãî âàæíîãî ïðîöåññà êàê ëèãíèôèêàöèÿ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî íà ïîñëåäîâàòåëüíûõ ñòàäèÿõ ðîñòà è ðàçâèòèÿ êëåòîê ôëîýìû è êñèëåìû êîëè÷åñòâî íèçêîìîëåêóëÿðíûõ ìåòàáîëèòîâ ìåíÿåòñÿ â íàïðàâëåíèè îò çðåëûõ êëåòîê ôëîýìû ê çðåëûì êëåòêàì êñèëåìû, äîñòèãàÿ ìàêñèìóìà (â ðàñ÷åòå íà ñóõîé âåñ) â êëåòêàõ êàìáèàëüíîé çîíû. Îäíàêî ñîãëàñíî ðàñ÷åòó íà êëåòêó êàìáèàëüíàÿ çîíà ñîäåðæàëà ìèíèìàëüíîå êîëè÷åñòâî ìåòàáîëèòîâ, òîãäà êàê ìàêñèìóì èõ ñîäåðæàíèÿ íàáëþäàëñÿ â êëåòêàõ ôóíêöèîíèðóþùåé ôëîýìû è êñèëåìíûõ êëåòêàõ ñëîÿ âòîðè÷íîãî óòîëùåíèÿ äî íà÷àëà ëèã- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 36 íèôèêàöèè ïðè ðàçâèòèè ðàííåé äðåâåñèíû, à ïðè ôîðìèðîâàíèè ïîçäíåé êñèëåìû – â íà÷àëå ïðîöåññà ëèãíèôèêàöèè. Êîëè÷åñòâî ìåòàáîëèòîâ â ðàçâèâàþùèõñÿ êëåòêàõ ôëîýìû è êñèëåìû áîëüøå ïðè îáðàçîâàíèè ðàííåé, ÷åì ïîçäíåé äðåâåñèíû. Ñîñòàâ ìåòàáîëèòîâ âî âðåìÿ äèôôåðåíöèàöèè êëåòîê òàêæå ìåíÿåòñÿ, è äèíàìèêà êàæäîé èç ãðóïï èññëåäîâàííûõ ìåòàáîëèòîâ èìååò ñâîè îñîáåííîñòè. Ïðè ýòîì ðàñ÷åò íà ñóõîé âåñ îáðàçöîâ è ðàñ÷åò íà êëåòêó ïîêàçûâàåò ðàçíûå ëîêàëüíûå ìàêñèìóìû âåùåñòâ.  ðàñ÷åòå íà ñóõîé âåñ íàèáîëüøèì ñîäåðæàíèåì íèçêîìîëåêóëÿðíûõ óãëåâîäîâ ïðè ðàçâèòèè ðàííåé äðåâåñèíû îòëè÷àþòñÿ êàìáèàëüíàÿ çîíà è ñëîé êëåòîê ïåðåä ëèãíèôèêàöèåé.  òî æå âðåìÿ ïî êîëè÷åñòâó íà êëåòêó â êàìáèàëüíîé çîíå óãëåâîäîâ ìåíüøå â äâà ðàçà, ÷åì â ôóíêöèîíèðóþùåé ôëîýìå, è â 1.5 ðàçà íèæå, ÷åì â ïåðèîä ðîñòà êëåòîê ðàñòÿæåíèåì. Ìàêñèìàëüíîå ñîäåðæàíèå óãëåâîäîâ îòìå÷åíî â êëåòêàõ ñ âòîðè÷íûì óòîëùåíèåì äî ëèãíèôèêàöèè. Ýòî ïîêàçûâàåò, ÷òî óâåëè÷åíèå ïîòðåáíîñòè â óãëåâîäàõ â ýòîé çîíå âûçûâàþò ïðèòîê ñóáñòðàòîâ. Ïðè ôîðìèðîâàíèè ïîçäíåé êñèëåìû, íàïðîòèâ, â êàìáèàëüíîé çîíå êîëè÷åñòâî óãëåâîäîâ â ðàñ÷åòå íà êëåòêó ìèíèìàëüíî, òîãäà êàê ìàêñèìóì ñîäåðæàò êëåòêè íå â íà÷àëå âòîðè÷íîãî óòîëùåíèÿ, à â íà÷àëå ëèãíèôèêàöèè. Ñëåäîâàòåëüíî, ðàçëè÷èå â ìîðôîãåíåçå êëåòîê äâóõ òèïîâ äðåâåñèíû ñâÿçàíû ñ èçìåíåíèåì óãëåâîäíîãî ìåòàáîëèçìà è òðàíñïîðòà ñóáñòðàòîâ ê ðàçâèâàþùèìñÿ êëåòêàì êñèëåìû â çàâèñèìîñòè îò ñòàäèè èõ äèôôåðåíöèðîâàííîñòè. Ïðè ðàçâèòèè ðàííåé äðåâåñèíû êîëè÷åñòâî óðîíîâûõ êèñëîò, ïðåäøåñòâåííèêîâ ÀÊ, íà êëåòêó áûëî íàèáîëüøèì â ñëîå âòîðè÷íîãî óòîëùåíèÿ äî ëèãíèôèêàöèè, òîãäà êàê ïðè ôîðìèðîâàíèè ïîçäíåé – â íà÷àëå ëèãíèôèêàöèè. Àñêîðáèíîâàÿ êèñëîòà è åå îêèñëåííàÿ ôîðìà äåãèäðîàñêîðáèíîâàÿ êèñëîòà òîæå èçìåíÿþòñÿ ñïåöèôè÷íî ïî îòíîøåíèþ ê òêàíè è ê ñòàäèè ðàçâèòèÿ êëåòîê. Îòíîøåíèå àñêîðáèíîâîé ê äåãèäðîàñêîðáèíîâîé êèñëîòå (ÀÊ/ÄÀÊ) ïîêàçûâàåò èçìåíåíèå îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíîãî ïîòåíöèàëà â çàâèñèìîñòè î ñòàäèè äèôôåðåíöèàöèè êëåòîê êñèëåìû âî âðåìÿ ìîðôîãåíåçà êëåòîê äâóõ òèïîâ äðåâåñèíû. Ýòî îòíîøåíèå ìàêñèìàëüíî â çîíå ðîñòà ðàñòÿæåíèåì ïðè ôîðìèðîâàíèè ðàííèõ òðàõåèä è ñíèæàåòñÿ ïî ìåðå íàêîïëåíèÿ âåùåñòâ âòîðè÷íûõ ñòåíîê òðàõåèä è ëèãíèôèêàöèè.  ïåðèîä ôîðìèðîâàíèÿ ïîçäíåé äðåâåñèíû îòíîøåíèå èìååò íàèáîëüøåå çíà÷åíèå â êàìáèàëüíîé çîíå, ñíèæàåòñÿ ê íà÷àëó îòëîæåíèÿ ëèãíèíà â êñèëåìå è çàòåì ïîñòåïåííî ïîâûøàåòñÿ ê çðåëîé êñèëåìå. Ðàçëè÷èå â óðîâíå îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíîãî ïîòåíöèàëà â ïåðèîäû ôîðìèðîâàíèÿ ðàííåé è ïîçäíåé êñèëåìû ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü î ðàçíîé ñòåïåíè îêèñëåíèÿ ïðåäøåñòâåííèêîâ ëèãíèíà íà ñòàäèÿõ ìîðôîãåíåçà êëåòîê ýòèõ òèïîâ äðåâåñèíû è ðàçëè÷íîé äèíàìèêå ëèãíèôèêàöèè òêàíåé. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 37 ВЛИЯНИЕ ЗАКАЛИВАНИЯ НА ЭНЕРГЕТИКУ ДЫХАНИЯ РАСТЕНИЙ МЯГКОЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ (TR. AESTIVUM), РАЗЛИЧАЮЩИХСЯ ПО ПРОДУКТИВНОСТИ Hardening influence on the plant respiration energetic of soft winter wheat (Tr. aestivum) cultivars, differing by productivity Н.С. Балаур, Р.Р. Кицан, В.А. Воронцов, М.В. Кауш, Л.Т. Меренюк, Н.Г. Бухов1, А.Г. Шугаев1 Институт генетики и физиологии растений АН Республики Молдова, г. Кишинев Е-mail: igcanc@mail.md 1 Институт физиологии растений им. К.А.Тимирязева РАН, г. Москва Е-mail: ifr@ippras.ru Ïðîáëåìà äàëüíåéøåãî ïîâûøåíèÿ óðîæàéíîñòè ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ ðàñòåíèé ñâÿçàíà, ñ îäíîé ñòîðîíû, ñ ñîçäàíèåì íîâûõ ñîðòîâ è ãèáðèäîâ ñ âûñîêèì ïîòåíöèàëîì ïðîäóêöèîííîãî ïðîöåññà, ñ äðóãîé – ñ îáåñïå÷åíèåì óñëîâèé è âûÿâëåíèåì ïóòåé ìàêñèìàëüíîé ðåàëèçàöèè ýòîãî ïîòåíöèàëà â êîíêðåòíûõ óñëîâèÿõ ñðåäû.  ýòîì êîíòåêñòå äûõàíèå îáîñíîâàííî ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê èñòî÷íèê ñíàáæåíèÿ áèîñèíòåçîâ íå òîëüêî ïðåäøåñòâåííèêàìè îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé â ðåàëèçàöèè ïðîäóêöèîííîãî ïðîöåññà, íî è íåîáõîäèìûìè äëÿ ýòîãî ýíåðãåòè÷åñêèìè ýêâèâàëåíòàìè. Ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêàÿ ýôôåêòèâíîñòü äûõàíèÿ ïðèîáðåòàåò îñîáîå çíà÷åíèå â ñâÿçè ñ ïðîõîæäåíèåì ðàñòåíèÿìè ïðîöåññà çàêàëèâàíèÿ, îò êîòîðîãî çàâèñèò èõ ìîðîçîóñòîé÷èâîñòü è ïðîäóêòèâíîñòü.  íàñòîÿùåé ðàáîòå èññëåäîâàëè ýíåðãåòèêó äûõàíèÿ ðàñòåíèé îçèìîé ïøåíèöû äî è ïîñëå çàêàëèâàíèÿ. Îáüåêòîì èññëåäîâàíèé ñëóæèëè ñîðòà ìÿãêîé îçèìîé ïøåíèöû (Tr. aestivum), ðàçëè÷àþùèõñÿ ïî óðîâíþ ïðîäóêòèâíîñòè (Áàëëàäà – 41.7, Áåëü÷àíêà 7 – 29.4, Äàíà – 27.3, Áåëüöêàÿ 32 – 20.0 ö/ãà), ïðåäñòàâëåííûå äëÿ èçó÷åíèÿ Íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêèì èíñòèòóòîì ïîëåâûõ êóëüòóð (ã. Áåëüöû, ÐÌ). Ðàñòåíèÿ âûðàùèâàëè â ñîñóäàõ Ìèò÷åðëèõà íà âåãåòàöèîííîé ïëîùàäêå Èíñòèòóòà ãåíåòèêè è ôèçèîëîãèè ðàñòåíèé ÀÍ ÐÌ. Ïðîáû äëÿ èçó÷åíèÿ ýíåðãåòèêè äûõàíèÿ (ýíåðãèÿ, âûäåëÿåìàÿ â ïðîöåññå äûõàíèÿ – År; âûäåëåíèå òåïëà (äèññèïàöèÿ ýíåðãèè) – Q; ýíåðãåòè÷åñêàÿ ýôôåêòèâíîñòü äûõàíèÿ – Q/År ) áðàëèñü â ôàçå òðåõ ëèñòüåâ äî çàêàëèâàíèÿ ðàñòåíèé è ÷åðåç 14 äíåé ïîñëå íà÷àëà íàñòóïëåíèÿ ïîíèæåííûõ òåìïåðàòóð – óñëîâèÿ, ïðè êîòîðûõ ïðîõîäÿò ïðîöåññû çàêàëèâàíèÿ ðàñòåíèé. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 38  ðåçóëüòàòå ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé âûÿâëåíî, ÷òî ýêñïðåññèÿ ýíåðãåòèêè äûõàíèÿ óêàçûâàåò íà ñóùåñòâîâàíèå äâóõ íàïðàâëåíèé â åå èçìåíåíèè: ïåðâîå – â çàâèñèìîñòè îò óðîâíÿ ïðîäóêòèâíîñòè ðàñòåíèé êàê äî çàêàëèâàíèÿ, òàê è ïîñëå ïðîöåññà çàêàëèâàíèÿ; âòîðîå – èçìåíåíèÿ, èíäóöèðîâàííûå ïðîöåññîì çàêàëèâàíèÿ ðàñòåíèé. Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç âåëè÷èí Er, Q, Q/Er â öåëîì ïîêàçûâàåò, ÷òî íåçàâèñèìî îò âëèÿíèÿ, êîòîðîå îêàçûâàëî çàêàëèâàíèå íà ðàñòåíèÿ, ïðîäóêòèâíûå ñîðòà õàðàêòåðèçóþòñÿ áîëåå âûñîêèìè óðîâíÿìè Er è äèññèïàöèè ýíåðãèè (Q). Ñàìûìè íèçêèìè óðîâíÿìè óêàçàííûõ ïàðàìåòðîâ õàðàêòåðèçóþòñÿ ñîðòà ñ íàèìåíüøåé ïðîäóêòèâíîñòüþ. Çàêàëèâàíèå ðàñòåíèé èíäóöèðóåò ñïåöèôè÷åñêèå èçìåíåíèÿ â ðîñòå, ðàçâèòèè è àäàïòàöèè ðàñòåíèé, íî ïðè ýòîì ñîõðàíÿåòñÿ çàêîíîìåðíîñòü, óñòàíîâëåííàÿ äî çàêàëèâàíèÿ, ñâÿçàííîå ñ óðîâíåì ïðîäóêòèâíîñòè. Îíî ïðèâåëî ê óâåëè÷åíèþ Er è Q ó âñåõ èçó÷åííûõ ñîðòîâ, íî íàèáîëüøèå çíà÷åíèÿ õàðàêòåðíû äëÿ áîëåå ïðîäóêòèâíûõ ñîðòîâ, íàèìåíüøèå – äëÿ ìåíåå ïðîäóêòèâíûõ. Àíàëèç ýíåðãåòè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè äûõàíèÿ (Q/Er, %) ïîêàçûâàåò, ÷òî íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ýíåðãåòè÷åñêèé áàëàíñ îñòàåòñÿ ïîëîæèòåëüíûì âñåãäà, ò.å. óðîâåíü ýíåðãèè, âûäåëÿåìîé â ïðîöåññå äûõàíèÿ áîëüøå, ÷åì óðîâåíü äèññèïàöèè ýíåðãèè, çàêàëèâàíèå ðàñòåíèé (äåéñòâèå ïîíèæåííûõ òåìïåðàòóð) óõóäøàåò ýíåðãåòè÷åñêèé áàëàíñ äûõàíèÿ, ò.å. óìåíüøàåò ïðîöåññ ñîïðÿæåíèÿ ìåæäó îêèñëåíèåì è ôîñôîðèëèðîâàíèåì è, êàê ñëåäñòâèå, ìåíÿåòñÿ ñîîòíîøåíèå ìåæäó óðîâíåì ýíåðãèè, âûäåëÿåìîé â ïðîöåññå äûõàíèÿ, è óðîâíåì äèññèïàöèè ýíåðãèè â ýòîì ïðîöåññå. Исследования проведены при финансовой поддержке совместного проекта (06.28СКА) в рамках договора между АН РМ и РФФИ. ЦИТОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УСТОЙЧИВОСТИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ РАСТЕНИЙ К ДЕЙСТВИЮ ЗАСОЛЕНИЯ И ОСМОТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Cytological view on resistance of modified plant to salt and osmotic influence Е.Н. Баранова, А.А. Гулевич, В.Ю. Поляков, П.Н. Харченко ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии РАСХН, г. Москва E-mail: Greenpro2006@rambler.ru Îäíîé èç øèðîêî ïðèìåíÿâøèõñÿ äî íåäàâíåãî âðåìåíè áèîòåõíîëîãèé ÿâëÿëàñü êëåòî÷íàÿ ñåëåêöèÿ – âîçìîæíîñòü îòáèðàòü â êîíòðîëèðóåìûõ óñëîâèÿõ in vitro ôîðìû (êëîíû), ïðèîáðåòàâ- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 39 øèå áëàãîäàðÿ òàê íàçûâàåìîé ñîìàêëîíàëüíîé âàðèàöèè ñâîéñòâî àäàïòèðîâàòüñÿ ê íåáëàãîïðèÿòíûì ñåëåêòèâíûì ôàêòîðàì: ïîâûøåííîìó ñîäåðæàíèþ îñìîòèêîâ, óâåëè÷åííûì êîíöåíòðàöèÿì ðàçëè÷íûõ ñîëåé, êóëüòóðàëüíûì ôèëüòðàòàì ôèòîïàòîãåííûõ ãðèáîâ è ò.ä. Ñóùåñòâóåò ìíîæåñòâî ïðèìåðîâ ïîëó÷åíèÿ êàê ïîëîæèòåëüíûõ, òàê è îòðèöàòåëüíûõ ðåçóëüòàòîâ â ïîïûòêå îòîáðàòü ñ ïîìîùüþ êëåòî÷íîé ñåëåêöèè ôîðìû ðàñòåíèé, òîëåðàíòíûå ê ïîâûøåííîìó ñîäåðæàíèþ NaCl â ñðåäå. Îäíàêî îñíîâíûì ïðåïÿòñòâèåì â èñïîëüçîâàíèè äàííîé òåõíîëîãèè ïîñëóæèëî òî, ÷òî èìåþòñÿ ñâåäåíèÿ ëèøü î åäèíè÷íûõ ñëó÷àÿõ ðåãåíåðàöèè ñîëåòîëåðàíòíûõ ôåíîòèïîâ, à òàêæå îá èõ äëèòåëüíîì ïîääåðæàíèè in vivo è ïåðåäà÷å äàííîãî ïðèçíàêà ïîñëåäóþùåìó ïîòîìñòâó.  Èíñòèòóòå êîðìîâ èì. Âèëüÿìñà ìåòîäîì êëåòî÷íîé ñåëåêöèè íà óñòîé÷èâîñòü ê NaCl áûëà ïîëó÷åíà óñòîé÷èâàÿ ëèíèÿ ëþöåðíû (Medicago sativa) – Êëîí 124, ñòàáèëüíî ïåðåäàâàâøàÿ ñâîéñòâî ñîëåòîëåðàíòíîñòè ñåìåííîìó ïîòîìñòâó. Ìû ðåøèëè èññëåäîâàòü ðåàêöèþ äàííîãî êëîíà íà äåéñòâèå ñîëè è îñìîòèêà íà öèòîëîãè÷åñêîì óðîâíå íà ñòàäèè ïðîðàñòàíèÿ ñåìåíè. Âûÿñíèëîñü, ÷òî ó ïðîðîñòêîâ, ðàçâèâàâøèõñÿ â ïðèñóòñòâèè NaCl è ìàííèòîëà, â òîé èëè èíîé ñòåïåíè íàðóøàþòñÿ ïðîöåññû, ñâÿçàííûå ñ ìåòàáîëèçìîì çàïàñíûõ ïèòàòåëüíûõ âåùåñòâ. Òàêæå ìû ñîáèðàëèñü âûÿâèòü íàäåæíûé öèòîëîãè÷åñêèé ïàðàìåòð, ïîçâîëÿþùèé ðàçãðàíè÷èòü ðåàêöèþ íà îñìîòè÷åñêèé è òîêñè÷åñêèé ôàêòîðû ñîëåâîãî ñòðåññà. Ïðîâåäåíî ñðàâíèòåëüíîå èçó÷åíèå êëåòîê ñòîëá÷àòîãî è ãóá÷àòîãî ìåçîôèëëà ñåìÿäîëåé êîíòðîëüíûõ ðàñòåíèé è ðàñòåíèé, ðàçâèâàâøèõñÿ â óñëîâèÿõ âîçäåéñòâèÿ NaCl â òå÷åíèå âîñüìè ñóòîê íà ïðèìåðå ëþöåðíû ïîñåâíîé ñîðòà Íàäåæäà è Êëîíà 124.  êà÷åñòâå êðèòåðèåâ èñïîëüçîâàëè äâà ïàðàìåòðà: ôîðìà êëåòîê è èõ óäåëüíîå êîëè÷åñòâî ê åäèíèöå ïëîùàäè ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ñåìÿäîëè. Ïîêàçàíà ïðèíöèïèàëüíàÿ âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ êîëè÷åñòâåííîãî ìåòîäà äëÿ âûÿâëåíèÿ õàðàêòåðà óñòîé÷èâîñòè (ê îñìîòè÷åñêîìó, òîêñè÷åñêîìó ôàêòîðó) ê çàñîëåíèþ ó ðàñòåíèé, ïîëó÷åííûõ áèîòåõíîëîãè÷åñêèìè ìåòîäàìè.  íàøåì èññëåäîâàíèè ïî âûÿâëåíèþ öèòîëîãè÷åñêèõ ìàðêåðîâ ìû ïðèøëè ê âûâîäó, ÷òî íàèáîëåå ÿðêèì ïîêàçàòåëåì óñòîé÷èâîãî ðàçâèòèÿ â ïðèñóòñòâèè ñîëåé è îñìîòèêà ìîãóò áûòü ðàçìåð êëåòîê ìåçîôèëëà ñåìÿäîëè, à òàêæå íàðóøåíèÿ ñòðóêòóðû èíòåðôàçíîãî öèòîñêåëåòà, íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàííûå ñ ïðîöåññàìè ðîñòà êëåòîê è ðàñïàäà çàïàñíûõ âåùåñòâ. Äëÿ àíàëèçà ïðåäïîëàãàåìîé óñòîé÷èâîñòè ó ìîäèôèöèðîâàííîãî ðàñòåíèÿ ïî ïðè÷èíå ïðåîáëàäàþùåãî ðîñòà ðàñòÿæåíèåì ó ñåìÿäîëåé äâóäîëüíûõ ðàñòåíèé ñëåäóåò ðàññìàòðèâàòü ïîïåðå÷íûé ñðåç ñåìÿäîëè.  äàííîì ñëó÷àå ìîäåëü ðàçðàáàòûâàëàñü äëÿ ëþöåðíû è ðåêîìåíäóåìûé ñðîê àíàëèçà – âîñüìûå ñóòêè (íà ýòîò ñðîê ñåìÿäîëüíûé Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 40 ëèñò êîíòðîëüíûõ ðàñòåíèé ïîëíîñòüþ ñôîðìèðîâàí è îñâîáîæäåí îò çàïàñíûõ âåùåñòâ). Ïðè àíàëèçå ñðåçîâ êîíòðîëüíûõ ðàñòåíèé Êëîíà 124 è ñîðòà Íàäåæäà óñòàíîâëåíû êîððåëÿöèÿ äàííûõ îá èçìåíåíèÿõ ðàçìåðà êëåòîê ïðè ïðîðàñòàíèè íà ðàçëè÷íûõ èçîîñìîòè÷åñêèõ êîíöåíòðàöèÿõ ìàííèòîëà è ðàñõîæäåíèÿ â çàâèñèìîñòè ðàçìåðîâ êëåòîê êàê ãóá÷àòîé, òàê è ñòîëá÷àòîé ïàðåíõèìû ïðè ïðîðàñòàíèè íà âîçðàñòàþùèõ èçîîñìîòè÷åñêèõ êîíöåíòðàöèÿõ NaCl. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïîëó÷åííûé êëåòî÷íîé ñåëåêöèåé Êëîí 124 â óñëîâèÿõ ýêñïåðèìåíòà íå îáëàäàåò óñòîé÷èâîñòüþ ê îñìîòè÷åñêîìó âîçäåéñòâèþ, íî îáëàäàåò óñòîé÷èâîñòüþ ê ïîâûøåííûì êîíöåíòðàöèÿì NaCl. Îäíàêî â åñòåñòâåííûõ óñëîâèÿõ îí íå áóäåò îáëàäàòü ïðåèìóùåñòâàìè ïåðåä òðàäèöèîííûìè ñîðòàìè, òàê êàê åãî óñòîé÷èâîñòü ñâÿçàíà ñ óâåëè÷åíèåì îáúåìà êëåòîê (÷òî âîçìîæíî òîëüêî â óñëîâèÿõ äîñòàòî÷íîé âîäîîáåñïå÷åííîñòè). Âåðîÿòíîé ïðè÷èíîé òàêîãî ðåçóëüòàòà êëåòî÷íîé ñåëåêöèè, âîçìîæíî, ÿâëÿåòñÿ âûçâàííàÿ êóëüòèâèðîâàíèåì ýïèãåíåòè÷åñêàÿ ìîäèôèêàöèÿ èëè æå ìóòàöèÿ, ïîçâîëÿþùàÿ ðàñòåíèÿì ñïåöèôè÷åñêèì îáðàçîì ðåàãèðîâàòü íà ïðèñóòñòâèå NaCl. Ìû ïðåäïîëàãàåì, ÷òî ïðè èñïîëüçîâàíèè òåñòà íà ðàçìåð êëåòîê ìåçîôèëëà ïðè äåéñòâèè îñìîòèêà è NaCl ìîãóò áûòü âûÿâëåíû ìîäèôèöèðîâàííûå ôîðìû, îáëàäàþùèå ðåàëüíîé óñòîé÷èâîñòüþ â ïîëåâûõ óñëîâèÿõ, à ïðè ïðîâåäåíèè ïîñëåäóþùåãî àíàëèçà óòèëèçàöèè çàïàñíûõ âåùåñòâ è ñîñòîÿíèÿ öèòîñêåëåòà ïîäîáíûå ôîðìû, êëîíû è ò.ï. ìîãóò áûòü ïðîãíîñòè÷åñêè îõàðàêòåðèçîâàíû íà ïðåäìåò ïîâðåæäåíèÿ ïðîöåññîâ óòèëèçàöèè çàïàñíûõ âåùåñòâ è äèôôåðåíöèðîâêè êëåòîê, â êà÷åñòâå îäíèõ èç âàæíûõ ïîêàçàòåëåé ïðåäïîëàãàåìîé áóäóùåé óðîæàéíîñòè ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ ðàñòåíèé. ИЗМЕНЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ХЛОРОФИЛЛА КАК СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА Changes in chlorophyll spectral properties as a means for assessing the functioning of photosynthetic apparatus Н.Г. Бухов Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва Е-mail: nbukhov@ippras.ru Ðàáîòà ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà íà ñâåòó èíèöèèðóåòñÿ ïåðåíîñîì ýëåêòðîíà â õëîðîïëàñòå, îïîñðåäóåìûì ôóíêöèîíèðîâàíèåì åãî ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíîé öåïè. Ýòîò ïåðåíîñ ýëåêòðîíà ñîïðîâîæäàåòñÿ èçìåíåíèÿìè ñïåêòðàëüíûõ ñâîéñòâ êîìïîíåíòîâ Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 41 ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíîé öåïè õëîðîïëàñòà è ëèñòà â öåëîì. Îñíîâíûìè ñïåêòðàëüíûìè ïàðàìåòðàìè, ïîäâåðãàþùèìèñÿ èçìåíåíèÿì â õëîðîïëàñòå, ÿâëÿþòñÿ èçìåíåíèÿ ïîãëîùåíèÿ è ôëóîðåñöåíöèè õëîðîôèëëà, âõîäÿùåãî â ñîñòàâ êàê ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ ðåàêöèîííûõ öåíòðîâ, òàê è àíòåííûõ êîìïëåêñîâ õëîðîïëàñòà.  ôîòîñèñòåìå I ïðîèñõîäÿò èçìåíåíèÿ ïîãëîùåíèÿ â âèäèìîé è áëèæíåé èíôðàêðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà ïåðâè÷íîãî äîíîðà ðåàêöèîííîãî öåíòðà – Ð700, îáóñëîâëåííûå åãî ôîòîîêèñëåíèåì èëè âîññòàíîâëåíèåì â òåìíîòå.  ôîòîñèñòåìå II – ýòî èçìåíåíèÿ ïåðåìåííîé ôëóîðåñöåíöèè õëîðîôèëëà, âîçíèêàþùåé ïðè ðåêîìáèíàöèè îêèñëåííîãî ïåðâè÷íîãî äîíîðà ýòîé ôîòîñèñòåìû, Ð680, è âîññòàíîâëåííîãî ïåðâè÷íîãî àêöåïòîðà – ôåîôèòèíà. Ïîñêîëüêó ðåäîêñ-ñîñòîÿíèÿ õëîðîôèëëîâûõ ïèãìåíòîâ ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíîé öåïè ïðÿìî çàâèñÿò îò âíåøíèõ óñëîâèé è ôóíêöèîíàëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà, âûøåóêàçàííûå ìåòîäû øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ ïðè èññëåäîâàíèè äåòàëåé ðàáîòû ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíîé öåïè è äèàãíîñòèêè ôóíêöèîíàëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ðàñòåíèé â öåëîì. Работа поддержана грантом РФФИ № 06-04-48326. СТРЕСС-УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ: СВЕТОЗАВИСИМОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДНОГО МЕТАБОЛИЗМА ВНУТРИ БИФОКАЛЬНОГО ЛИСТА Stress tolerance in plants: light dependent pattern of carbon metabolism within bifacial leaf R.Y. Biel 1, 2, I.R. Fomina1, G.N. Nazarova 1, V.G. Soukhovolsky 3, R.G. Khlebopros 4, J.N. Nishio 5 1 Institute of Basic Biological Problems RAS, Pushchino E-mail: karlbiel@isp.com; irafomi@rambler.ru 2 Biosphere Systems International, Tucson, Sonora 3 Institute of Forest SB RAS, Krasnoyarsk 4 Institute of Biophysics SB RAS, Krasnoyarsk 5 College of Natural Science, California State University, Chico The role of light in determining the profile of Rubisco, glutamate oxaloacetate transaminase, catalase (GOT), fumarase and cytochromec-oxidase across spinach leaves was examined in leaves exposed to full illumination by adaxial or abaxial surface. Oxygen evolution in fresh paradermal leaf sections and CO2 gas exchange in whole leaves under adaxial or abaxial illumination was also examined. Cross-sections of spinach leaves exhibited typical mesophytic leaf Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 42 architecture. The palisade mesophyll consisted of two layers of cylindrical cells with the long axis perpendicular to the leaf surface. Underlying the palisade mesophyll was a typical spongy mesophyll with the vascular tissue intercalated between the palisade mesophyll and spongy mesophyll. Non-chlorophyll containing upper and lower epidermis (except for guard cells) encases the mesophyll. Compared to control leaves, we could detect no anatomical differences in leaves inverted for 15 days, either in cross- or in paradermal leaf sections. Rubisco activity in control leaves on an areal basis doubled from the top of the leaf to the maximum activity approximately 200 µm deep. Twelve to twenty one days after leaf inversion, the maximum Rubisco activity shifted to approximately 200 µm from the bottom of the leaf. The soluble protein strongly correlated with Rubisco activity in both leaf types. In contrast, the specific activity of Rubisco was constant across both control and inverted leaves. The GOT activity profile across control leaves on an areal or volume basis essentially mimicked that of Rubisco activity. Ten to fifteen days after leaf inversion, the maximum GOT activity was about 280 µm from the leaf bottom compared to 200 µm for Rubisco activity. The soluble protein profiles reversed after inversion and were similar to the Rubisco experiment. Catalase activity in control leaves was highest at the top of the leaf, and decreased exponentially toward the bottom of the leaf. Three to eight days after leaf inversion, the maximum catalase activity shifted to the bottom of the leaf. NADP-MDH activity was relatively flat across control leaves, with an apparent maximum in the region of the vascular bundles, between 300 and 400 µm deep within the leaf. NAD-MDH activity clearly exhibited a peak in the region of the vascular tissue. MDH activity was not measured in inverted leaves. Fumarase and cytochrome-c-oxidase activities were higher in spongy mesophyll as compared to palisade mesophyll. Inverting of the leaf did not alter the profile of these enzymes. Photosynthetic CO2 gas exchange in the control spinach leaves was higher when the adaxial surface was illuminated, as compared to illumination of the abaxial surface. During 2-week experiments, inverting leaves caused the CO2 gas exchange rate during illumination of the original adaxial leaf surface of inverted leaves to decrease. In contrast, the CO2 gas exchange rate increased from the control, when the original abaxial leaf surface of inverted leaves was illuminated. CO2 gas exchange, when the inverted leaf was illuminated on the original adaxial leaf surface, dramatically decreased in the first 30 min. At the same time CO2 gas exchange, in inverted leaves illuminated on the original abaxial surface, started to increase only after a few days and never reached the level of gas exchange in leaves irradiated on the adaxial leaf surface of control leaves. During the course of our Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 43 experiments, we observed a very important phenomenon – in spinach the palisade mesophyll is responsible for the midday depression in photosynthesis. CO2 gas exchange in control leaves illuminated on the adaxial leaf surface exhibited a midday depression. However, the same leaves did not exhibit a midday depression when CO2 gas exchange was measured when leaves were illuminated on the abaxial leaf surface. Maximum HCO3–-dependent O2 evolution in leaf slices from the palisade mesophyll of control spinach leaves was more than double that in leaf slices from the spongy mesophyll. After 15-19 d of leaf inversion, leaf slice photosynthesis of both tissue types exhibited the same Pmax. Maximum rate of O2 evolution in leaf slices from the palisade mesophyll decreased, whereas O2 evolution of spongy mesophyll leaf slices increased. Respiration rates were 35 % higher in the spongy mesophyll compared to the palisade mesophyll of inverted leaves and about 41 % higher in the control leaves. The optimization model of photosynthetic leaf was developed on the basis of the principle of maximal ecological utility. The modeling showed that the optimization of CO 2 fixation within a bifacial mesophytic leaf of a C 3 plant conforms to the rule of maximal ecological utility when only the simple factors of maximization light energy utilization and minimization of photodestruction are applied. Curves generated by the model showed a good correlation with experimental profiles of carbon fixation in spinach leaf under different light conditions as well with the profiles of Rubisco activity in control and inverted spinach leaves. A hypothesis about light regulation of carbon metabolism across leaves is discussed. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ХЛОРОФИЛЛА В ПЕРИОД ИНДУКЦИИ ФОТОСИНТЕЗА Changes in the spectrum of chlorophyll fluorescence during the induction period of photosynthesis О.Д. Быков, Б.А. Борисов Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, г. Санкт-Петербург Е-mail: obykov@OB2955.spb.edu  íà÷àëå 1930-õ ãã. Õ. Êàóòñêèé è À. Õèðø ïîêàçàëè, ÷òî èíòåíñèâíîñòü ôëóîðåñöåíöèè õëîðîôèëëà (ÔÕ) ó ïðåäâàðèòåëüíî àäàïòèðîâàííîãî ê òåìíîòå ëèñòà ïîñëå âêëþ÷åíèÿ ñâåòà ñíà÷àëà ðåçêî âîçðàñòàåò, çàòåì ïîñòåïåííî ñíèæàåòñÿ. Ýòî ÿâëåíèå, íàçâàííîå «èíäóêöèåé ÔÕ», èëè «ýôôåêòîì Êàóòñêîãî», áûëî è Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 44 îñòàåòñÿ ïðåäìåòîì ìíîãî÷èñëåííûõ èññëåäîâàíèé â ñâÿçè ñ áîëüøèìè èíôîðìàöèîííûìè âîçìîæíîñòÿìè, êîòîðûå îòêðûëèñü ïðè åãî èçó÷åíèè.  äàííîé ðàáîòå ðàññìîòðåí âîïðîñ î êèíåòèêå ìåäëåííîé ôàçû ýôôåêòà Êàóòñêîãî – òîé ôàçû, êîãäà ÔÕ, çàâåðøèâ áûñòðûé ïîäúåì è äîñòèãíóâ ìàêñèìóìà, ñíèæàåòñÿ äî íåêîòîðûõ ïîñòîÿííûõ çíà÷åíèé. Îïûòû ïðîâîäèëè íà îòäåëåííûõ ëèñòüÿõ àêàöèè (Acacia sp.), ïðåäâàðèòåëüíî àäàïòèðîâàííûõ ê òåìíîòå. Ìàòåðèàë ñîáèðàëè çà 1-2 ÷ äî íà÷àëà îïûòîâ è ñîõðàíÿëè â òåìíîòå âî âëàæíîé êàìåðå ïðè òåìïåðàòóðå 20-25 °Ñ. Ñïåêòðû ÔÕ âîçáóæäàëè ñâåòîäèîäîì ìàðêè ETG-5UV400-15 c ìàêñèìóìîì èçëó÷åíèÿ ïðè 407 íì (ÑÄ407) è ðåãèñòðèðîâàëè ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîííîãî ñïåêòðîìåòðà S2000 ôèðìû Ocean Optics, ñîåäèíåííîãî ñ ïåðñîíàëüíûì êîìïüþòåðîì. Äëÿ èçó÷åíèÿ êèíåòèêè èíäóêöèè ÔÕ ñïåêòðû ðåãèñòðèðîâàëè ÷åðåç îïðåäåëåííûå èíòåðâàëû âðåìåíè (0-1, 10, 20, 30, ... 180 ñ) ïîñëå âêëþ÷åíèÿ ÑÄ-407. Ñïåêòðàëüíûå êðèâûå ÔÕ àíàëèçèðîâàëè, ñòðîÿ çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ôëóîðåñöåíöèè ïðè îïðåäåëåííûõ äëèíàõ âîëí îò âðåìåíè ñ ìîìåíòà âîçáóæäåíèÿ ÔÕ, îïðåäåëÿÿ ôóíêöèîíàëüíûé õàðàêòåð ýòîé çàâèñèìîñòè è âåëè÷èíó ñîîòâåòñòâóþùèõ ïàðàìåòðîâ. Íà îñíîâàíèè àíàëèçà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ áûëè ïîëó÷åíû ñëåäóþùèå ðåçóëüòàòû: 1) ýôôåêò Êàóòñêîãî â ìåäëåííîé ôàçå èíäóêöèè âûðàæàëñÿ â âèäå «ñæàòèÿ» ñïåêòðà ÔÕ ïî èíòåíñèâíîñòè èçëó÷åíèÿ ñ ýêñïîíåíöèàëüíûì ïðèáëèæåíèåì åãî ê ñòàöèîíàðíîìó ñîñòîÿíèþ ñ ïîñòîÿííîé âðåìåíè (t) 10-20 ñ. Ôóíêöèè, îïèñûâàþùèå ìåäëåííóþ ôàçó ýôôåêòà Êàóòñêîãî, èìåëè ñëåäóþùèé âèä: At = As + (A0 – As) exp(–t/t), (1) Bt = Bs + (B0 – Bs) exp(–t/t), (2) ãäå – At è Bt-èíòåíñèâíîñòü ÔÕ ïðè 685 íì è 735 íì ñîîòâåòñòâåííî â ìîìåíò âðåìåíè t; A0 è B0 -èíòåíñèâíîñòü ÔÕ â ìîìåíò çàâåðøåíèÿ áûñòðîé ôàçû è íà÷àëüíûé ìîìåíò âðåìåíè ìåäëåííîé ôàçû èíäóêöèè (t = 0-1 c); As è Bs – ñòàöèîíàðíûå çíà÷åíèÿ (steady state) ÔÕ; 2) ê ìîìåíòó óñòàíîâëåíèÿ ñòàöèîíàðíîãî ñïåêòðà ÔÕ ïîñòóïëåíèå ýíåðãèè íà âåðõíèé ñèíãëåòíûé óðîâåíü õëîðîôèëëà ïðè 685 íì áûëî â ïîëòîðà ðàçà áîëüøå, ÷åì ïðè 735 íì. Ýòîò âûâîä ÿâëÿëñÿ îòðàæåíèåì ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, ñîãëàñíî êîòîðûì îòíîøåíèå As/Bs = 1.47 ± 0.03. 3) ýíåðãèÿ, ðàñõîäóåìàÿ íà ôîòîõèìè÷åñêèå ïðîöåññû ôîòîñèíòåçà PAt è PBt è îïðåäåëÿåìàÿ ðàçíîñòüþ ìåæäó ìàêñèìàëüíûì çíà÷åíèåì ÔÕ ïðè äàííîé äëèíå âîëíû è òåêóùåé âåëè÷èíîé ÔÕ, çàâèñèò îò äëèíû âîëíû è ìîìåíòà âðåìåíè èíäóêöèîííîãî ïåðèîäà (t) è ìîæåò áûòü âûðàæåíà ñëåäóþùèìè óðàâíåíèÿìè: Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 45 PAt = (A0 – AS) (1 – exp(–t/t)), (3) PBt = (B0 – BS) (1 – exp(–t/t)). (4) Êàê ñëåäñòâèå ýòîãî, 4) ñîîòíîøåíèå ýíåðãèè, ðàñõîäóåìîé íà ôîòîõèìè÷åñêèå ïðîöåññû ôîòîñèíòåçà è íà ÔÕ, çàâèñèò îò äëèíû âîëíû è ìîìåíòà âðåìåíè èíäóêöèîííîãî ïåðèîäà.  ñòàöèîíàðíîì ñîñòîÿíèè ÔÕ ïðè 685 íì â íàøèõ îïûòàõ îíî áûëî ðàâíî 5.9, ïðè 735 íì – 3.4. ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ДЫХАНИЯ РАННЕВЕСЕННИХ ЭФЕМЕРОИДОВ В ПЕРИОД ИХ АКТИВНОГО РОСТА И СТАРЕНИЯ Temperature dependance of respiration of early spring ephemerals during their active growth and growing old О.Д. Быков Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, г. Санкт-Петербург Е-mail: obykov@OB2955.spb.edu Èíôîðìàöèÿ î òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè äûõàíèÿ (ÒÇÄ) ðàííåâåñåííèõ ýôåìåðîèäîâ ñêóäíà è îòðûâî÷íà. Ñèñòåìàòè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ â ýòîé îáëàñòè îòñóòñòâóþò. Ìåæäó òåì, äàííûå î ÒÇÄ ðàííåâåñåííèõ ýôåìåðîèäîâ ïðåäñòàâëÿþò íåñîìíåííûé èíòåðåñ â ñèëó òîãî, ÷òî ïåðèîä âåãåòàöèè ýòèõ ðàñòåíèé êîðîòîê è ïðîèñõîäèò íà ôîíå ñóùåñòâåííûõ òåìïåðàòóðíûõ è ñâåòîâûõ ïåðåïàäîâ. Îí ñîïðîâîæäàåòñÿ çíà÷èòåëüíûìè èçìåíåíèÿìè ôèçèîëîãè÷åñêèõ, àíàòîìè÷åñêèõ è öèòîëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ðàñòåíèé. Î÷åâèäíî, ýòî òðåáóåò íàïðÿæåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî îáìåíà è, ñëåäîâàòåëüíî, âûñîêîãî óðîâíÿ ôîòîñèíòåçà, äûõàíèÿ, òðàíñïîðòà âåùåñòâ.  äàííîé ðàáîòå ñòîÿëà çàäà÷à âûÿñíèòü îáùèå ÷åðòû è âèäîâûå îñîáåííîñòè ÒÇÄ ëèñòüåâ ðàííåâåñåííèõ ýôåìåðîèäîâ â ïåðèîä èõ àêòèâíîãî ðîñòà è ñòàðåíèÿ. Îïûòû ïðîâîäèëè íà ðàñòåíèÿõ, ïðîèçðàñòàþùèõ íà òåððèòîðèè Áîòàíè÷åñêîãî ñàäà ã. Ñàíêò-Ïåòåðáóðã. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ÒÇÄ ïðèìåíÿëè ìåòîäèêó è àïïàðàòóðó, îñíîâàííóþ íà ðåãèñòðàöèè äûõàíèÿ ïî âûäåëåíèþ ÑÎ2 ïðè íåïðåðûâíî ïîâûøàþùåéñÿ òåìïåðàòóðå â çàäàííîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð. Îñîáåííîñòè èçìåíåíèÿ ÒÇÄ â ïåðèîä âåãåòàöèè ðàñòåíèé èçó÷àëè ïóòåì ñðàâíèòåëüíîãî àíàëèçà êîëè÷åñòâåííûõ ïàðàìåòðîâ ÒÇÄ. Òàêèì æå ïóòåì ðåøàëè âîïðîñ îá îáùíîñòè è âîçìîæíûõ ãåíîòèïè÷åñêèõ ðàçëè÷èÿõ ÒÇÄ îáúåêòîâ èññëåäîâàíèÿ. Îïûòû ïðîâîäèëè íà òðåõ ðàííåâåñåííèõ ýôåìåðîèäàõ: ïðîëåñêè ñèáèðñêîé (Scilla sibirica Haw.), õèîíîäîêñû ëþöèëèè (Chionodoxa luciliae Boiss.) è ÷èñòÿêà âåñåííåãî (Ficaria verna Huds.). Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 46  Ñàíêò-Ïåòåðáóðãå è â Ëåíèíãðàäñêîé îáëàñòè ðàñòåíèÿ ïîÿâëÿþòñÿ èç-ïîä ñíåãà â ïåðâîé-âòîðîé äåêàäå àïðåëÿ, áûñòðî ðàñòóò è çàâåðøàþò ñâîé âåãåòàöèîííûé ïåðèîä âî âòîðîé-òðåòüåé äåêàäå ìàÿ.  ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ áûëà ïðîñëåæåíà äèíàìèêà ÒÇÄ â ïåðèîä âåãåòàöèè ðàñòåíèé. Ìàêñèìàëüíûå âåëè÷èíû äûõàíèÿ ó âñåõ îáúåêòîâ èññëåäîâàíèÿ íàáëþäàëèñü ó ïåðâûõ èíòåíñèâíî ðàñòóùèõ ëèñòüåâ, ñðåäíèå âåëè÷èíû – â ôàçó öâåòåíèÿ ðàñòåíèé, êîãäà ëèñòüÿ ïðèáëèæàëèñü ê çàâåðøåíèþ ðîñòà, ìèíèìàëüíûå – â ôàçó ïëîäîíîøåíèÿ, êîãäà ëèñòüÿ ïîñòåïåííî îòìèðàëè. Òàê, íàïðèìåð, ó Scilla sibirica äûõàíèå ïðè 20 °Ñ 12, 18, 26 àïðåëÿ è 6 ìàÿ õàðàêòåðèçîâàëîñü âåëè÷èíàìè – 3.4, 3.0, 2.5 è 1.8 ìã ÑÎ2 ã–1ñóõ. ìàññû ÷–1 ñîîòâåòñòâåííî. Ñõîäíàÿ êàðòèíà îñëàáëåíèÿ äûõàíèÿ íà 30-40 % ïî ñðàâíåíèþ ñ ïåðâîíà÷àëüíûìè âåëè÷èíàìè íàáëþäàëàñü è ó áåëîé è áåëî-æåëòîé ÷àñòåé ëèñòüåâ, íàõîäèâøèõñÿ â ïåðèîä ñáîðà ìàòåðèàëà ïîä ñíåãîì è/èëè â çåìëå.  ìåíüøåé ìåðå âî âðåìÿ âåãåòàöèè ðàñòåíèé ïðîèñõîäèëî èçìåíåíèå ôîðìû ÒÇÄ, ÷òî âûðàæàëîñü â îòíîñèòåëüíîì ïîñòîÿíñòâå âåëè÷èí äûõàíèÿ â ïðîöåíòíîì âûðàæåíèè îò ìàêñèìàëüíîé âåëè÷èíû äëÿ äàííîé òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè. Ñðàâíåíèå ôîðìû ÒÇÄ çåëåíîé è áåëîé ÷àñòè ëèñòà ïîçâîëèëî óñòàíîâèòü ñóùåñòâåííûå ðàçëè÷èÿ ìåæäó íèìè. Äëÿ çåëåíîé ÷àñòè ëèñòà áûë õàðàêòåðåí ìàêñèìóì äûõàíèÿ â ðàéîíå 55 °Ñ; äëÿ áåëîé ÷àñòè îí áûë âûðàæåí ñëàáåå è ïî âåëè÷èíå ìàëî îòëè÷àëñÿ îò äûõàíèÿ ïðè 40 °Ñ. Âèäîâàÿ ïðèíàäëåæíîñòü ðàñòåíèé îïðåäåëåííûì îáðàçîì ñêàçàëàñü íà êîëè÷åñòâåííûõ ïîêàçàòåëÿõ è ôîðìå êðèâîé ÒÇÄ. Ýòî âûðàçèëîñü â ðàçëè÷èÿõ êàê àáñîëþòíûõ, òàê è îòíîñèòåëüíûõ âåëè÷èí äûõàíèÿ, à òàêæå ïîêàçàòåëåé èõ èçìåíåíèÿ ñ òåìïåðàòóðîé – òåìïåðàòóðíîãî êîýôôèöèåíòà Q10 è ýíåðãèè àêòèâàöèè. Ðàñ÷åò ýíåðãèè àêòèâàöèè äûõàíèÿ Å â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð 20-65 °Ñ âûÿâèë åãî íåïîñòîÿíñòâî è çàâèñèìîñòü îò âûáðàííîãî èíòåðâàëà òåìïåðàòóð. Âèäîâûå ðàçëè÷èÿ â âåëè÷èíå Å ñèëüíåå âñåãî ïðîÿâëÿëèñü íà ó÷àñòêå íà÷àëüíîãî òåìïåðàòóðíîãî ðîñòà äûõàíèÿ (èíòåðâàë 20-30 °Ñ); â øèðîêîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð (20-50 °Ñ) îíè áûëè ìåíåå çàìåòíû. Òàê, íàïðèìåð, â íà÷àëå âåãåòàöèîííîãî ïåðèîäà ðàñòåíèé ýíåðãèÿ àêòèâàöèè äûõàíèÿ ïî ÑÎ2 â èíòåðâàëå 20-30 °Ñ ñîñòàâëÿëà äëÿ ïðîëåñêè ñèáèðñêîé, õèîíîäîêñû ëþöèëèè è ÷èñòÿêà âåñåííåãî îêðóãëåííî äî öåëîãî 13, 8 è 11 êêàë ìîëü–1ãðàä–1 ñîîòâåòñòâåííî, â êîíöå âåãåòàöèè – 5, 7 è 9 êêàë ìîëü–1ãðàä–1.  ñðàâíåíèè ñ ýòèìè öèôðàìè ýíåðãèÿ àêòèâàöèè äûõàíèÿ â èíòåðâàëå 20-50 °Ñ â íà÷àëå âåãåòàöèè áûëà ñîîòâåòñòâåííî 8, 8 è 6 êêàë ìîëü –1ãðàä–1, â êîíöå âåãåòàöèè ðàñòåíèé – 8, 8 è 8 êêàë ìîëü–1ãðàä–1. Настоящая работа частично была поддержана грантом Научной программы Санкт-Петербургского научного центра РАН 2006 г. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 47 СИМБИОТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА TN5-МУТАНТОВ BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM 646 Symbiotic properties of Tn5-mutants of Bradyrhizobium japonicum 646 V.M. Vasyliuk, S.M. Malichenko, V.K. Datsenko, S.Ya. Kots Institute of Plant Physiology and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev E-mail: vasyliukv@mail.ru The method of transposon mutagenesis was used for selection of the nodule bacteria with different effectiveness. This method is based on the possibility of transposons to build into the gene, inactivate it and cause single genetic changes. The symbiotic properties of the system created by soybean (Glycine max (L.) Merr.) and fifty Tn5mutants of Bradyrhzobium japonicum 646 were studied in pot and field experiments. The nitrogen fixing activity was increased by inoculation with two Tn5-mutants (21-2 and 9-1) in comparison with control strain B. japonicum 646. Inoculation of plants by 21-2 and 17-2 Tn5-mutants enhanced grain yield on 16.6 % and 14.36 % respectively. Some transposants (107 and 113) had high virulence, but they had lowest nitrogen fixing activity. Inoculation of soybean Tn5-mutants 107 and 113 decreased yield on 17.2 % and 61.9 % in comparison with standard strain B. japonicum 634b. All investigated Tn5-mutants differenced on symbiotic properties. They will be used in the study of their role in the soybean physiological processes and symbiosis with Tn5-mutants. ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ ТРАНСПОРТА ВЕЩЕСТВ ПО ПЛАЗМОДЕСМАМ В ПРОЦЕССЕ ЗАГРУЗКИ ФЛОЭМЫ У ДВУХ ВИДОВ СЕМ. SCROPHULARIACEAE Phloem loading and driving forces for symplastic flow via plasmodesmata as studied in two Scrophulariaceae species О.В. Войцеховская1, 2, O. Koroleva 3, Д.Р. Баташев 2, C. Knop 1, D. Tomos 3, Ю.В. Гамалей2, H.-W. Heldt 1, G. Lohaus1 1 University of Goettingen, Goettingen 2 Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, г. Санкт-Петербург 3 Bangor University, Bangor Çàãðóçêà ôëîýìû ïðåäïîëàãàåò ïåðåíîñ ñàõàðîâ èç ìåñò ñ èõ íèçêîé êîíöåíòðàöèåé – êëåòîê ìåçîôèëëà – â òðàíñïîðòíîå ðóñëî ôëîýìû, ãäå êîíöåíòðàöèè ñàõàðîâ ìàêñèìàëüíî âûñîêè. Ó ñèìïëàñòíîé ãðóïïû ðàñòåíèé êëåòêè ìåçîôèëëà è ôëîýìû ñîåäèíåíû Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 48 ïëàçìîäåñìàìè (Ãàìàëåé, 1990), è ìîæíî áûëî áû îæèäàòü âûðàâíèâàíèÿ êîíöåíòðàöèé ìåòàáîëèòîâ âî ôëîýìå è ìåçîôèëëå. Îäíàêî ýòîãî íå ïðîèñõîäèò. Äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè îáùåïðèíÿòîé ìîäåëüþ, îïèñûâàþùåé ñèìïëàñòíóþ çàãðóçêó ôëîýìû, áûëà ìîäåëü «ïîëèìåðèçàöèîííîé ëîâóøêè» (Turgeon, 1996). Ñîãëàñíî ýòîé ìîäåëè, ïðîöåññ çàãðóçêè ôëîýìû ñàõàðàìè ó ñèìïëàñòíûõ ðàñòåíèé îñíîâàí íà äèôôóçèè ñàõàðîçû ïî ïëàçìîäåñìàì èç öèòîïëàçìû êëåòîê ìåçîôèëëà â êëåòêè ôëîýìû ïî ãðàäèåíòó êîíöåíòðàöèè.  êëåòêàõ ôëîýìû ñàõàðîçà ïîäâåðãàåòñÿ ãàëàêòîçèëèðîâàíèþ, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ñèíòåçèðóþòñÿ äðóãèå òðàíñïîðòíûå ôîðìû óãëåâîäîâ – òðè- è òåòðàñàõàðèäû ðàôèíîçíîãî ðÿäà. Èõ ðàçìåð ïðåâûøàåò ðàçìåð ìîëåêóëû ñàõàðîçû, è ïîýòîìó, ñîãëàñíî ìîäåëè, ðàôèíîçíûå îëèãîñàõàðèäû íå ìîãóò äèôôóíäèðîâàòü ïî ïëàçìîäåñìàì â ìåçîôèëë.  ðåçóëüòàòå ðàñõîäîâàíèÿ ñàõàðîçû âî âðåìÿ ñèíòåçà ðàôèíîçíûõ îëèãîñàõàðèäîâ äîëæåí ñîçäàâàòüñÿ êîíöåíòðàöèîííûé ãðàäèåíò, îáåñïå÷èâàþùèé ïåðåìåùåíèå ñàõàðîçû èç ìåçîôèëëà, ãäå îíà îáðàçóåòñÿ â õîäå ôîòîñèíòåçà, âî ôëîýìó ïóòåì äèôôóçèè. Äëÿ ïðîâåðêè ìîäåëè òðåáîâàëîñü îöåíèòü êîíöåíòðàöèè ñàõàðîâ âî ôëîýìå è â ñóáêëåòî÷íûõ êîìïàðòìåíòàõ êëåòîê ìåçîôèëëà ëèñòà ñèìïëàñòíûõ ðàñòåíèé. Äëÿ ýòîãî áûë èñïîëüçîâàí ìåòîä íåâîäíîãî ôðàêöèîíèðîâàíèÿ ðàñòèòåëüíûõ êëåòîê. Êðîìå òîãî, ïðèìåíåíèå êîìïëåêñà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ìåòîäèê (àíàëèç ôëîýìíîãî ýêñóäàòà ñ ïîìîùüþ ëàçåðíîé ñòèëåêòîìèè òëåé; èçìåðåíèå êîíöåíòðàöèé ìåòàáîëèòîâ â îòäåëüíûõ êëåòêàõ ëèñòà ìåòîäîì single cell sampling; èçìåðåíèå îñìîòè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà îòäåëüíûõ êëåòîê ëèñòà ìåòîäîì ïèêîëèòðîâîé îñìîìåòðèè; òðàíñìèññèîííàÿ ýëåêòðîííàÿ ìèêðîñêîïèÿ) ïîçâîëèëî ïîëó÷èòü äàííûå î êîíöåíòðàöèîííûõ è îñìîòè÷åñêèõ ãðàäèåíòàõ äëÿ òêàíåé è ñóáêëåòî÷íûõ êîìïàðòìåíòîâ ëèñòüåâ èññëåäîâàííûõ íàìè äâóõ âèäîâ ñåì. Scrophulariaceae ñ ðàçëè÷íîé ñòðóêòóðîé êëåòêî-ñïóòíèêîâ – Alonsoa meridionalis è Asarina barclaiana. Ó A. meridionalis êëåòêè-ñïóòíèêè ôëîýìíûõ îêîí÷àíèé ïðåäñòàâëåíû òèïîì «ïðîìåæóòî÷íûå êëåòêè» (intermediary cells). Ýòè êëåòêè îáëàäàþò ìíîãî÷èñëåííûìè ïëàçìîäåñìàìè, îáúåäèíåííûìè â ïëàçìîäåñìåííûå ïîëÿ, êîòîðûå ñîåäèíÿþò èõ ñ ïðèëåæàùèìè êëåòêàìè ìåçîôèëëà. Âî ôëîýìíûõ îêîí÷àíèÿõ A. barclaiana èìååòñÿ äâà ñòðóêòóðíûõ òèïà êëåòîê-ñïóòíèêîâ: «ìîäèôèöèðîâàííûå ïðîìåæóòî÷íûå êëåòêè» (modified intermediary cells) è «ïåðåäàòî÷íûå êëåòêè» (transfer cells). Ïåðâûé òèï õàðàêòåðèçóåòñÿ íàëè÷èåì íåáîëüøèõ ïëàçìîäåñìåííûõ ïîëåé, à òàêæå íåìíîãî÷èñëåííûõ ïðîòóáåðàíöåâ êëåòî÷íîé îáîëî÷êè, ÷òî óâåëè÷èâàåò ïîâåðõíîñòü êîíòàêòà êëåòîê ñ àïîïëàñòîì.  êëåòêàõ âòîðîãî òèïà ïëàçìîäåñìû ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóþò, íî ïðîòóáåðàíöû êëåòî÷íîé îáîëî÷êè ñèëüíî ðàçâèòû. Ïîëó÷åííûå äàííûå ïîêàçàëè, ÷òî â äâóõ èçó÷åííûõ ðàñòåíè- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 49 ÿõ êîíöåíòðàöèÿ ñàõàðîçû âî ôëîýìå âûøå, ÷åì â ìåçîôèëëå, è, òàêèì îáðàçîì, ïðåäñêàçàííàÿ â ìîäåëè ïîëèìåðèçàöèîííîé ëîâóøêè äèôôóçèÿ ñàõàðîçû èç ìåçîôèëëà âî ôëîýìó íå ìîæåò èìåòü ìåñòî (Voitsekhovskaja et al., 2006). Íàìè ïðåäëîæåíà èíàÿ ìîäåëü çàãðóçêè ôëîýìû ïî ñèìïëàñòó, ñîãëàñíî êîòîðîé äâèæóùåé ñèëîé äëÿ ñèìïëàñòíîãî ïåðåíîñà âåùåñòâ ìåæäó ôëîýìîé è ìåçîôèëëîì ìîæåò áûòü ãðàäèåíò âîäíîãî ïîòåíöèàëà ìåæäó ýòèìè òêàíÿìè, à ìåõàíèçì ïåðåíîñà – íå äèôôóçèÿ, à ìàññîâûé òîê. Ðåãóëÿòîðîì îòêðûòèÿ è çàêðûòèÿ ïëàçìîäåñì âûñòóïàåò òóðãîðíàÿ êîìïîíåíòà âîäíîãî ïîòåíöèàëà. Ýòî ñîãëàñóåòñÿ ñ èìåþùèìèñÿ â ëèòåðàòóðå äàííûìè î ðåãóëÿöèè îòêðûâàíèÿ è çàêðûâàíèÿ ïëàçìîäåñì ãðàäèåíòàìè òóðãîðíîãî äàâëåíèÿ â ñîåäèíåííûõ ïëàçìîäåñìàìè êîìïàðòìåíòàõ (Oparka and Prior, 1992). Ïðåäëîæåííàÿ ìîäåëü íóæäàåòñÿ â äàëüíåéøåì óòî÷íåíèè, îäíàêî îíà ÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííûì øàãîì â ïîíèìàíèè òîãî, êàê îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðîöåññ çàãðóçêè ôëîýìû àññèìèëÿòàìè ó ñèìïëàñòíûõ ðàñòåíèé, à òàêæå ìåõàíèçìîâ ìåæêëåòî÷íîãî îáìåíà ìîëåêóëàìè ÷åðåç ïðèðîäíûå íàíîñòðóêòóðû, êîòîðûìè ÿâëÿþòñÿ ïëàçìîäåñìû ðàñòèòåëüíûõ êëåòîê. ИОНООБМЕННЫЕ СВОЙСТВА КЛЕТОЧНЫХ СТЕНОК ТКАНЕЙ И ОРГАНОВ BETULA PENDULA ROTH Ion exchange properties of Betula pendula roth different tissues cell walls Н.А. Галибина 1, Е.Н. Теребова2 Институт леса Карельского НЦ РАН, г. Петрозаводск Е-mail: ngalibina@sampo.ru 2 Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск 1  ðàáîòå ìåòîäîì ïîòåíöèîìåòðè÷åñêîãî àíàëèçà èçó÷åíû íàáóõàíèå è èîíîîáìåííûå ñâîéñòâà êëåòî÷íûõ ñòåíîê òêàíåé ñòâîëà Betula pendula Roth. Ïðîàíàëèçèðîâàíû ôåëëîäåðìà, êàìåíèñòûå êëåòêè, ëóá, äðåâåñèíà êàðåëüñêîé áåðåçû (Betula pendula var. carelica) è îáû÷íîé áåðåçû ïîâèñëîé (Betula pendula var. pendula). Ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà êëåòî÷íûõ ñòåíîê îáñóæäàþòñÿ â ñîâîêóïíîñòè ñ äàííûìè îá àíàòîìè÷åñêîì ñòðîåíèè òêàíåé.  çàâèñèìîñòè îò ôóíêöèîíàëüíîé ñïåöèàëèçàöèè êëåòîê ñòðóêòóðà êëåòî÷íîé îáîëî÷êè, à ñëåäîâàòåëüíî, è åå ñïîñîáíîñòü ê íàáóõàíèþ èçìåíÿþòñÿ.  ëóáå êîýôôèöèåíò íàáóõàíèÿ (Ê íàá.) êëåòî÷íûõ ñòåíîê áûë íàèáîëüøèì è ìåíÿëñÿ â äèàïàçîíå ðÍ 2-12 îò 1.2 äî 7.6 ãÍ2Î/ãDWcw (ã âîäû íà ã ñóõîé ìàññû êëåòî÷íûõ ñòåíîê) ó êàðåëüñêîé è îò 1.7 äî 10.5 ãÍ2Î/ãDWcw ó ïîâèñëîé áåðåçû. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 50 Çíà÷åíèå Ê íàá. äëÿ êëåòî÷íûõ ñòåíîê ôåëëîäåðìû ñîñòàâèëî 1.34.6 ãÍ2Î/ãDWcw è 1.7-3.5 ãÍ2Î/ãDWcw äëÿ êàðåëüñêîé è ïîâèñëîé áåðåç ñîîòâåòñòâåííî.  äðåâåñèíå Betula pendula var. carelica è Betula pendula var. pendula Ê íàá. ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíÿëñÿ â äèàïàçîíå ðÍ 2-12. Ìàêñèìàëüíîå åãî çíà÷åíèå äëÿ êàðåëüñêîé áåðåçû ñîñòàâèëî 1.2 ãÍ2Î/ãDWcw, ÷òî ïî÷òè â äâà ðàçà ìåíüøå ÷åì ó ïîâèñëîé. Íàáóõàíèå êëåòî÷íûõ ñòåíîê îïðåäåëÿåò èõ ãèäðàâëè÷åñêóþ ïðîâîäèìîñòü.  çàâèñèìîñòè îò ñòåïåíè îäðåâåñíåíèÿ êëåòî÷íûõ ñòåíîê îíè ìîãóò èëè ïîëíîñòüþ èñêëþ÷àòüñÿ èç òðàíñïîðòà âåùåñòâ èëè ÷àñòè÷íî ó÷àñòâîâàòü â äàííîì ïðîöåññå. Îñîáåííî àêòóàëüíà ýòà ïðîáëåìà äëÿ äðåâåñèíû êàðåëüñêîé áåðåçû, â êîòîðîé, â îòëè÷èå îò îáû÷íîé áåðåçû ïîâèñëîé, ñèëüíî óìåíüøåíî ÷èñëî âûñîêîñïåöèàëèçèðîâàííûõ ïðîâîäÿùèõ ýëåìåíòîâ – ñîñóäîâ êñèëåìû. Áîëåå òîãî, ýòè ñîñóäû íàìíîãî ìåíüøåãî äèàìåòðà è äëèíû, ïî ñðàâíåíèþ ñ íîðìîé, è, êàê è ïðî÷èå ñòðóêòóðíûå ýëåìåíòû óçîð÷àòîé äðåâåñèíû, èìåþò ñâèëåâàòîå ñòðîåíèå. Íàáóõàíèå êëåòî÷íûõ ñòåíîê òåñíî ñâÿçàíî ñ èõ èîíîîáìåííûìè ñâîéñòâàìè. Ïîëó÷åíî, ÷òî èîíîîáìåííûå ñâîéñòâà êëåòî÷íûõ ñòåíîê âñåõ èçó÷åííûõ òêàíåé îïðåäåëÿþòñÿ íàëè÷èåì â èõ ñîñòàâå ÷åòûðåõ òèïîâ ôóíêöèîíàëüíûõ ãðóïï, äëÿ êàæäîé èç êîòîðûõ ðàññ÷èòàíû çíà÷åíèÿ êîíñòàíò èîíèçàöèè (ðÊ à). Ýòî àíèîíîîáìåííûå àìèäíûå ãðóïïû (ðÊà = 3,1 ± 0,4) è òðè êàòèîíîîáìåííûå ãðóïïû: a-D-ïîëèãàëàêòóðîíîâîé êèñëîòû (ðÊà = 4.6±0.3), êàðáîêñèëüíûå ãðóïïû, íå îòíîñÿùèåñÿ ê a-D-ïîëèãàëàêòóðîíîâîé êèñëîòå (ðÊà = 7.7±0.2), è ôåíîëüíûå ãðóïïû (ðÊà = 9.6± 0.2).Ïîêàçàíî, ÷òî íàèáîëüøåå ñóììàðíîå ñîäåðæàíèå ôóíêöèîíàëüíûõ ãðóïï â ñòðóêòóðå êëåòî÷íûõ ñòåíîê õàðàêòåðíî äëÿ ëóáà è ôåëëîäåðìû îáîèõ ôîðì áåðåç.  ëóáå ýòî óâåëè÷åíèå îáóñëîâëåíî êàðáîêñèëüíûìè è ôåíîëüíûìè ãðóïïàìè.  êëåòî÷íîé ñòåíêå ëóáà ïîâèñëîé áåðåçû îòìå÷åíî áîëüøåå êîëè÷åñòâî ôåíîëüíûõ ãðóïï, ïî ñðàâíåíèþ ñ êàðåëüñêîé. Äðåâåñèíà Betula pendula Roth. îòëè÷àåòñÿ îò îñòàëüíûõ òêàíåé ìåíüøèì êîëè÷åñòâîì èîíîîáìåííûõ ãðóïï â êëåòî÷íûõ ñòåíêàõ, ïðè ýòîì ó ïîâèñëîé áåðåçû, ïî ñðàâíåíèþ ñ êàðåëüñêîé, èõ çíà÷åíèå â ïîëòîðà ðàçà ìåíüøå. Ïðè ôèçèîëîãè÷åñêèõ óñëîâèÿõ (ðÍ 5.0-8.0) ôåíîëüíûå ãðóïïû íå ïðèíèìàþò ó÷àñòèÿ â èîíîîáìåííûõ ðåàêöèÿõ, îíè âñåãäà çàêðûòû. Èìåííî óâåëè÷åíèå êàðáîêñèëüíûõ ãðóïï ñïîñîáñòâóåò âîçðàñòàíèþ èîíîîáìåííîé ñïîñîáíîñòè êëåòî÷íîé ñòåíêè. Äàííûå îá îáùåì ñîäåðæàíèå ôåíîëüíûõ ãðóïï âìåñòå ñ äàííûìè îá ýëåìåíòíîì ñîñòàâå êëåòî÷íûõ ñòåíîê ïîçâîëÿþò êîëè÷åñòâåííî îöåíèòü ñòåïåíü ëèãíèôèêàöèè êëåòî÷íûõ îáîëî÷åê è ñäåëàòü âûâîä îá åå èçìåíåíèè, êàê ó ðàçíûõ òêàíåé, òàê è ó ðàçíûõ ôîðì ðàñòåíèé. Âûñêàçàíà ãèïîòåçà, ÷òî èçìåíåíèÿ ñòðóêòóðû è õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà êëåòî÷íûõ ñòåíîê, îáóñëîâëåííûå äâèæåíèåì ìåòàáîëèòîâ, âîäû, èîíîâ, âëèÿþò íà õàðàêòåðèñòèêè êëåòî÷íûõ ñòåíîê Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 51 äðåâåñèíû è êîðû, â ÷àñòíîñòè, íà èõ ó÷àñòèå â ïðîöåññàõ òðàíñïîðòà. ФОРМИРОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ КЛЕТОЧНЫХ СТЕНОК Secondary cell wall formation Т.А. Горшкова Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, г. Казань Е-mail: gorshkova@mail.knc.ru Êàæäûé èç ïðèìåðíî 40 òèïîâ êëåòîê, èçâåñòíûõ ó ðàñòåíèé, ìîæåò áûòü èäåíòèôèöèðîâàí ïî ñïåöèôè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì êëåòî÷íîé ñòåíêè, ÷òî ïîä÷åðêèâàåò âàæíîñòü ýòîãî êîìïàðòìåíòà äëÿ ôóíêöèîíèðîâàíèÿ êëåòêè. Òåì íå ìåíåå, îòíîøåíèå ê êëåòî÷íîé ñòåíêå êàê ê «äåðåâÿííîìó ÿùèêó» ïðîñóùåñòâîâàëî äîñòàòî÷íî äîëãî. Ïîäîáíûå ïðåäñòàâëåíèÿ, êîòîðûå, êîíå÷íî, çàòîðìîçèëè èññëåäîâàíèå ðàñòèòåëüíîé êëåòî÷íîé ñòåíêè, óñóãóáëÿþòñÿ ìåòîäè÷åñêèìè ñëîæíîñòÿìè åå èçó÷åíèÿ. Äàæå âûäåëåíèå è àíàëèç êîìïîíåíòîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè òðåáóþò ìåòîäîâ, áîëåå èçîùðåííûõ, ÷åì ïðè àíàëèçå äðóãèõ áèîïîëèìåðîâ, ïîñêîëüêó è ïîëèñàõàðèäû, è ëèãíèí îòëè÷àþòñÿ îñîáûì ðàçíîîáðàçèåì òèïîâ ñâÿçåé è çàìûñëîâàòîñòüþ ñòðîåíèÿ. Åùå ñëîæíåå ñèòóàöèÿ ñ èçó÷åíèåì ñèíòåçà ïîëèñàõàðèäîâ è ôîðìèðîâàíèåì íàäìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðû êëåòî÷íîé ñòåíêè. Ñðåäè ïîäõîäîâ, êîòîðûå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû ïðè èçó÷åíèè ýòèõ ïðîöåññîâ, – ñîïîñòàâëåíèå áèîãåíåçà êëåòî÷íûõ ñòåíîê ñ êàðäèíàëüíî îòëè÷íûìè õàðàêòåðèñòèêàìè; ê èõ ÷èñëó îòíîñÿòñÿ äâà òèïà âòîðè÷íûõ êëåòî÷íûõ ñòåíîê. Íàèáîëåå èçâåñòíûé òèï âòîðè÷íîé êëåòî÷íîé ñòåíêè ïîñòðîåí èç òðåõ îñíîâíûõ ïîëèìåðîâ: öåëëþëîçû, êñèëàíà è ëèãíèíà, ïðèñóòñòâóþùèõ ïðèìåðíî â ðàâíîé ïðîïîðöèè. Òîëùèíà ýòèõ ñòåíîê 2-4 ìêì, â òî âðåìÿ êàê ó ïåðâè÷íûõ ñòåíîê – 0.1-0.4. Ìèêðîôèáðèëëû öåëëþëîçû ðàñïîëîæåíû ïî ñïèðàëè, òàê ÷òî êàæäûé ïîñëåäóþùèé ñëîé íàõîäèòñÿ ïîä óãëîì ê ïðåäûäóùåìó. Îäíîêîðåííûå ñëîâà – êñèëåìà è êñèëàí – äàþò ïðåäñòàâëåíèå î òîì, â êàêèõ òêàíÿõ ðàñïðîñòðàíåíà òàêàÿ êëåòî÷íàÿ ñòåíêà. Èìåííî êëåòî÷íûå ñòåíêè ïîäîáíîãî òèïà ñîñòàâëÿþò îñíîâíóþ ìàññó äðåâåñèíû. Ìåæäó òåì ñóùåñòâóåò ñîâåðøåííî èíîé òèï âòîðè÷íîé êëåòî÷íîé ñòåíêè, êîòîðûé ðåçêî îòëè÷àåòñÿ îò ïåðâîãî ïî ñîñòàâó è ðàñïîëîæåíèþ ìèêðîôèáðèëë. Êñèëàí è ëèãíèí ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ îòñóòñòâóþò (ïîñëåäíèé ìîæåò ïîÿâëÿòüñÿ íà ïîçäíèõ ñòàäèÿõ ðàçâèòèÿ êëåòêè è â íåçíà÷èòåëüíûõ êîëè÷åñòâàõ). Äîëÿ Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 52 öåëëþëîçû ñîñòàâëÿåò äî 85 % îò ñóõîé ìàññû êëåòî÷íîé ñòåíêè. Ïîëèñàõàðèäû ìàòðèêñà ïðåäñòàâëåíû ïåêòèíîâûìè âåùåñòâàìè, ãëþêîìàííàíîì è, âîçìîæíî, êñèëîãëþêàíîì. Îñîáóþ ðîëü â ôîðìèðîâàíèè íàäìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðû èãðàþò ãàëàêòîçîñîäåðæàùèå ïîëèìåðû, â ïåðâóþ î÷åðåäü ãàëàêòàí è àðàáèíîãàëàêòàíîâûå áåëêè. Êëåòî÷íàÿ ñòåíêà òàêîãî òèïà äîñòèãàåò èñêëþ÷èòåëüíîé òîëùèíû – äî 10 ìêì, ïðè ýòîì âñå ìèêðîôèáðèëëû öåëëþëîçû îñíîâíîãî ñëîÿ (S2) ðàñïîëîæåíû ïî÷òè ïàðàëëåëüíî ïðîäîëüíîé îñè êëåòêè. Ïðèñóòñòâóåò äàííàÿ êëåòî÷íàÿ ñòåíêà â òàê íàçûâàåìûõ «æåëàòèíîçíûõ âîëîêíàõ», êîòîðûå õàðàêòåðíû äëÿ ëóáî-âîëîêíèñòûõ êóëüòóð è äðåâåñèíû íàïðÿæåíèÿ. Èññëåäîâàíèå ôîðìèðîâàíèÿ êëåòî÷íûõ ñòåíîê æåëàòèíîçíîãî òèïà ïðîâåäåíî íàìè ñ èñïîëüçîâàíèåì êîìïëåêñà ïîäõîäîâ, âêëþ÷àÿ àíàëèç óëüòðàñòðóêòóðû (â òîì ÷èñëå ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäîâ èììóíîöèòîõèìèè), äèíàìèêè ôîðìèðîâàíèÿ è ïîñòñèíòåòè÷åñêîé ìîäèôèêàöèè êëåòî÷íîé ñòåíêè â pulse-chase ýêñïåðèìåíòàõ ñ èíòàêòíûìè ðàñòåíèÿìè, èçó÷åíèå ñòðóêòóðû òêàíåñïåöèôè÷íûõ ïîëèìåðîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè ñ èñïîëüçîâàíèåì ßÌÐ, MALDI TOF MS è ñïåöèôè÷íûõ ãëèêàíàç, à òàêæå ýêñïðåññèè ãåíîâ â ýêñïåðèìåíòàõ íà îñíîâå ìèêðî÷èïîâ ÄÍÊ. Ñîïîñòàâëåíèå áèîãåíåçà âòîðè÷íûõ êëåòî÷íûõ ñòåíîê ðàçëè÷íûõ òèïîâ áóäåò ïðîâåäåíî â äîêëàäå ñ îáñóæäåíèåì ïðîöåññîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ ñìåíó òèïà ôîðìèðóåìîé êëåòî÷íîé ñòåíêè (ñ ïåðâè÷íîé íà âòîðè÷íóþ èëè ñ êñèëàíîâîé íà ãàëàêòàíîâóþ), ðîëè ïîëèñàõàðèäîâ ìàòðèêñà â îáðàçîâàíèè è îðèåíòàöèè ìèêðîôèáðèëë öåëëþëîçû, ïîñòñèíòåòè÷åñêèõ ìîäèôèêàöèé ïîëèìåðîâ è õàðàêòåðå âçàèìîäåéñòâèÿ èíäèâèäóàëüíûõ êîìïîíåíòîâ ïðè ôîðìèðîâàíèè íàäìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðû êëåòî÷íîé ñòåíêè. РОЛЬ МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ НЕФОСФОРИЛИРУЮЩИХ ПУТЕЙ ТРАНСПОРТА ЭЛЕКТРОНОВ В АДАПТАЦИИ РАСТЕНИЙ К СТРЕССОВЫМ ФАКТОРАМ The role of mitochondrial non-phosphorylative pathways of electron transport in plant adaptation to stress factors О.И. Грабельных, Т.П. Побежимова, А.В. Колесниченко, В.К. Войников Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, г. Иркутск Е-mail: grolga@sifibr.irk.ru Ýíåðãîîáåñïå÷åííîñòü è óñòîé÷èâîñòü ðàñòèòåëüíûõ êëåòîê ê äåéñòâèþ ðàçëè÷íûõ ñòðåññîâûõ ôàêòîðîâ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñÿò îò àäàïòèâíûõ îñîáåííîñòåé ïðîöåññà äûõàíèÿ. Ïîâûøå- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 53 íèå èíòåíñèâíîñòè äûõàíèÿ ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê àäàïòèâíîå äåéñòâèå ïðè óñëîâèè, ÷òî îíî íå ñëèøêîì çíà÷èòåëüíî, â ïðîòèâíîì ñëó÷àå àêòèâèçàöèÿ äûõàíèÿ â êëåòêå ñîïðîâîæäàåòñÿ óâåëè÷åíèåì îáðàçîâàíèÿ àêòèâíûõ ôîðì êèñëîðîäà (ÀÔÊ), êîòîðûå âûçûâàþò ðàçëè÷íûå ïîâðåæäåíèÿ è àïîïòîç. Îäíèì èç ìåõàíèçìîâ ñíèæåíèÿ îáðàçîâàíèÿ ÀÔÊ â óñëîâèÿõ ñòðåññà ÿâëÿåòñÿ àêòèâàöèÿ íåôîñôîðèëèðóþùèõ ïóòåé òðàíñïîðòà ýëåêòðîíîâ ïî äûõàòåëüíîé öåïè ìèòîõîíäðèé, òàêèõ êàê àëüòåðíàòèâíàÿ öèàíèä-ðåçèñòåíòíàÿ îêñèäàçà (ÀÎ), ðàñòèòåëüíûå ðàçîáùàþùèå áåëêè PUMP è ÁÕØ 310 è ðîòåíîí-íå÷óâñòâèòåëüíûå ÍÀÄ(Ô)Í-äåãèäðîãåíàçû.  íàñòîÿùåé ðàáîòå íàìè ïðîâåäåí ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ó÷àñòèÿ íåôîñôîðèëèðóþùèõ ïóòåé òðàíñïîðòà ýëåêòðîíîâ ïðè ôóíêöèîíèðîâàíèè ìèòîõîíäðèé çëàêîâ (îçèìîé ïøåíèöû, êóêóðóçû, ïûðåéíèêà ñèáèðñêîãî) è äâóäîëüíûõ ðàñòåíèé (ãîðîõà, ëþöåðíû, ðåäüêè ìàñëè÷íîé), èçîëèðîâàííûõ èç ïðîðîñòêîâ, ïîäâåðãíóòûõ äåéñòâèþ íèçêîòåìïåðàòóðíîãî è îêèñëèòåëüíîãî ñòðåññîâ. Ïîêàçàíî, ÷òî âêëàä ðàçëè÷íûõ ïóòåé ïåðåíîñà ýëåêòðîíîâ â äûõàíèå ìèòîõîíäðèé, èçîëèðîâàííûõ èç ïðîðîñòêîâ èçó÷åííûõ ðàñòåíèé, â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñèò îò îêèñëÿåìîãî ñóáñòðàòà. Âûÿâëåíî, ÷òî â äûõàíèå ìèòîõîíäðèé çëàêîâ, èçîëèðîâàííûõ èç ïðîðîñòêîâ, íå ïîäâåðãíóòûõ ñòðåññîâûì âîçäåéñòâèÿì, â áîëüøåé ñòåïåíè âíîñèò âêëàä öèòîõðîìíûé ïóòü (ÖÏ) òðàíñïîðòà ýëåêòðîíîâ (íåçàâèñèìî îò ñóáñòðàòà îêèñëåíèÿ), â òî âðåìÿ êàê â äûõàíèå ìèòîõîíäðèé äâóäîëüíûõ ðàñòåíèé – ÀÎ. Îäíàêî ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî åñëè çíà÷èòåëüíóþ àêòèâíîñòü ÀÎ â ìèòîõîíäðèÿõ ãîðîõà íàáëþäàëè ïðè îêèñëåíèè âñåõ ñóáñòðàòîâ, òî â ìèòîõîíäðèÿõ ëþöåðíû è ðåäüêè ìàñëè÷íîé – òîëüêî ïðè îêèñëåíèè ñóêöèíàòà. Êàê îêàçàëîñü, îòëè÷èå â àêòèâíîñòè ÀÎ ìåæäó ìèòîõîíäðèÿìè çëàêîâ è äâóäîëüíûõ â äàëüíåéøåì âëèÿåò íà èõ ðåàêöèþ íà ñòðåññîâîå âîçäåéñòâèå. Òàê, êðàòêîâðåìåííîå (õîëîäîâîé øîê) è äëèòåëüíîå (çàêàëèâàíèå) õîëîäîâîå âîçäåéñòâèå âûçûâàëî â ìèòîõîíäðèÿõ îçèìîé ïøåíèöû, êóêóðóçû è ïûðåéíèêà ñèáèðñêîãî óâåëè÷åíèå âêëàäà â äûõàíèå ÀÎ. Ýòî èçìåíåíèå â ìèòîõîíäðèÿõ îçèìîé ïøåíèöû ïðîÿâëÿëîñü ïðè îêèñëåíèè ìàëàòà è ñóêöèíàòà, òîãäà êàê â ìèòîõîíäðèÿõ ïûðåéíèêà ñèáèðñêîãî – ïðè îêèñëåíèè ìàëàòà è ÍÀÄÍ.  ìèòîõîíäðèÿõ êóêóðóçû óâåëè÷åíèå âêëàäà ÀÎ ïîä äåéñòâèåì õîëîäîâîãî øîêà è çàêàëèâàíèÿ áûëî îòìå÷åíî ïðè îêèñëåíèè âñåõ èçó÷åííûõ ñóáñòðàòîâ.  îòëè÷èå îò ìèòîõîíäðèé çëàêîâ, â ìèòîõîíäðèÿõ ãîðîõà íå îáíàðóæåíî óâåëè÷åíèÿ âêëàäà ÀÎ ïîñëå äåéñòâèÿ íà ïðîðîñòêè õîëîäîâîãî øîêà è çàêàëèâàíèÿ. Àíàëîãè÷íóþ ñèòóàöèþ íàáëþäàëè è â ìèòîõîíäðèÿõ ðåäüêè ìàñëè÷íîé è ëþöåðíû, îêèñëÿþ- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 54 ùèõ ñóêöèíàò, õîòÿ ïðè îêèñëåíèè ìàëàòà ìèòîõîíäðèÿìè ýòèõ êóëüòóð, íàîáîðîò, ïðîèñõîäèëà àêòèâàöèÿ òðàíñïîðòà ýëåêòðîíîâ ÷åðåç ÀÎ. Ïîâûøåíèå ñîäåðæàíèÿ â ìèòîõîíäðèÿõ ëþöåðíû ïðè õîëîäîâîì øîêå è çàêàëèâàíèè ðàçîáùàþùåãî áåëêà PUMP, âîçìîæíî, îáúÿñíÿåò óâåëè÷åíèå òðàíñïîðòà ýëåêòðîíîâ ÷åðåç ÖÏ ïðè îêèñëåíèè ñóêöèíàòà.  ìèòîõîíäðèÿõ çëàêîâ ïðè îêèñëåíèè èìè ìàëàòà äåéñòâóåò ïóòü òðàíñïîðòà ýëåêòðîíîâ, ñâÿçàííûé ñ ôóíêöèîíèðîâàíèåì ðàçîáùàþùåãî áåëêà ÁÕØ 310, àêòèâíîñòü êîòîðîãî îòñóòñòâóåò â ìèòîõîíäðèÿõ äâóäîëüíûõ ðàñòåíèé. Õîëîäîâîé øîê ïðèâîäèë ê óñèëåíèþ âêëàäà ÁÕØ 310 â äûõàíèå ìèòîõîíäðèé îçèìîé ïøåíèöû è ïûðåéíèêà ñèáèðñêîãî, òîãäà êàê çàêàëèâàíèå ñíèæàëî åãî âêëàä ó ïøåíèöû è îñòàâëÿëî íåèçìåííûì ó ïûðåéíèêà ñèáèðñêîãî.  ìèòîõîíäðèÿõ êóêóðóçû âêëàä ÁÕØ 310 êàê ïðè ñòðåññå, òàê è ïðè çàêàëèâàíèè ñíèæàëñÿ. Îáíàðóæåíî ðîòåíîí-íå÷óâñòâèòåëüíîå äûõàíèå â ìèòîõîíäðèÿõ âñåõ èçó÷åííûõ ðàñòåíèé, îäíàêî, êàê îêàçàëîñü, óâåëè÷åíèÿ åãî âêëàäà â îáùåå äûõàíèå ïîä äåéñòâèåì ñòðåññîâûõ ôàêòîðîâ íå ïðîèñõîäèëî. Îêèñëèòåëüíûé ñòðåññ ïðèâîäèë ê çíà÷èòåëüíîìó ïîâûøåíèþ â ìèòîõîíäðèÿõ îçèìîé ïøåíèöû è êóêóðóçû àêòèâíîñòè ÀÎ êàê ïðè îêèñëåíèè ìàëàòà, òàê è ñóêöèíàòà, à â ìèòîõîíäðèÿõ ïûðåéíèêà ñèáèðñêîãî âîçðàñòàíèå àêòèâíîñòè ÀÎ áûëî îáíàðóæåíî òîëüêî ïðè îêèñëåíèè ñóêöèíàòà. Òàêèì îáðàçîì, íàìè îáíàðóæåíû ðàçëè÷èÿ â àêòèâíîñòè àëüòåðíàòèâíîé îêñèäàçû è ðàçîáùàþùèõ áåëêîâ â ìèòîõîíäðèÿõ çëàêîâ è äâóäîëüíûõ ðàñòåíèé. Ïîñêîëüêó èçâåñòíî, ÷òî ôóíêöèÿìè äàííûõ ñèñòåì ÿâëÿþòñÿ òåðìîãåíåç, ðåãóëÿöèÿ îáðàçîâàíèÿ ÀÔÊ è ðåãóëÿöèÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî è ìåòàáîëè÷åñêîãî áàëàíñà, òî ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî óâåëè÷åíèå â ñòðåññîâûõ óñëîâèÿõ òðàíñïîðòà ýëåêòðîíîâ ÷åðåç àëüòåðíàòèâíóþ îêñèäàçó è ðàçîáùàþùèå áåëêè ìîæåò âûñòóïàòü îäíèì èç êîìïîíåíòîâ ìåõàíèçìà àäàïòàöèè ðàñòåíèé. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ РФ (НШ-4812.2006.4), гранта РФФИ (№ 05-04-97231_р_байкал_а) и Фонда содействия отечественной науке. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 55 ВНЕКОРНЕВАЯ ПОДКОРМКА ЛЮПИНА И РАПСА КОМПЛЕКСНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ ЦИНКА И МАРГАНЦА СНИЖАЕТ НАКОПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В РАСТЕНИЯХ И ПОВЫШАЕТ ИХ ПРОДУКТИВНОСТЬ Foliar top dressing of lupine and rape by complex compounds of zinc and manganese decreases the accumulation of radionuclides in plants and raises its productivity В.В. Груша, И.Н. Гудков Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, г. Kиев E-mail: viktor_grush@mail.ru Национальный аграрный университет, г. Kиев E-mail: ingudkov@i.com.ua Îäíèì èç íàèáîëåå ýôôåêòèâíûõ ïðèåìîâ â ïðàêòèêå çåìëåäåëèÿ, ïðèìåíÿåìûõ äëÿ ñíèæåíèÿ óðîâíÿ ðàäèîíóêëèäíîãî çàãðÿçíåíèÿ ïðîäóêöèè ðàñòåíèåâîäñòâà, ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå óäîáðåíèé, â ÷àñòíîñòè, ïîâûøåííûõ äîç ôîñôîðíûõ è êàëèéíûõ, îñíîâíûå ýëåìåíòû êîòîðûõ áëîêèðóþò ïîñòóïëåíèå â ðàñòåíèÿ ñîîòâåòñòâåííî 90Sr è 137Cs. Íàìè áûëî ïîêàçàíî, ÷òî â óñëîâèÿõ Óêðàèíñêîãî Ïîëåñüÿ íà áåäíûõ ïðàêòè÷åñêè íà âñå ìàêðî- è ìèêðîýëåìåíòû ïî÷âàõ, â íàèáîëüøåé ñòåïåíè ïîäâåðãøèõñÿ ðàäèîíóêëèäíîìó çàãðÿçíåíèþ â ðåçóëüòàòå àâàðèè íà ×åðíîáûëüñêîé ÀÝÑ â 1986 ã., äîïîëíèòåëüíûì ïðèåìîì, êîòîðûé ìîæåò ñíèçèòü ïîñòóïëåíèå â ðàñòåíèÿ ýòèõ ðàäèîíóêëèäîâ, ÿâëÿåòñÿ âíåñåíèå ìèêðîýëåìåíòîâ, èç êîòîðûõ íàèáîëåå ýôôåêòèâíûìè îêàçàëèñü öèíê è ìàðãàíåö. Ìèêðîýëåìåíòû, ñ îäíîé ñòîðîíû, ìîãóò íåïîñðåäñòâåííî âûñòóïàòü â êà÷åñòâå àíòàãîíèñòîâ-áëîêàòîðîâ ïîñòóïëåíèÿ ðàäèîíóêëèäîâ, à ñ äðóãîé – ñèíåðãèñòîâ óïîìÿíóòûõ ìàêðîýëåìåíòîâ ôîñôîðà è êàëèÿ, êîòîðûå ïðåïÿòñòâóþò èõ ïåðåõîäó èç ïî÷âû â ðàñòåíèÿ. Áûëî òàêæå óñòàíîâëåíî, ÷òî âíåêîðíåâàÿ ïîäêîðìêà ýòèìè ìèêðîýëåìåíòàìè íå òîëüêî óìåíüøàåò ïîñòóïëåíèå â ðàñòåíèÿ ðàäèîíóêëèäîâ íå â ìåíüøåé ñòåïåíè, ÷åì ïðè âíåñåíèè â ïî÷âó, íî è ïîçâîëÿåò ïðèìåíÿòü ñîëè â çíà÷èòåëüíî ìåíüøèõ êîëè÷åñòâàõ, óïðîùàÿ ïðè ýòîì òåõíîëîãèþ èõ ïðèìåíåíèÿ. Ñ öåëüþ ïîâûñèòü ýôôåêòèâíîñòü ñîëåé áûëà ïðåäïðèíÿòà ïîïûòêà èññëåäîâàòü èõ äåéñòâèå â ñîñòàâå êîìïëåêñíûõ ñîåäèíåíèé. Ìèêðîýëåìåíòû èñïîëüçîâàëè â âèäå âîäíûõ ðàñòâîðîâ èõ ñåðíîêèñëûõ ñîëåé, à òàêæå ìîíîêîìïëåêñîíàòîâ (õåëàòîâ) ýòèõ ìèêðîýëåìåíòîâ è èõ ñîâìåñòíîãî ãåòåðîêîìïëåêñîíàòà íà îñíîâå êîìïëåêñîíà (õåëàòîðà) ýòèëåíäèàìèíäèÿíòàðíîé êèñëîòû (ÝÄÄß). Ñîñòàâ ìîíîêîìïëåêñîíàòîâ – K2Zn(Mn)edds.H2O è ãåòåðîêîìïëåêñî- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 56 íàòà – K4[ZnMn(edds)2.H2O].H2O ïðè ñîäåðæàíèè êàæäîãî èç âûøåóïîìÿíóòûõ ìåòàëëîâ ïðèáëèçèòåëüíî ïî 8 %.  ïîëåâûõ îïûòàõ, ïðîâåäåííûõ íà çàãðÿçíåííûõ ðàäèîíóêëèäàìè äåðíîâî-ïîäçîëèñòûõ ïî÷âàõ Æèòîìèðñêîé îáëàñòè, áûëî ïîêàçàíî, ÷òî âíåêîðíåâàÿ ïîäêîðìêà ðàñòåíèé ëþïèíà è ðàïñà âîäíûìè ðàñòâîðàìè ñåðíîêèñëèõ ñîëåé öèíêà (200 ã/ãà) è ìàðãàíöà (300 ã/ãà) ñíèæàåò íàêîïëåíèå 137Cs è 90Sr â ñîëîìå è ñåìåíàõ â 1.5-2 ðàçà, à òàêæå ïîëîæèòåëüíî âëèÿåò íà óðîæàé è êà÷åñòâî êîðìîâîé ìàññû ðàñòåíèé, ïîâûøàÿ ïðè ýòîì ñîäåðæàíèå îòäåëüíûõ ìàêðîýëåìåíòîâ, ìèêðîýëåìåíòîâ, ïðîòåèíà, æèðà, êëåò÷àòêè, ñàõàðîâ. Ìîíîêîìïëåêñîíàòû öèíêà è ìàðãàíöà, à òàêæå èõ ãåòåðîêîìïëåêñîíàò â çíà÷èòåëüíî áîëüøåé ñòåïåíè óìåíüøàþò íàêîïëåíèå â ðàñòåíèÿõ ðàäèîíóêëèäîâ è ïîâûøàþò èõ ïðîäóêòèâíîñòü. Íàèáîëåå âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü ïðîÿâèë ãåòåðîêîìïëåêñîíàò, ïðè ïðèìåíåíèè êîòîðîãî íàêîïëåíèå ðàäèîíóêëèäîâ ñíèæàëîñü â 2-2.5 ðàçà. Ïîêàçàíî, ÷òî âíåñåíèå ìèêðîýëåìåíòîâ â ôîðìå êîìïëåêñíûõ ñîåäèíåíèé çíà÷èòåëüíî ýôôåêòèâíåé, ÷åì èõ ïðèìåíåíèå â âèäå ïðîñòûõ âîäíûõ ðàñòâîðîâ. Ïî âñåé âåðîÿòíîñòè, ýòî îáóñëîâëåíî áîëåå ïîëíûì ïðîíèêíîâåíèåì ìèêðîýëåìåíòîâ â ðàñòåíèÿ â ñîñòàâå êîìïëåêñîíàòîâ, èõ áîëåå âûñîêîé ïîäâèæíîñòüþ è ëó÷øåé äîñòóïíîñòüþ ê ìîëåêóëÿðíûì ñòðóêòóðàì êëåòêè. АНАЛИЗ МЕТАБОЛИЗМА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЛИМЕРА КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКИ: ТКАНЕСПЕЦИФИЧНЫЙ ГАЛАКТАН ВОЛОКОН ЛЬНА The analysis of individual polymer cell wall metabolism: tissue specific galactan of linen fibers О.П. Гурьянов, С.Б. Чемикосова, П.В. Микшина, Т.Е. Чернова, Т.А. Горшкова Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, г. Казань Е-mail: gurjanov@mail.knc.ru Ðàñòèòåëüíàÿ êëåòî÷íàÿ ñòåíêà – ñëîæíåéøàÿ ìíîãîêîìïîíåíòíàÿ ñèñòåìà, âûïîëíÿþùàÿ â ðàñòåíèè ìíîãîîáðàçíûå ôóíêöèè. Ïðè èññëåäîâàíèè ìåòàáîëèçìà êëåòî÷íûõ ñòåíîê äîñòàòî÷íî òðóäíî âûäåëèòü êàêîé-ëèáî èíäèâèäóàëüíûé ïîëèñàõàðèä ýòîé ìíîãîêîìïîíåíòíîé ñèñòåìû. Èç-çà ñõîäñòâà õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ ðàçëè÷íûõ ïîëèñàõàðèäîâ è íàëè÷èÿ ðàçíîîáðàçíûõ ñâÿçåé ìåæäó ïîëèìåðàìè íåïðîñòî ïîäîáðàòü óñëîâèÿ äëÿ êîëè÷åñòâåííîãî âûäåëåíèÿ èíäèâèäóàëüíûõ ñîåäèíåíèé. Ôðàêöèîíèðîâàíèå êëåòî÷íîé ñòåíêè, êàê ïðàâèëî, ïðèâîäèò ê ïîëó÷åíèþ ñëîæíîé ñìåñè ïîëèñàõàðèäîâ. Âûäåëåíèå ëþáîãî èíäèâèäóàëüíîãî ïîëèìåðà òðåáóåò ëèáî ñïåöèôè÷åñêèõ ôåðìåíòîâ (â êîòîðûõ ìîãóò ïðèñóò- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 57 ñòâîâàòü ïðèìåñè è/èëè ïîáî÷íûå àêòèâíîñòè), ëèáî ìíîãîñòóïåí÷àòîãî õèìè÷åñêîãî ôðàêöèîíèðîâàíèÿ â ñî÷åòàíèè ñ ìåòîäàìè õàðàêòåðèñòèêè ïîëó÷åííûõ ñîåäèíåíèé. Íàìè ðàçðàáîòàíà ñîâîêóïíîñòü ïîäõîäîâ, ïîçâîëÿþùèõ èññëåäîâàòü â èíòàêòíîì ðàñòåíèè ìåòàáîëèçì èíäèâèäóàëüíîãî ïîëèìåðà êëåòî÷íîé ñòåíêè íà âñåõ êëþ÷åâûõ ñòàäèÿõ: ñèíòåç â àïïàðàòå Ãîëüäæè, âñòðàèâàíèå â êëåòî÷íóþ ñòåíêó, ïîñòñèíòåòè÷åñêàÿ ìîäèôèêàöèÿ. Ýòè ïîäõîäû ðàçðàáîòàíû äëÿ ãàëàêòàíà, ñèíòåçèðóåìîãî â âîëîêíàõ ëüíà íà ñòàäèè ôîðìèðîâàíèÿ êëåòî÷íîé ñòåíêè æåëàòèíîçíîãî òèïà. Ñðåäè îñîáåííîñòåé ýòîãî ïîëèìåðà, êîòîðûå ñäåëàëè âîçìîæíûìè èçó÷åíèå åãî ìåòàáîëèçìà, ìîæíî âûäåëèòü ñëåäóþùèå. Ãàëàêòàí – òêàíåñïåöèôè÷íûé (ïðèñóùèé òîëüêî âîëîêíàì) ïîëèìåð, ÷òî ïîçâîëÿåò èññëåäîâàòü åãî ìåòàáîëèçì â ñòåáëå, íå âûäåëÿÿ âîëîêíà. Îí â çíà÷èòåëüíûõ êîëè÷åñòâàõ íàêàïëèâàåòñÿ â ïóçûðüêàõ àïïàðàòà Ãîëüäæè, èìåþùèõ íåîáû÷íóþ äèíàìèêó «ïîâåäåíèÿ», è ìîæåò áûòü âûäåëåí äî âñòðàèâàíèÿ â êëåòî÷íóþ ñòåíêó èç áóôåððàñòâîðèìîé ôðàêöèè ïðè ãîìîãåíèçàöèè òêàíè. Ãàëàêòàí – âûñîêîìîëåêóëÿðíûé ïîëèñàõàðèä (ÌW 700-2000êÄà) è õîðîøî îòäåëÿåòñÿ îò äðóãèõ ïîëèìåðîâ ïðè ãåëü-ôèëüòðàöèè. Âûñîêîå ñîîòíîøåíèå ãàëàêòîçû ê ðàìíîçå è äðóãèå îñîáåííîñòè ñîñòàâà è ñòðóêòóðû, õàðàêòåðíûå äëÿ ãàëàêòàíà, ïîçâîëÿþò èäåíòèôèöèðîâàòü åãî ïîñëå âñòðàèâàíèÿ â êëåòî÷íóþ ñòåíêó â ðàçëè÷íûõ åå ôðàêöèÿõ. Äëÿ èçó÷åíèÿ ìåòàáîëèçìà òêàíåñïåöèôè÷íîãî ãàëàêòàíà è îïðåäåëåíèÿ åãî ðîëè â ôîðìèðîâàíèè êëåòî÷íîé ñòåíêè æåëàòèíîçíîãî òèïà ìû èñïîëüçîâàëè ñîâîêóïíîñòü ïîäõîäîâ: îïðåäåëåíèå åãî ñîäåðæàíèÿ â õîäå îíòîãåíåçà ðàñòåíèé, îöåíêó âàðèàáåëüíîñòè ñîäåðæàíèÿ è ìîíîñàõàðèäíîãî ñîñòàâà â ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ âûðàùèâàíèÿ ðàñòåíèé è ó ðàçëè÷íûõ ñîðòîâ ëüíà, îïðåäåëåíèå ðàäèîàêòèâíîñòè ãàëàêòàíà â pulse-chase ýêñïåðèìåíòàõ ñ 14 ÑÎ2, èçó÷åíèå «ïîâåäåíèÿ» ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ïóçûðüêîâ Ãîëüäæè ñ ïîìîùüþ ìåòîäîâ ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè, èññëåäîâàíèå ñîäåðæàíèÿ 1,4-ñâÿçàííîé ãàëàêòîçû â êëåòî÷íîé ñòåíêå â ïðîöåññå ôîðìèðîâàíèÿ âîëîêîí c èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäîâ èììóíîõèìèè. Ñòðóêòóðó ïîëèìåðà èññëåäîâàëè ñ èñïîëüçîâàíèåì õîðîøî îõàðàêòåðèçîâàííûõ ôåðìåíòîâ, à òàêæå ñ ïîìîùüþ 13Ñ- è 1ÍßÌÐ è ìàññ-ñïåêòðîìåòðèè (MALDI – TOF). Óñòàíîâëåíî, ÷òî îñòîâ ïîëèñàõàðèäà ñîñòîèò èç ïîñëåäîâàòåëüíî ÷åðåäóþùèõñÿ ìîíîìåðîâ ãàëàêòóðîíîâîé êèñëîòû è ðàìíîçû (®4GalA®2Rha1®)n è ïî ñâîåé ñòðóêòóðå àíàëîãè÷åí îñòîâó I (RG-I).  ðàìíîçå â ïîëîæåíèè 4 ïðèñîåäèíÿþòñÿ ðàçëè÷íîé äëèíû áîêîâûå -b-(1®4)-ãàëàêòîçíûå öåïè ñî ñòåïåíüþ ïîëèìåðèçàöèè äî 28 è âûøå; ÷àñòü èç íèõ èìååò ðàçâåòâëåíèÿ. Ïðåîáëàäàíèå â ïîëèìåðå 1,4–ñâÿçàííîé ãàëàêòîçû äàåò âîçìîæíîñòü óçíàâàòü ãàëàêòàí èììóíîõèìè÷åñêèìè ìåòîäàìè, èñïîëüçóÿ ìîíîêëî- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 58 íàëüíûå òåëà LM 5. Ïîëó÷åííûå äàííûå ïîçâîëèëè îïðåäåëåííî óòâåðæäàòü, ÷òî áóôåðîðàñòâîðèìûé òêàíåñïåöèôè÷íûé ãàëàêòàí ïîñòåïåííî èñ÷åçàåò èç áóôåðîðàñòâîðèìîé ôðàêöèè è âñòðàèâàåòñÿ â êëåòî÷íóþ ñòåíêó âîëîêîí, ó÷àñòâóÿ â ôîðìèðîâàíèè êëåòî÷íîé ñòåíêè æåëàòèíîçíîãî òèïà.  õîäå âñòðàèâàíèÿ â êëåòî÷íóþ ñòåíêó ãàëàêòàí ïðî÷íî ñâÿçûâàåòñÿ ñ öåëëþëîçîé è íå èçâëåêàåòñÿ äàæå ñèëüíûìè ùåëî÷íûìè ðàñòâîðàìè. Íàìè áûë ðàçðàáîòàí ìåòîä ïîëíîãî ðàçðóøåíèÿ êëåòî÷íîé ñòåíêè âîëîêîí è âûäåëåíèÿ ïðî÷íîñâÿçàííûõ ñ öåëëþëîçîé ìàòðèêñíûõ ïîëèñàõàðèäîâ. Ìåòîä îñíîâàí íà ðàñòâîðåíèè è ïåðåîñàæäåíèè öåëëþëîçû â ðàñòâîðå äèìåòèëàöåòàìèäà ñ ïîñëåäóþùèì ïîëíûì ðàçðóøåíèåì öåëëþëîçû ôåðìåíòîì (öåëëþëàçîé) è âûäåëåíèè ñâÿçàííûõ ñ íåé ïîëèñàõàðèäîâ. Õàðàêòåðèñòèêà âûäåëåííîãî òàêèì îáðàçîì ãàëàêòàíà ñâèäåòåëüñòâóåò, ÷òî áóôåðîðàñòâîðèìûé âûñîêîìîëåêóëÿðíûé ãàëàêòàí ïîñëå âñòðàèâàíèÿ â êëåòî÷íóþ ñòåíêó ðàñïàäàåòñÿ íà ôðàãìåíòû ñ ìåíüøåé ìîëåêóëÿðíîé ìàññîé è ïîäâåðãàåòñÿ òðèììèíãîâàíèþ çà ñ÷åò îòùåïëåíèÿ îñòàòêîâ ãàëàêòîçû èç áîêîâûõ öåïî÷åê. Ðîëü ýòîãî ïîëèìåðà â ôîðìèðîâàíèè êëåòî÷íîé ñòåíêè æåëàòèíîçíîãî òèïà, âîçìîæíî, çàêëþ÷àåòñÿ âî âçàèìîäåéñòâèè ñ ìîëåêóëàìè öåëëþëîçû â õîäå êðèñòàëëèçàöèè ìèêðîôèáðèëë è îáåñïå÷åíèè îñîáûõ óñëîâèé ìèêðîîêðóæåíèÿ äëÿ èõ îðèåíòàöèè è ïëîòíîé óïàêîâêè, ÷òî ñîïðÿæåíî ñ ïîñòñèíòåòè÷åñêîé ìîäèôèêàöèåé ãàëàêòàíà. ЦИТОЛОГИЧЕСКИЕ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПРОНИКНОВЕНИЯ МИКРОСИМБИОНТОВ В КЛЕТКИ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ ПРИ КЛУБЕНЬКОВОМ И МИКОРИЗНОМ ЭНДОСИМБИОЗЕ Cytological and molecular mechanisms of the microsymbionts internalization in cells of higher plants by nodule and mycorrhizal endosymbioses К.Н. Демченко1, K. Pawlowski2, В. Hause3 Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, г. Санкт-Петербург Е-mail: sardonio@yandex.ru 2 Department of Botany, Stockholm University, Stockholm 3 Department of Secondary Metabolism, Institute of Plant Biochemistry, Halle/Saale 1 Èçó÷åíû ñîáûòèÿ, ïðèâîäÿùèå ê ïðîíèêíîâåíèþ áàêòåðèàëüíîãî ìèêðîñèìáèîíòà èç ðîäà Frankia â ðàñòèòåëüíóþ êëåòêó ïðè àêòèíîðèçíîì êëóáåíüêîâîì òèïå ñèìáèîçà íà äâóõ ìîäåëüíûõ ðàñòåíèÿõ: Datisca glomerata è Casuarina glauca. Ïðîâåäåíî ñðàâíå- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 59 íèå ìåõàíèçìîâ ýòèõ ïðîöåññîâ ñ ïðîöåññàìè êîëîíèçàöèè ðèçîáèàëüíûõ êëóáåíüêîâ ó Medicago truncatula è Pisum sativum, à òàêæå âåçèêóëÿðíî-àðáóñêóëÿðíîé ìèêîðèçîé ó Lotus japonicus è Medicago truncatula. Èññëåäîâàíî ó÷àñòèå áåëêîâ öèòîñêåëåòà â õîäå ïðîíèêíîâåíèÿ ìèêðîñèìáèîíòîâ â êëåòêè êîðíåé ðàñòåíèé ïðè êîëîíèçàöèè ðèçîáèàëüíûõ è àêòèíîðèçíûõ êëóáåíüêîâ ñ ðàçëè÷íûì òèïîì èíôèöèðîâàíèÿ. Ìåòîäàìè èììóíîôëóîðåñöåíöèè è èììóííîãî ìå÷åíèÿ çîëîòîì íà ñâåòîâîì è ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêîì óðîâíÿõ ïîêàçàíà âåäóùàÿ ðîëü ýëåìåíòîâ öèòîñêåëåòà: òóáóëèíà, àêòèíà â ïîääåðæàíèè ñòðóêòóðû è íàïðàâëåíèÿ ðîñòà èíôåêöèîííîé íèòè ïðè àêòèíîðèçíîì òèïå ñèìáèîçà. Îïðåäåëåíà òêàíåâàÿ è ñóáêëåòî÷íàÿ ëîêàëèçàöèÿ ôåðìåíòîâ ïóòè ñèíòåçà àêòèâíîãî ñòðåññîðíîãî ôàêòîðà — æàñìîíîâîé êèñëîòû: àëëåíîêñèäöèêëàçû (AOC1) è ëèïîêñèãåíàçû (LOX 13B) â êîðíÿõ è ðèçîáèàëüíûõ êëóáåíüêàõ Medicago truncatila, à òàêæå â êîðíÿõ è êëóáåíüêàõ ïðè àêòèíîðèçíîì ñèìáèîçå ó Datisca glomerata è Casuarina glauca. Ìåòîäàìè èììóíîôëóîðåñöåíöèè ïîêàçàíî íàêîïëåíèå AOC1 â ñòðîìå ïëàñòèä òîëüêî â íåèíôèöèðîâàííûõ êëåòêàõ êëóáåíüêîâ, à LOX â öèòîïëàçìå íåèíôèöèðîâàííûõ êëåòîê êëóáåíüêîâ ïðè àýðîïîííîì òèïå âûðàùèâàíèÿ ðàñòåíèé. Âûÿâëåíî, ÷òî ôåðìåíòû ñèíòåçà æàñìîíàòà ðàñïîëîæåíû â ðàçëè÷íûõ ÷àñòÿõ êëåòêè è ðàçíûõ òêàíÿõ, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò îá àêòèâíîì òðàíñïîðòå ñóáñòðàòîâ ìåæäó êîìïàðòìåíòàìè â ïðåäåëàõ ðàçëè÷íûõ òèïîâ êëåòîê, â ÷àñòíîñòè èíôèöèðîâàííûõ è íåèíôèöèðîâàííûõ. Äîêàçàíà êëþ÷åâàÿ (áàðüåðíàÿ) ðîëü æàñìîíàòà â îïðåäåëåíèè ïîëîæåíèÿ ìèêðîñèìáèîíòà â òêàíÿõ êëóáåíüêà. Îáñóæäàåòñÿ ðîëü ïèòàíèÿ ðàñòåíèÿ â ðàñïðåäåëåíèè ñèíòåçà æàñìîíàòà. Ìåòîäàìè êîíôîêàëüíîé ìèêðîñêîïèè ïðîâåäåíî ñðàâíèòåëüíîå èçó÷åíèå ëîêàëèçàöèè áåëêîâ öèòîñêåëåòà (òóáóëèí è àêòèí) â ìèêîðèçîâàííûõ è íåìèêîðèçîâàííûõ êóëüòóðàõ òðàíñãåííûõ ïî ãåíó àëëåíîêñèäöèêëàçû (AOC1-sence, AOC1-RNAi è AOC1-ïóñòîé âåêòîð) êîðíåé Medicago truncatula íà ðàçëè÷íûõ ýòàïàõ ðàçâèòèÿ àðáóñêóë. Ïîêàçàíî îòñóòñòâèå ñâÿçè ñïåöèôè÷åñêîãî íàêîïëåíèÿ æàñìîíîâîé êèñëîòû â êëåòêàõ, ñîäåðæàùèõ àðáóñêóëû ñ ïåðåðàñïðåäåëåíèåì êîìïîíåíòîâ öèòîñêåëåòà â õîäå ðàçâèòèÿ àðáóñêóëû. Îáñóæäàåòñÿ ðîëü æàñìîíîâîé êèñëîòû â îïðåäåëåíèè ñïîñîáíîñòè êëåòîê ê êîëîíèçàöèè ìèêðîñèìáèîíòîì, åå âîçìîæíàÿ ðîëü êàê ñòðåññîðíîãî àãåíòà, à òàêæå ðîëü ýëåìåíòîâ öèòîñêåëåòà ðàñòèòåëüíîé êëåòêè â íà÷àëüíûõ ýòàïàõ âíåäðåíèÿ ñèìáèîòè÷åñêèõ Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 60 ôèëëàìåíòîçíûõ áàêòåðèé è ãðèáîâ. Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦНТП 2002-2006 гг., Немецкого исследовательского общества (DFG, Германия), программы СПб Научного центра РАН на 2006-2007 гг. и Фонда содействия отечественной науке. РОЛЬ ФОСФОЛИПАЗЫ Д В РЕАКЦИИ МЕТАБОЛИЗМА КЛЕТОК РАСТЕНИЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ВЕКТОРА ГРАВИТАЦИИ The role of phospholipase D in the reaction of plant cell metabolism to changing of gravity vector 1 М.В. Деревянчук1, С.В. Кретинин1, Е.Л. Кордюм2, В.С. Кравец1 Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, г. Киев E-mail: ksv@bpci.kiev.ua 2 Институт ботаники им. Н.Г. Холодного НАН Украины, г. Киев Ôîñôîëèïàçà Ä (ÔËÄ) èãðàåò ñóùåñòâåííóþ ðîëü â ïåðåäà÷å â êëåòêàõ ðàñòåíèé ñèãíàëîâ, èíäóöèðîâàííûõ äåéñòâèåì ðàçíîîáðàçíûõ ñòèìóëîâ ñðåäû. Äëÿ èññëåäîâàíèÿ âîçìîæíîãî ó÷àñòèÿ ÔËÄ â îòâåòíîé ðåàêöèè êëåòîê êîëåîïòèëåé ïðîðîñòêîâ êóêóðóçû íà èçìåíåíèÿ íàïðàâëåíèÿ âåêòîðà çåìíîé ãðàâèòàöèè â ðàñòåíèÿ ââîäèëñÿ èíãèáèòîð ñèíòåçà ôîñôàòèäíîé êèñëîòû ðàñòâîð 1áóòàíîëà (0.8 %), èññëåäîâàëè òàêæå äåéñòâèå åãî íåàêòèâíîãî èçîìåðà 2-áóòàíîëà. Ïîñëå èíêóáàöèè ñ áóòàíîëîì ïðîðîñòêè êóêóðóçû áûëè ñîðèåíòèðîâàíû ïîä óãëîì 90° ê íàïðàâëåíèþ âåêòîðà ãðàâèòàöèè. ×åðåç ðàçëè÷íûå ïðîìåæóòêè âðåìåíè ïðîâîäèëè èçìåðåíèÿ óãëà ãðàâèòðîïè÷åñêîãî èçãèáà ïîáåãîâ. Íàáëþäàëè åãî ðåçêîå óìåíüøåíèå â ïðèñóòñòâèè 1-áóòàíîëà â ñðàâíåíèè ñ êîíòðîëåì. Âëèÿíèå 2-áóòàíîëà íà äàííûé ïðîöåññ íå áûëî ñòàòèñòè÷åñêè çíà÷èìûì. Äëÿ èññëåäîâàíèÿ âîçìîæíîãî ó÷àñòèÿ ÔËÄ â ìåõàíèçìå ãðàâèòðîïè÷åñêîãî îòâåòà ïðèìåíèëè ðàäèîàêòèâíîå ìå÷åíèå ôîñôîëèïèäîâ ïî ôîñôîðó, íàñûùàÿ òêàíè ðàñòåíèé 33Ð-îðòîôîñôàòîì (Amersham) ñ ïîñëåäóþùåé ýêñòðàêöèåé ëèïèäîâ, òîíêîñëîéíîé õðîìàòîãðàôèåé è ñöèíòèëëÿöèîííûì ñ÷åòîì âêëþ÷åíèÿ 33Ð â îòäåëüíûå ôîñôîëèïèäû. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè èçìåíåíèè íàïðàâëåíèÿ âåêòîðà ãðàâèòàöèè â ðàñòåíèÿõ ïðîèñõîäèëè èçìåíåíèÿ óðîâíÿ ôîñôîëèïèäíûõ êîìïîíåíòîâ – ïîâûøåíèå óðîâíÿ ôîñôàòèäèëáóòàíîëà è ôîñôàòèäíîé êèñëîòû. Äàííûé ôàêò ñâèäåòåëüñòâóåò îá ó÷àñòèè ÔËÄ â ìîëåêóëÿðíûõ ìåõàíèçìàõ ïåðåäà÷è ãðàâèòàöèîííîãî ñèãíàëà. Работа выполнена при поддержке грантов UNTC-NASA № 07(R)-2003 и НКАУ-N04/IБ-2005. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 61 ВЛИЯНИЕ рН И СОЛЕЙ НА ТЕРМОСТАБИЛЬНОСТЬ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ СТРУКТУР ЦИАНОБАКТЕРИИ RHABDODERMA LINEARE Effect of pH and salts on the thermal stability of the Rhabdoderma lineare intracellular structures В.С. Дзюбенко, И.П. Маслова, С.О. Астахов Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва E-mail: Dzyubenko@ippas.ru Ìåòîäîì äèôôåðåíöèàëüíîé ñêàíèðóþùåé ìèêðîêàëîðèìåòðèè èññëåäîâàëè âëèÿíèå ðÍ è êîíöåíòðàöèè ñîëåé â ñðåäå íà òåðìîèíäóöèðîâàííûå ôàçîâûå ïåðåõîäû â êëåòêàõ ñóñïåíçèîííîé êóëüòóðû ðåëèêòîâîé ãàëî- è àëêàëîôèëüíîé öèàíîáàêòåðèè Rhabdoderma lineare. Ïîêàçàíî, ÷òî ïðè àíàëèçå â ñðåäå, ïî ñîñòàâó áëèçêîé ê ñðåäå åñòåñòâåííîãî îáèòàíèÿ (ìíîãîêîìïîíåíòíàÿ ìèíåðàëüíàÿ, âûñîêàÿ èîííàÿ ñèëà, ðÍ 9.5), íà òåðìîãðàììå âûÿâëÿåòñÿ îäèí ðåçêèé ïèê óâåëè÷åíèÿ òåïëîåìêîñòè ïðè t 67 °Ñ è äâà îòíîñèòåëüíî íåáîëüøèõ ïëå÷à – ïðè t 64 è 56 °Ñ, îòðàæàþùèå ôàçîâûå ïåðåõîäû ñòðóêòóð ïðåäïîëîæèòåëüíî ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà öèàíîáàêòåðèè. Óìåíüøåíèå èîííîé ñèëû ñðåäû åå ïîñëåäîâàòåëüíûì ðàçáàâëåíèåì âîäîé â äâà-òðè è ïÿòü ðàç áåç èçìåíåíèÿ ðÍ ïðèâîäèò ê ñìåùåíèþ ìàêñèìóìà îñíîâíîãî ïèêà òåïëîåìêîñòè ýêñïîíåíöèàëüíî ñ 67 äî 58 °Ñ.  ñðåäàõ, ñîäåðæàùèõ òîëüêî KCl (100-200-500-1000 ìÌ, ïðè ðÍ 7.0) è 50 ìÌ ôîñôàòíîãî áóôåðà (ðÍ: 6.0-7.0-8.0-9.8 â ïðèñóòñòâèè 500 ìÌ KCl), ïðîèñõîäèò ñìåùåíèå ìàêñèìóìà îñíîâíîãî ïèêà òåïëîåìêîñòè â âûñîêîòåìïåðàòóðíóþ îáëàñòü (îò 62.5 äî 66.5 °Ñ) ïðè óâåëè÷åíèè êîíöåíòðàöèè ñîëè è â íèçêîòåìïåðàòóðíóþ (îò 68 äî 60.5 °Ñ) – ïðè óâåëè÷åíèè ðÍ ñðåäû. Çàìåòíûõ çàêîíîìåðíîñòåé èçìåíåíèÿ ñóììàðíîé ýíòàëüïèè ñòðóêòóðíûõ ïåðåõîäîâ íå îáíàðóæåíî. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñâèäåòåëüñòâóþò î ðîëè ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ âçàèìîäåéñòâèé â ñòàáèëèçàöèè ñòðóêòóðû êëåòîê öèàíîáàêòåðèè. Óâåëè÷åíèå ïëîòíîñòè îòðèöàòåëüíûõ çàðÿäîâ ñíèæàåò òåðìîóñòîé÷èâîñòü ñòðóêòóðû, ÷òî ïðîÿâëÿåòñÿ â óìåíüøåíèè òåìïåðàòóðû ôàçîâîãî ïåðåõîäà ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ ðÍ ñðåäû. Ýêðàíèçàöèÿ ýòèõ çàðÿäîâ ñâîáîäíûìè êàòèîíàìè óâåëè÷èâàåò òåðìîñòàáèëüíîñòü ñòðóêòóðû, ÷òî ïðîÿâëÿåòñÿ â ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû ôàçîâîãî ïåðåõîäà ïî ìåðå âîçðàñòàíèÿ êîíöåíòðàöèè ñîëè â ñðåäå. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 62 К МЕТОДИКЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНТАЛЬПИИ ТЕРМОИНДУЦИРОВАННЫХ СТРУКТУРНЫХ ПЕРЕХОДОВ В РАЗЛИЧНЫХ ПО ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМАХ МЕТОДОМ ДСК Measuring of thermoinduced structural transition enthalpy in differently organized systems using DSC method В.С. Дзюбенко Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва E-mail: Dzyubenko@ippas.ru Êîëè÷åñòâåííîå îïðåäåëåíèå ýíòàëüïèè òåðìîèíäóöèðîâàííûõ ñòðóêòóðíûõ ïåðåõîäîâ îòäåëüíûõ êîìïîíåíòîâ ñèñòåìû ìåòîäîì äèôôåðåíöèàëüíîé ñêàíèðóþùåé êàëîðèìåòðèè (ÄÑÊ) îñíîâàíî íà âû÷èñëåíèè íà òåðìîãðàììå ïëîùàäè ïîä ïèêàìè èçáûòî÷íîé òåïëîåìêîñòè ñèñòåìû. Âàæíåéøèì ìîìåíòîì ïðè ðàñ÷åòàõ ÿâëÿåòñÿ ïîëîæåíèå «áàçîâîé ëèíèè» òåðìîãðàììû, îïðåäåëÿþùåé íèæíþþ ãðàíèöó ïèêà. Ïîñêîëüêó òåðìîèíäóöèðîâàííûå ñòðóêòóðíûå ïåðåõîäû áîëüøèíñòâà áèîëîãè÷åñêèõ ñèñòåì â ïðîöåññå àíàëèçà, êàê ïðàâèëî, íåîáðàòèìû, òî äëÿ îöåíêè õàðàêòåðà áàçîâîé ëèíèè îáû÷íî èñïîëüçóåòñÿ òåðìîãðàììà, ïîëó÷åííàÿ ïîñëå ïîâòîðíîãî ñêàíèðîâàíèÿ àíàëèçèðóåìîãî îáðàçöà.  ðàáîòå ñîïîñòàâëåíû îñîáåííîñòè àíàëèçà òåðìîãðàìì ðàñòâîðîâ áåëêîâ ñ àíàëèçîì òåðìîãðàìì ñóñïåíçèè èçîëèðîâàííûõ õëîðîïëàñòîâ è êëåòîê ìèêðîâîäîðîñëåé. Íà ñóñïåíçèè èçîëèðîâàííûõ õëîðîïëàñòîâ ìåòîäîì «äðîáíîãî âûæèãàíèÿ» ïîêàçàíî, ÷òî ïðè ïðîãðåâå îò 10 äî 40-45 °Ñ (íèæå òåìïåðàòóðû íà÷àëà äåíàòóðàöèè áåëêîâûõ êîìïëåêñîâ) ïî ìåðå íåîáðàòèìîãî ðàçðóøåíèÿ ëèïèäíûõ ñòðóêòóð òåïëîåìêîñòü ñóñïåíçèè ïîñòåïåííî ñíèæàåòñÿ áåç èçìåíåíèÿ áàçîâîé ëèíèè. Ïðè òåìïåðàòóðå âûøå 40 °Ñ íà÷èíàþò âûÿâëÿòüñÿ ïèêè èçáûòî÷íîé òåïëîåìêîñòè, îòðàæàþùèå çàòðàòû ýíåðãèè íà ïðîöåññû ðàçðóøåíèÿ áåëêîâûõ ñòðóêòóð. Ýòè ïðîöåññû ñîïðîâîæäàþòñÿ ïîñòåïåííûì ïîäúåìîì áàçîâîé ëèíèè, ñâÿçàííûì ñ ýôôåêòîì áîëåå âûñîêîé òåïëîåìêîñòè äåíàòóðèðîâàííûõ áåëêîâ îòíîñèòåëüíî òåïëîåìêîñòè íàòèâíûõ. Êðîìå òîãî, ïðè àíàëèçå ñóñïåíçèè èíòàêòíûõ êëåòîê íà ýòàïå ïðîãðåâà äî 45 °Ñ ïðîèñõîäèò óâåëè÷åíèå ïàññèâíîé ïðîíèöàåìîñòè êëåòî÷íûõ ìåìáðàí ñ ðàçðÿäêîé òðàíñìåìáðàííûõ ãðàäèåíòîâ èîíîâ, êîòîðàÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ âûäåëåíèåì ýíåðãèè. Íà òåðìîãðàììàõ ýòî èìååò ýôôåêò ðåçêîãî óìåíüøåíèÿ òåïëîåìêîñòè. Ó÷åò ïåðå÷èñëåííûõ ïðîöåññîâ ìîæåò äàòü äîïîëíèòåëüíóþ èíôîðìàöèþ î ñèñòåìå è ïîçâîëèò êîððåêòíî ðàññ÷èòûâàòü åå òåðìîäèíàìè÷åñêèå ïàðàìåòðû. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 63 ТЕРМОСТАБИЛЬНОСТЬ СТРУКТУРЫ СВЕТОСОБИРАЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ CHLAMYDOMONAS REINHARDTII The thermal stability of the structure of the Chlamydomonas reinhardtii light harvesting complexes В.С. Дзюбенко, В.Г. Ладыгин1, И.Д. Шегай1 Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва E-mail: Dzyubenko@ippas.ru 1 Институт фундаментальных проблем биологии РАН, г. Пущино Ìåòîä äèôôåðåíöèàëüíîé ñêàíèðóþùåé ìèêðîêàëîðèìåòðèè (ÄÑÊ) áûë ýêñïåðèìåíòàëüíî è òåîðåòè÷åñêè ðàçðàáîòàí Ïðèâàëîâûì äëÿ îöåíêè òåðìîäèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ñòðóêòóðû âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé â ðàñòâîðå (áåëêè, íóêëåèíîâûå êèñëîòû è ò.ï.).  ïîñëåäíåå âðåìÿ îí âñå ÷àùå ñòàë èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ àíàëèçà áîëåå ñëîæíûõ, ìíîãîêîìïîíåíòíûõ ñèñòåì. Ïðè ñêàíèðîâàíèè ñóñïåíçèè èçîëèðîâàííûõ õëîðîïëàñòîâ â èíòåðâàëå 40-100 °Ñ ðàçëè÷íûìè èññëåäîâàòåëÿìè áûëî îáíàðóæåíî îò ïÿòè äî ñåìè òåðìîèíäóöèðîâàííûõ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ ñ õàðàêòåðíûìè çíà÷åíèÿìè òåìïåðàòóðû è îòíîñèòåëüíîãî óðîâíÿ ýíòàëüïèè ïåðåõîäà. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ýòè ôàçîâûå ïåðåõîäû îòðàæàþò òåðìîñòàáèëüíîñòü ñòðóêòóðû îñíîâíûõ ôóíêöèîíàëüíûõ êîìïëåêñîâ ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà. Äëÿ ïðîâåðêè äàííîãî ïðåäïîëîæåíèÿ ìû ìåòîäîì ÄÑÊ èññëåäîâàëè ñóñïåíçèè êëåòîê øòàììîâ ìóòàíòîâ Chlamydomonas reinhardtii ñ íàðóøåíèåì ñèíòåçà îäíîãî, äâóõ èëè òðåõ ïèãìåíò-áåëêîâûõ êîìïëåêñîâ ôîòîñèñòåì, èç êîëëåêöèè Â. Ëàäûãèíà â Èíñòèòóòå ôóíäàìåíòàëüíûõ ïðîáëåì áèîëîãèè ÐÀÍ.  íàñòîÿùåé ðàáîòå áûëè èñïîëüçîâàíû øòàììû: À-55-110 (íå ñîäåðæàò ÔÑ-I è ÔÑ-II); À-55-110-5ñ (áåç ÔÑ-I, ÔÑ-II è LHC-II), Ô-3-16 (áåç ÔÑ-I, ÔÑ-II è LHC-I), Ñ-60 (áåç LHC-II), Ñ-10 (áåç LHC-I) è ðÿä äðóãèõ, ïîçâîëÿþùèõ îöåíèòü õàðàêòåðèñòèêè LHC-I è LHC-II. Íàëè÷èå ìóòàöèé îïðåäåëÿëè ìåòîäàìè ãåëü-ýëåêòðîôîðåçà õëîðîôèëë-áåëêîâûõ êîìïëåêñîâ ìåìáðàí õëîðîïëàñòîâ êëåòîê, à òàêæå àáñîðáöèîííîé è ôëóîðåñöåíòíîé ñïåêòðîñêîïèåé â æèäêîì àçîòå. Ìàòåðèàë äëÿ àíàëèçà âûðàùèâàëè â ïðîáèðêàõ íà àãàðîâûõ êîñÿêàõ. Ïîêàçàíî, ÷òî òåðìîãðàììû èñõîäíîãî øòàììà, ñîäåðæàùåãî âñå õëîðîôèëë-áåëêîâûå êîìïëåêñû, èìåþò øèðîêóþ îáëàñòü èçáûòî÷íîé òåïëîåìêîñòè â èíòåðâàëå îò 46 äî 80 °Ñ ñ ðàçìûòûìè ïèêàìè ïðè 53.3-60.564.8 è 70.5 °Ñ. Íà òåðìîãðàììàõ ìóòàíòîâ, ñîäåðæàùèõ òîëüêî ñâåòîñîáèðàþùèå êîìïëåêñû (LHC-I + LHC-II), ïðîÿâëÿåòñÿ òîëüêî óçêàÿ çîíà âûñîêîé òåïëîåìêîñòè îò 54 äî 74 °Ñ ñ äâóìÿ ìàêñèìóìàìè – 60 è 68 °Ñ. Òåðìîãðàììû ìóòàíòîâ, ñîäåðæàùèõ òîëüêî Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 64 LHC-I èëè òîëüêî LHC-II, õàðàêòåðèçóþòñÿ îäíèì ïèêîì – 63.3 è 61 °Ñ, ñîîòâåòñòâåííî, ñ âûñîêèì óðîâíåì ýíòàëüïèè ñòðóêòóðíîãî ïåðåõîäà, è îäíèì èëè äâóìÿ îòíîñèòåëüíî áîëåå íèçêèìè ïëå÷àìè. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî ïèêè èçìåíåíèÿ òåïëîåìêîñòè íà òåðìîãðàììàõ ñóñïåíçèè Chlamydomonas reinhardtii îòðàæàþò ãëàâíûì îáðàçîì òåðìîèíäóöèðîâàííûå ñòðóêòóðíûå ïåðåõîäû ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà ìèêðîâîäîðîñëè. Òåðìîèíäóöèðîâàííûå ñòðóêòóðíûå ïåðåõîäû ñâåòîñîáèðàþùèõ êîìïëåêñîâ ïðîèñõîäÿò ïðè áîëåå âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ ïî ñðàâíåíèþ ñî ñòðóêòóðíûìè ïåðåõîäàìè ðåàêöèîííûõ öåíòðîâ ôîòîñèñòåì, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î áîëåå âûñîêîé òåðìîñòàáèëüíîñòè èõ ñòðóêòóðû. Òåìïåðàòóðà è âåëè÷èíà ýíòàëüïèè ñòðóêòóðíûõ ïåðåõîäîâ îòäåëüíûõ ôóíêöèîíàëüíûõ êîìïëåêñîâ ìîãóò íåñêîëüêî âàðüèðîâàòü â çàâèñèìîñòè îò âîçðàñòà è óñëîâèé ðîñòà ìèêðîâîäîðîñëè, íî ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èõ ïðîÿâëåíèÿ íà òåðìîãðàììå, êàê ïðàâèëî, ñîõðàíÿåòñÿ. Ýòè ðåçóëüòàòû ïîçâîëÿþò íàäåÿòüñÿ, ÷òî ìåòîä ÄÑÊ ìîæåò áûòü ïîëåçåí ïðè èññëåäîâàíèè ñòðóêòóðû è ôóíêöèîíàëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà âûñøèõ ðàñòåíèé. ВЛИЯНИЕ УФ-Б РАДИАЦИИ НА УЛЬТРАСТРУКТУРУ ХЛОРОПЛАСТОВ И РАСПРЕДЕНИЕ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В КАЛЛУСНЫХ КУЛЬТУРАХ ЧАЙНОГО РАСТЕНИЯ Influence of UV-B radiation on the ultrastructure of chloroplasts and distribution of phenolics in tea-plant cultures Г.А. Дубравина, О.А. Лукашук, А.К. Алявина Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва E-mail: phenolic@ippras.ru Èçâåñòíî, ÷òî êîðîòêîâîëíîâàÿ ÷àñòü ÓÔ ðàäèàöèè (ÓÔ-Á; 280320 íì) ïîäàâëÿåò ðîñò ðàñòåíèé, èçìåíÿåò èõ ãîðìîíàëüíûé ñòàòóñ, íàðóøàåò ôîðìèðîâàíèå ëèñòîâîãî àïïàðàòà è âëèÿåò íà ôîðìèðîâàíèå â íèõ õëîðîïëàñòîâ. Êðîìå òîãî, â ýòèõ óñëîâèÿõ îáû÷íî ïîâûøàåòñÿ ñèíòåç ôåíîëüíûõ ñîåäèíåíèé (ÔÑ), êîòîðûå çàùèùàþò ôîòîñèíòåòè÷åñêèé è ãåíåòè÷åñêèé àïïàðàò ðàñòèòåëüíûõ êëåòîê îò äåéñòâèÿ êîðîòêîâîëíîâûõ ÓÔ-Á ëó÷åé. Íàìè áûëà ïðåäïðèíÿòà ïîïûòêà âûñíåíèÿ äåéñòâèÿ ïîâûøåííûõ äîç ÓÔ-Á ðàäèàöèè íà óëüòðàñòðóêòóðíóþ îðãàíèçàöèþ õëîðîïëàñòîâ â ôîòîìèêñîòðîôíûõ êàëëóñíûõ êóëüòóðàõ è ëîêàëèçàöèþ â íèõ ôåíîëüíûõ ñîåäèíåíèé. Ôîòîìèêñîòðîôíûå êàëëóñíûå êóëüòóðû ÷àéíîãî ðàñòåíèÿ âû- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 65 ðàùèâàëè íà ìîäèôèöèðîâàííîé ïèòàòåëüíîé ñðåäå Õåëëåðà, ñîäåðæàùåé 2.5 èëè 1 % ãëþêîçû.  êà÷åñòâå èñòî÷íèêà ÓÔ-Á ðàäèàöèè èñïîëüçîâàëè àíàëîã ðòóòíîé ëàìïû ÏÐÊ-2, â ñî÷åòàíèè ñî ñòåêëÿííûìè ÷àøêàìè ôèðìû «Anumbra». Âðåìÿ âîçäåéñòâèÿ ÓÔÁ ëó÷åé ñ 16 äî 18 ÷àñ åæåäíåâíî. Ðàíåå íàìè áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ïðè äåéñòâèè ÓÔ-Á ëó÷åé â êóëüòóðàõ ïîâûøàåòñÿ ñèíòåç õëîðîôèëëà íà ïîâåðõíîñòè êàëëóñîâ (îñîáåííî íà ñðåäå ñ 1 %-íîé ãëþêîçîé). Ïîýòîìó äëÿ èññëåäîâàíèé èñïîëüçîâàëè âåðõíþþ è ñðåäíþþ ÷àñòè êàëëóñîâ. Àíàëèç ïðîâîäèëè ìåòîäàìè ýëåêòðîííîé è ñâåòîâîé ìèêðîñêîïèè. Èçó÷åíèå ñòðóêòóðíîé îðãàíèçàöèè õëîðîïëàñòîâ, ôîðìèðóåìûõ â ôîòîìèêñîòðîôíûõ êàëëóñíûõ êóëüòóðàõ, ïîêàçàëî, ÷òî íà îñíîâíîé ïèòàòåëüíîé ñðåäå (2.5 %-íàÿ ãëþêîçà) îíè áûëè ñðåäíèõ ðàçìåðîâ, ñ ðàñøèðåííûìè êðèñòàìè è íåáîëüøèìè ñòîïêàìè òèëàêîèäîâ. Íà ñðåäå ñ áîëåå íèçêèì óðîâíåì ãëþêîçû (1 %) â êàëëóñàõ âñòðå÷àëèñü õëîðîïëàñòû êàê êðóïíûõ, òàê è ñðåäíèõ ðàçìåðîâ, ñ äâóìÿ-òðåìÿ ãðàíàìè è áîëüøèì ÷èñëîì òèëàêîèäîâ â ãðàíå. Îäíàêî ìåæãðàííûõ ëàìåëë â íèõ áûëî ìàëî, è ÷àñòî ãðàíû ðàñïîëàãàëèñü áåñïîðÿäî÷íî. Äåéñòâèå ÓÔ-Á ðàäèàöèè ñòèìóëèðóåò îáðàçîâàíèå õëîðîïëàñòîâ, óâåëè÷èâàÿ èõ ÷èñëî è óëó÷øàÿ ñòðóêòóðó. Òàê, íà ñðåäå ñ 2.5 %-íîé ãëþêîçîé ÷èñëî õëîðîïëàñòîâ âîçðàñòàåò ïî÷òè â 1.5 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì (áåç âîçäåéñòâèÿ ÓÔ-Á ëó÷åé). Óâåëè÷èâàþòñÿ òàêæå ðàçìåðû õëîðîïëàñòîâ (â äâà ðàçà) è óëó÷øàåòñÿ èõ ñòðóêòóðà: ñòîïêè òèëàêîèäîâ â ãðàíàõ áîëüøèå, íî ÷àñòî ðàñïîëîæåíû íåóïîðÿäî÷åííî, ìåæãðàííûå òèëàêîèäû ðàçâèòû ñëàáî. Íà ñðåäå ñ 1 %-íîé ãëþêîçîé â êëåòêàõ, ïîäâåðãøèõñÿ äåéñòâèþ ÓÔ-Á ðàäèàöèè, õëîðîïëàñòîâ â äâà ðàçà áîëüøå, ÷åì â êîíòðîëå (1 % ãëþêîçû â ñðåäå, áåç ÓÔ-Á), èõ ðàçìåðû íå ìåíÿþòñÿ, îäíàêî ñòðóêòóðíàÿ îðãàíèçàöèÿ ëó÷øå è ïðèáëèæàåòñÿ ê òàêîâîé ëèñòüåâ èíòàêòíûõ ðàñòåíèé.  ýòîì ñëó÷àå ñòîïêè òèëàêîèäîâ â ãðàíàõ ìîãóò áûòü íåáîëüøèìè, íî ãðàí ìíîãî è õîðîøî ðàçâèòà ñåòü ìåæãðàííûõ òèëàêîèäîâ. Èçó÷åíèå ðàñïðåäåëåíèÿ ÔÑ ïîêàçàëî, ÷òî â êîíòðîëüíûõ âàðèàíòàõ ôîòîìèêñîòðîôíûõ êàëëóñíûõ êóëüòóð, ðàñòóùèõ íà ñðåäàõ ñ 2.5 èëè 1 % ãëþêîçû â ñðåäå, îíè âñòðå÷àþòñÿ â îäèíàêîâîì êîëè÷åñòâå, â âåðõíåé è ñðåäíåé ÷àñòÿõ êàëëóñîâ, ëîêàëèçóÿñü â âàêóîëÿõ è êëåòî÷íûõ ñòåíêàõ.  êàëëóñíûõ òêàíÿõ, ïîäâåðãøèõñÿ äåéñòâèþ ÓÔ-Á ðàäèàöèè, ÔÑ ÷àùå îáíàðóæèâàþòñÿ â êëåòêàõ âåðõíåé çîíû êàëëóñà â âèäå êðóïíûõ ãëîáóë âíóòðè âàêóîëåé, èíîãäà çàïîëíÿÿ âñþ ïîëîñòü êëåòêè.  ñðåäíåé çîíå ýòèõ òêàíåé êëåòîê ñ ÔÑ ìåíüøå. Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ïðè äåéñòâèè ÓÔ-Á Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 66 ðàäèàöèè â êàëëóñíûõ òêàíÿõ ÷àéíîãî ðàñòåíèÿ óñèëèâàåòñÿ îáðàçîâàíèå õëîðîïëàñòîâ (îñîáåííî â âåðõíåé çîíå êàëëóñîâ), óëó÷øàåòñÿ èõ ñòðóêòóðà (â áîëüøåé ñòåïåíè íà ñðåäå ñ 1 % ãëþêîçû), ÷òî ñîïðîâîæäàåòñÿ çíà÷èòåëüíûì óâåëè÷åíèåì ÷èñëà êëåòîê ñ ÔÑ. Âñå ýòî åùå ðàç ïîäòâåðæäàåò âçàèìîñâÿçü ìåæäó ñòðóêòóðíîé îðãàíèçàöèåé êëåòîê, à èìåííî ôîðìèðîâàíèåì â íèõ õëîðîïëàñòîâ è ñïîñîáíîñòüþ ê ñèíòåçó ÔÑ. Работа была выполнена при поддержке РФФИ (грант 04-04-49408). ИЗМЕНЕНИЯ В ХОДЕ ЭКССУДАЦИИ ОТДЕЛЕННЫХ КОРНЕЙ ZEA MAYS L. ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ HgCl2 Alterations in the course of exudation of detached Zea mays L. roots under the action of HgCl 2 А.Г. Дустмаматов, В.Н. Жолкевич Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва Е-mail: Zhvn@ippras.ru Êàê èçâåñòíî, HgCl2 ñ÷èòàåòñÿ áëîêàòîðîì àêâàïîðèíîâ. Èìåÿ ââèäó âîçìîæíîñòü ó÷àñòèÿ ïîñëåäíèõ â ðåãóëÿöèè òðàíñïîðòà âîäû, ìû ïðîñëåäèëè âëèÿíèå ðàñòâîðîâ HgCl2 íà êîðíåâóþ ýêññóäàöèþ â øèðîêîì äèàïàçîíå êîíöåíòðàöèé – îò 1∙10–8 äî 1∙10–2 Ì. Îïûòíûì îáúåêòîì áûëè îòäåëåííûå êîðíè ïÿòè-ñåìèäíåâíûõ ýòèîëèðîâàííûõ ïðîðîñòêîâ êóêóðóçû (Zea mays L.). 1∙10–6–2∙10–5 Ì ðàñòâîðû îêàçûâàëè îò÷åòëèâî âûðàæåííûé ïðîëîíãèðîâàííûé èíãèáèðóþùèé ýôôåêò (ýêññóäàöèÿ ïîäàâëÿëàñü èíîãäà íà 70 %), ïðîÿâëÿâøèéñÿ áûñòðî è ñîõðàíÿâøèéñÿ íà ïðîòÿæåíèè âñåãî ïåðèîäà íàáëþäåíèé (äî 12 ÷). Òàêèì îáðàçîì, áëîêèðîâàíèå àêâàïîðèíîâ (åñëè îíî äåéñòâèòåëüíî èìåëî ìåñòî) çàìåäëÿëî âîäîíàãíåòàþùóþ äåÿòåëüíîñòü êîðíÿ. Ïðåäïîëîæåíèå î ñïåöèôè÷íîñòè äåéñòâèÿ HgCl2 ïðè ýòîì ïîäêðåïëÿåòñÿ ôàêòàìè óìåíüøåíèÿ ãèäðàâëè÷åñêîé ïðîâîäèìîñòè. Ñòàëî áûòü, àêâàïîðèíû òàê èëè èíà÷å ó÷àñòâóþò â ðåãóëÿöèè òðàíñïîðòà âîäû â êîðíå. Ïðè âîçäåéñòâèè áîëåå êîíöåíòðèðîâàííûõ ðàñòâîðîâ 4∙10–5– 1∙10–3 Ì èìåëà ìåñòî ñîâåðøåííî èíàÿ êàðòèíà. Ïåðâîíà÷àëüíîå çàìåäëåíèå ýêññóäàöèè ñìåíÿëîñü åå âîçðàñòàíèåì, ñêîðîñòü, âåëè÷èíà è ïðîäîëæèòåëüíîñòü êîòîðîãî çàâèñåëè îò êîíöåíòðàöèè HgCl2, ïðè÷åì â èíòåðâàëå êîíöåíòðàöèé îò 2.5∙10–4–1∙10–3 Ì èíòåíñèâíîñòü ýêññóäàöèè óâåëè÷èâàëàñü â 10 è áîëåå ðàç â ñðàâíåíèè ñ êîíòðîëåì. Ïðè åùå áîëåå âûñîêèõ êîíöåíòðàöèÿõ (ñâûøå Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 67 1∙10–3 Ì) íà÷àëüíîå ïîäàâëåíèå ýêññóäàöèè âîîáùå íå íàñòóïàëî; ñòèìóëÿöèÿ áûëà áîëåå ðåçêîé è ñðàâíèòåëüíî ñêîðî ñìåíÿëàñü íåîáðàòèìûì ñïàäîì (ïî-âèäèìîìó, ýòî áûëà óæå îáóñëîâëåííàÿ îòðàâëåíèåì ïðåäñìåðòíàÿ ðåàêöèÿ). Äëÿ âûÿñíåíèÿ ïðè÷èí íåîáû÷àéíî ñèëüíîé ñòèìóëÿöèè ýêññóäàöèè, ñëåäîâàâøåé çà ïåðâîíà÷àëüíûì åå îñëàáëåíèåì, ìû ïîñòàâèëè îïûòû ñ 2.5∙10–4 Ì HgCl2, ïðîñëåäèâ êèíåòèêó ðÿäà ïàðàìåòðîâ ýêññóäàöèè, à òàêæå çàâèñèìîñòü åå ñòèìóëÿöèè îò âîçäåéñòâèÿ íåêîòîðûõ ôèçèîëîãè÷åñêèõ ðåãóëÿòîðîâ. Ïðåæäå âñåãî îêàçàëîñü, ÷òî îñìîòè÷åñêîå äàâëåíèå ýêññóäàòà óâåëè÷èâàëîñü íå áîëåå, ÷åì âäâîå è, ñëåäîâàòåëüíî, ñóãóáî îñìîòè÷åñêèå ÿâëåíèÿ ñàìè ïî ñåáå íèêàêèì îáðàçîì íå ìîãëè ñòàòü ïðè÷èíîé áåñïðåöåäåíòíî ìîùíîãî óñèëåíèÿ ýêññóäàöèè.  òî æå âðåìÿ âåëè÷èíà òåìïåðàòóðíîãî êîýôôèöèåíòà (Q 10) èíòåíñèâíîñòè ýêññóäàöèè âîçðàñòàëà äî 14, à â îòäåëüíûõ îïûòàõ äî 20 è áîëåå. Ýòî ìîãëî ñèãíàëèçèðîâàòü î ÷ðåçâû÷àéíî ñëîæíîé ïðèðîäå ìåõàíèçìà âûäåëåíèÿ ýêññóäàòà â òîò ïåðèîä. Âåðîÿòíî, ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äîñòèæåíèå ìàêñèìàëüíîé âåëè÷èíû Q10 ïðåäøåñòâîâàëî äîñòèæåíèþ ìàêñèìóìà èíòåíñèâíîñòè ýêññóäàöèè. Êîðíåâîå äàâëåíèå óâåëè÷èâàëîñü ïðèìåðíî â 10 ðàç, ñîîòâåòñòâåííî, âîçðàñòàëà è åãî ìåòàáîëè÷åñêàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ. Ñòèìóëèðóþùèé ýôôåêò HgCl2 íàöåëî ñíèìàëñÿ àíòàãîíèñòîì êàëüöèÿ ïèïîëüôåíîì, èíãèáèòîðîì ÀÒÔàçíîé àêòèâíîñòè ìèîçèíà 2,3-áóòàíäèîíìîíîêñèìîì, ðàçîáùèòåëÿìè îêèñëåíèÿ ñ ôîñôîðèëèðîâàííèåì 2,4-äèíèòðîôåíîëîì è êàðáîíèëöèàíèä-3-õëîðôåíèëãèäðàçîíîì (ÑÑÑÐ). Òàêèì îáðàçîì, èíäóöèðîâàííàÿ 2.5∙10–4 Ì HgCl2 ñòèìóëÿöèÿ ýêññóäàöèè îêàçàëàñü ýíåðãîçàâèñèìîé è çàâèñèìîé îò ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ìèêðîôèëàìåíòîâ è öåëîñòíîñòè ìåìáðàí. Ýòî ïîëíîñòüþ ñîãëàñóåòñÿ ñ ñîîòâåòñòâóþùèì óâåëè÷åíèåì ìåòàáîëè÷åñêîé ñîñòàâëÿþùåé êîðíåâîãî äàâëåíèÿ. Âìåñòå ñ òåì, ãèäðàâëè÷åñêàÿ ïðîâîäèìîñòü êîðíåé (ðàññ÷èòàííàÿ ïî ñòåïåíè óñèëåíèÿ âîäíîãî òîêà ïðè íàëîæåíèè âíåøíåãî äàâëåíèÿ) áûëà ìåíüøå, ÷åì â êîíòðîëå äàæå â ìîìåíò, êîãäà ñòèìóëÿöèÿ ýêññóäàöèè äîñòèãàëà ñâîåãî ìàêñèìóìà. ßâëÿëîñü ëè ýòî ñëåäñòâèåì ïðîäîëæàâøåãîñÿ áëîêèðîâàíèÿ àêâàïîðèíîâ èëè ïðåäñòàâëÿëî ñîáîé óæå íåñïåöèôè÷åñêóþ îòâåòíóþ ðåàêöèþ, ïîêàæóò äàëüíåéøèå èññëåäîâàíèÿ. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 68 ВЛИЯНИЕ РЯДА АНТИГИСТАМИННЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ВОДОНАГНЕТАЮЩУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КОРНЯ Effect of some antihistamines on root water pumping activity А.Г. Дустмаматов Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва Е-mail: Zhvn@ippras.ru  îïûòàõ ñ îòäåëåííûìè êîðíÿìè ïÿòè-ñåìèäíåâíûõ ýòèîëèðîâàííûõ ïðîðîñòêîâ êóêóðóçû (Zea mays L.) âïåðâûå íà ðàñòåíèÿõ èñïûòàíî äåéñòâèå ðÿäà àíòèãèñòàìèííûõ ïðåïàðàòîâ ÷åëîâåêà. Ó ÷åëîâåêà ãèñòàìèí ÿâëÿåòñÿ àãîíèñòîì íåñêîëüêèõ òèïîâ ðåöåïòîðîâ – H1, H2, H3 è, âîçìîæíî, H4. Äëÿ êàæäîãî òèïà ðåöåïòîðîâ ñóùåñòâóþò ñîîòâåòñòâóþùèå àíòàãîíèñòû (áëîêàòîðû), êîòîðûå â ñâîþ î÷åðåäü, â çàâèñèìîñòè îò ìåõàíèçìà äåéñòâèÿ íà ðåöåïòîð, äåëÿòñÿ íà êîíêóðåíòíûå (ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ) è íåêîíêóðåíòíûå (âòîðîãî ïîêîëåíèÿ). Íàìè èñïûòàíî äåéñòâèå áëîêàòîðîâ H 1- è H2-ãèñòàìèíîâûõ ðåöåïòîðîâ ðàçíûõ ïîêîëåíèé íà èíòåíñèâíîñòü ýêññóäàöèè. Îáíàðóæåíî, ÷òî ïî÷òè âñå áëîêàòîðû Í1-ãèñòàìèíîâûõ ðåöåïòîðîâ ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ, çà èñêëþ÷åíèåì ñëàáîðàñòâîðèìûõ, ñòèìóëèðóþò ýêññóäàöèþ. Òàê, ïèïîëüôåí (ïðîìåòàçèí), â êîíöåíòðàöèè 1∙10–4 Ì îêàçûâàë ñòîëü ìîùíîå ñòèìóëèðóþùåå äåéñòâèå íà ýêññóäàöèþ, ÷òî îíà â òå÷åíèå 2 ÷ çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàëà êîíòðîëü (ìàêñèìàëüíî â 18 ðàç). Äèìåäðîë (äèôåíãèäðàìèí), â êîíöåíòðàöèè 1.7∙10–6 Ì òàêæå ñòèìóëèðîâàë ýêññóäàöèþ, íî åãî ýôôåêò íåñêîëüêî îòëè÷àëñÿ îò ïèïîëüôåíà, èíòåíñèâíîñòü ñòèìóëÿöèè ýêññóäàöèè áûëà íåìíîãî íèæå, ïðèìåðíî â 10 ðàç, íî ýôôåêò ïðîäîëæàëñÿ ãîðàçäà äîëüøå, ÷åì ó ïèïîëüôåíà – äî 5 ÷. Ñóïðàñòèí (õëîðîïèðàìèí) â êîíöåíòðàöèè 6∙10–5 Ì ñòèìóëèðîâàë ýêññóäàöèþ ïî÷òè òàê æå, êàê ïèïîëüôåí – â 17 ðàç, ýôôåêò ïðîäîëæàëñÿ 2 ÷. Ïåðèòîë (öèïðîãåïòàäèí) ñòèìóëèðîâàë ýêññóäàöèþ â 15 ðàç, ýôôåêò ïðîäîëæàëñÿ äî 2 ÷. Äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè îñíîâíûìè ñòèìóëÿòîðàìè ýêññóäàöèè ÿâëÿëèñü ôèòîãîðìîíû, íåéðîìåäèàòîðû è êàëüöèé. Ñòèìóëèðóþùåå äåéñòâèå ýòèõ âåùåñòâ ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 20-60 %. Ïðàâäà, â ïîñëåäíåå âðåìÿ áûë îáíàðóæåí ìîùíûé ñòèìóëÿòîð âîäîíàãíåòàþùåé äåÿòåëüíîñòè êîðíÿ – HgCl 2, ïðèìåíåíèå êîòîðîãî âûçûâàåò ñòèìóëÿöèþ â 10 è áîëåå ðàç. Òåïåðü, â ñâÿçè ñ îòêðûòèåì ñòèìóëèðóþùåãî äåéñòâèÿ àíòèãèñòàìèííûõ ïðåïàðàòîâ, ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî îáíàðóæåí öåëûé êëàññ íîâûõ ñòèìóëÿòîðîâ ýêññóäàöèè.  ôèçèîëîãè÷åñêîì çíà÷åíèè åäèíñòâåííîå, ÷òî îáúåäèíÿåò òàêèå âåùåñòâà, ýòî òî, ÷òî âñå îíè ÿâëÿþòñÿ êîíêóðåíòíûìè áëîêàòîðàìè Í1-ðåöåïòîðîâ. Áûëî èñïûòàíî äâà ïðåïàðàòà âòîðî- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 69 ãî ïîêîëåíèÿ: ëîðàòàäèí è ïàðëàçèí (öèòåðèçèí), ó êîòîðûõ íå óäàëîñü îáíàðóæèòü ñòèìóëèðóþùåãî ýôôåêòà íà ýêññóäàöèþ. Îñíîâûâàÿñü íà ýòèõ äàííûõ è îòâîäÿ ãëàâíóþ ðîëü Í 1-ðåöåïòîðàì, âñå æå íåëüçÿ èñêëþ÷èòü âîçìîæíîñòü êîìïëåêñíîãî ó÷àñòèÿ íåñêîëüêèõ òèïîâ ðåöåïòîðîâ. Äëÿ òîãî, ÷òîáû îïðåäåëèòü, äåéñòâèòåëüíî ëè Í1-ðåöåïòîðû ÿâëÿþòñÿ ãëàâíûì ðåãóëÿòîðíûì öåíòðîì, íåîáõîäèìî èñêëþ÷èòü ó÷àñòèå äðóãèõ òèïîâ ðåöåïòîðîâ, êàê ãèñòàìèíîâûõ, òàê è íå ãèñòàìèíîâûõ. Ñ ýòîé öåëüþ áûëè èñïûòàíû áëîêàòîðû Í2-ðåöåïòîðîâ è íàìå÷åíû åùå äðóãèå. Òàê, ïðåïàðàòû èç ãðóïïû áëîêàòîðîâ Í2-ãèñòàìèíîâûõ ðåöåïòîðîâ âòîðîãî ïîêîëåíèÿ – ðàíèòèäèí è òðåòüåãî ïîêîëåíèÿ – ôàìîòèäèí, íå îêàçûâàëè íèêàêîãî ýôôåêòà íà ýêññóäàöèþ. Èç ýòîãî ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî, ïî-âèäèìîìó, Í 2-ðåöåïòîðû íå ïðèíèìàþò ó÷àñòèÿ â íàáëþäàåìîé ñòèìóëÿöèè ýêññóäàöèè. Èñêëþ÷èòü ó÷àñòèå H3- è H4-ðåöåïòîðîâ ïîêà íå óäàåòñÿ â ñâÿçè ñî ñëàáîé èçó÷åííîñòüþ ýòèõ òèïîâ ðåöåïòîðîâ è îòñóòñòâèåì èõ íàäåæíûõ áëîêàòîðîâ. Òàêèì îáðàçîì, âèäèìî, îäèí èç ðåöåïòîðîâ, îòâå÷àþùèõ çà ðåãóëÿöèþ âîäîíàãíåòàþùåé äåÿòåëüíîñòè êîðíÿ, ÿâëÿåòñÿ ïîäîáíûì Í1-ãèñòàìèíîâîìó ðåöåïòîðó æèâîòíûõ. Ìåõàíèçì åãî ó÷àñòèÿ â âîñïðèÿòèè ýêçîãåííûõ è ýíäîãåííûõ ñòèìóëîâ è ðîëü â ðåãóëÿöèè âîäîíàãíåòàþùåé äåÿòåëüíîñòè êîðíÿ â íàñòîÿùèé ìîìåíò íåèçâåñòíû; îíè ñîñòàâÿò ïðåäìåò íàøèõ äàëüíåéøèõ èññëåäîâàíèé. ПИГМЕНТНЫЙ АППАРАТ И СВЕТОЗАВИСИМЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ КСАНТОФИЛЛОВ В ЛИСТЬЯХ РАСТЕНИЙ ПРИРОДНОЙ ФЛОРЫ ЮЖНОГО ТИМАНА Pigment apparatus and light-dependent conversions of the xanthophylls in the leaves of the South Timane plants О.В. Дымова, Я.Н. Яцко, Г.Н. Табаленкова, Т.К. Головко Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар Е-mail: dymovao@ib.komisc.ru Ñâåò îêàçûâàåò ñèëüíîå âëèÿíèå íà ôóíêöèîíàëüíóþ àêòèâíîñòü ðàñòåíèé, ÷òî îòðàæàåòñÿ íà èõ ïèãìåíòíîì àïïàðàòå. Îñîáóþ ðîëü â çàùèòå ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà èãðàþò êàðîòèíîèäû õëîðîïëàñòîâ. Îíè ñïîñîáíû ýôôåêòèâíî òóøèòü òðèïëåòíîå ñîñòîÿíèå õëîðîôèëëà è ñâîáîäíûå ðàäèêàëû, âîçíèêàþùèå ïðè èçáûòî÷íîì îñâåùåíèè (Gilmore, 1997). Ðåãóëÿöèþ ñâåòîâîãî ïîòîêà â ïèãìåíò-áåëêîâûõ êîìïëåêñàõ îñóùåñòâëÿþò êàðîòèíîèäû, ó÷àñòâóþùèå â âèîëàêñàíòèíîâîì öèêëå (ÂÊÖ) (Ìàñëîâà è Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 70 äð., 1996; Ëàäûãèí, 2002; Ïðÿäêèíà, 2004). Êñàíòîôèëëû – ëþòåèí (Ëþò) > âèîëàêñàíòèí (Âèî) > íåîêñàíòèí (Íåî) – íàéäåíû â ñâåòîñîáèðàþùèõ êîìïëåêñàõ (ÑÑÊ) âñåõ ôîòîñèíòåçèðóþùèõ îðãàíèçìîâ. Ãëàâíàÿ ôóíêöèÿ â çàùèòå ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà îò ïîâðåæäåíèé âûñîêîé èíòåíñèâíîñòüþ ñâåòà ïðèíàäëåæèò çåàêñàíòèíó (Çåà), êîòîðûé îáðàçóåòñÿ ïðè äåýïîêñèäàöèè Âèî ÷åðåç èíòåðìåäèàò àíòåðaêñàíòèí (Àíò). Ïîëàãàþò, ÷òî Çåà îñóùåñòâëÿåò ïðåâðàùåíèå èçáûòêà ïîãëîùåííîé ýíåðãèè â òåïëî, ïðåäîòâðàùàÿ ïåðåíîñ ýíåðãèè âîçáóæäåíèÿ â ðåàêöèîííûé öåíòð (Gilmore, 1997). Äàííûõ î ôóíêöèîíèðîâàíèè ÂÊÖ â ðàñòåíèÿõ ïðèðîäíîé ôëîðû Ñåâåðà î÷åíü ìàëî. Öåëü ðàáîòû – èçó÷åíèå ïèãìåíòíîãî àïïàðàòà è äåýïîêñèäàöèè ïèãìåíòîâ êñàíòîôèëëîâîãî öèêëà â ëèñòüÿõ ñâåòîâûõ è òåíåâûõ ðàñòåíèé Gymnadenia conopsea (L.) R.Br. è Plantago lanceolata L., îáèòàþùèõ íà Þæíîì Òèìàíå, ãäå ýêîëîãè÷åñêèå óñëîâèÿ ìåñòîîáèòàíèÿ çíà÷èòåëüíî îòëè÷àþòñÿ ïî ôàêòîðàì óâëàæíåíèÿ è òåïëîâîãî ðåæèìà. Ñîäåðæàíèå ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ ïèãìåíòîâ îïðåäåëÿëè ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêè â àöåòîíîâîé âûòÿæêå ïðè äëèíàõ âîëí 662, 644 íì (õëîðîôèëëû) è 470 íì (êàðîòèíîèäû). Ðàçäåëåíèå ïèãìåíòîâ ïðîâîäèëè ìåòîäîì òîíêîñëîéíîé õðîìàòîãðàôèè (Êîðíþøåíêî, 1970). Âûÿâëåíî, ÷òî ëèñòüÿ òåíåâûõ (ãóñòîé òðàâîñòîé) ðàñòåíèé Plantago lanceolata îòëè÷àëèñü îò ñâåòîâûõ (ñêàëüíîå îáíàæåíèå) ñóùåñòâåííî áîëåå âûñîêèì (â 1.5-2.3 ðàçà) ñîäåðæàíèåì õëîðîôèëëîâ è êàðîòèíîèäîâ. Ó ñâåòîâûõ ðàñòåíèé äîñòîâåðíî íèæå ñîîòíîøåíèå çåëåíûõ è æåëòûõ ïèãìåíòîâ (3.8-4.3), ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò îá îòíîñèòåëüíî áîëåå âûñîêîì ñîäåðæàíèè êàðîòèíîèäîâ â ôîíäå ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ ïèãìåíòîâ. Ïðè ýòîì ñâåòîâîé è òåíåâîé ýêîòèïû íå ðàçëè÷àëèñü ïî ñîîòíîøåíèþ õë a/b. Õðîìàòîãðàôè÷åñêèé àíàëèç âûÿâèë â ñïåêòðå êàðîòèíîèäîâ ëèñòüåâ ñâåòîâûõ ðàñòåíèé Plantago lanceolata íàëè÷èå çåàêñàíòèíà. Îöåíêà ñîñòîÿíèÿ äå-ýïîêñèäàöèè âèîëàêñàíòèíà ïî ñîîòíîøåíèþ [(Çåà+ 0.5Àíò)/(Âèî+Àíò+Çåà)] ïîêàçûâàåò, ÷òî äå-ýïîêñèäèðîâàííîå ñîñòîÿíèå ïèãìåíòîâ êñàíòîôèëëîâîãî öèêëà â ëèñòüÿõ ñâåòîâûõ ðàñòåíèé áûëî âûøå è äîñòèãàëî 30 %. Ó ðàñòåíèé Gymnadenia conopsea, ïðîèçðàñòàþùèõ ïîä ïîëîãîì ëåñà, â ñïåêòðå êàðîòèíîèäîâ ïðèñóòñòâîâàëè íåîêñàíòèí, ëþòåèí, âèîëàêñàíòèí è b-êàðîòèí; çåàêñàíòèí íå âûÿâëåí. Ó ëóãîâûõ ðàñòåíèé, ïîëó÷àþùèõ áîëüøå ñâåòîâîé ðàäèàöèè, çåàêñàíòèí ïðèñóòñòâîâàë; íà åãî äîëþ ïðèõîäèëîñü îêîëî 10 % ôîíäà êñàíòîôèëëîâ. Ñëåäóåò òàêæå îòìåòèòü, ÷òî ëåñíîé è ëóãîâîé ýêîòèïû îòëè÷àëèñü ïî ñîäåðæàíèþ b-êàðîòèíà: åãî äîëÿ â ñïåêòðå êàðîòèíîèäîâ ëåñíûõ ðàñòåíèé áûëà ïî÷òè íà ïîðÿäîê âûøå ïî ñðàâíåíèþ ñ ëóãîâûìè è äîñòèãàëà 20 %. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 71 Òàêèì îáðàçîì, ïîêàçàíî, ÷òî â óñëîâèÿõ âûñîêîé ðàäèàöèè, íàðÿäó ñî ñíèæåíèåì êîíöåíòðàöèè çåëåíûõ ïèãìåíòîâ è ïîâûøåíèåì îòíîñèòåëüíîãî ñîäåðæàíèÿ êàðîòèíîèäîâ, âîçðàñòàåò óðîâåíü äå-ýïîêñèäàöèè ïèãìåíòîâ êñàíòîôèëëîâîãî öèêëà, ïðîèñõîäèò íàêîïëåíèå çåàêñàíòèíà, ñïîñîáñòâóþùåãî äèññèïàöèè èçëèøêà ñâåòîâîé ýíåðãèè. Èñõîäÿ èç äàííûõ ëèòåðàòóðû è ýêñïåðèìåíòàëüíî óñòàíîâëåííîãî íàìè ôàêòà ïîâûøåíèÿ ñîäåðæàíèÿ çåàêñàíòèíà â ëèñòüÿõ ñâåòîâûõ ðàñòåíèé, ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî ïðè èçáûòî÷íîé ðàäèàöèè àêòèâàöèÿ äåýïîêñèäàöèè ïèãìåíòîâ êñàíòîôèëëîâîãî öèêëà îáåñïå÷èâàåò óìåíüøåíèå ïîãëîùåíèÿ ñâåòîâîé ýíåðãèè àíòåííûìè õëîðîôèëëàìè è çàùèòó ñèñòåìû îò ôîòîèíãèáèðîâàíèÿ. Ìåõàíèçìû àäàïòàöèè Plantago lanceolata (ïîäîðîæíèêà ëàíöåòîëèñòíîãî) è Gymnadenia conopsea (êîêóøíèêà êîìàðíèêîâîãî) ê ðåæèìó îñâåùåííîñòè ìåñòîîáèòàíèÿ íà óðîâíå ïèãìåíòíîãî êîìïëåêñà îáñóæäàþòñÿ. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 04-0448255) и Гранта Президента РФ № МК-8482.2006.4 для государственной поддержки российских молодых ученых. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЭКСПРЕССИЯ ИЗОФОРМ ИЗОЦИТРАТЛИАЗЫ В ЩИТКАХ И ЗЕЛЕНЫХ ЛИСТЬЯХ ZEA MAYZ L. Differential expression of isocitrate lyase isoform in scutellum green leaves of Zea mayz L. А.Т. Епринцев, Д.М. Федорин, Е.В. Маслова, Чан Тхи Хоанг Куэн, В.Ю. Башмаков Воронежский государственный университет, г. Воронеж Е-mail: e.maslowa@rambler.ru Ãëèîêñèëàòíûé öèêë âûïîëíÿåò êëþ÷åâóþ ôóíêöèþ, ÿâëÿÿñü âàæíåéøèì ýòàïîì ãëþêîíåîãåíåçà. Êëþ÷åâûå ôåðìåíòû ÃÖ – èçîöèòðàòëèàçà (ÈÖË) è ìàëàòñèíòàçà, îáíàðóæåíû â ïîäðàñòàþùèõ ñåìåíàõ ìàñëè÷íûõ ðàñòåíèé. Îäíàêî åñòü ñîîáùåíèÿ î íàëè÷èè ÈÖË â ðàçëè÷íûõ îðãàíàõ ðàñòåíèé, â êîòîðûõ ôåðìåíò âûïîëíÿåò äðóãèå ôóíêöèè. Äëÿ âûÿñíåíèÿ ðîëè ÈÖË (ÊÔ 4.1.3.1) â ìåòàáîëèçìå ðàñòèòåëüíîé êëåòêè ïðîâîäèëè èññëåäîâàíèÿ óðîâíÿ ýêñïðåññèè èçîôîðì ýòîãî ôåðìåíòà â ðàçëè÷íûõ îðãàíàõ êóêóðóçû. Îáúåêòàìè èññëåäîâàíèÿ ñëóæèëè ùèòêè è çåëåíûå ëèñòüÿ êóêóðóçû, ñîðòà Âîðîíåæñêàÿ 76, âûðàùåííûå ãèäðîïîííûì ñïîñîáîì. Àêòèâíîñòü ÈÖË îïðåäåëÿëè ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêè ïðè äëèíå âîëíû 324 íì. Óñòàíîâëåíî, ÷òî àêòèâíîñòü ÈÖË îáíàðóæåíà âî âñåõ èññëåäîâàííûõ îáúåêòàõ, ïðè÷åì â ùèòêàõ ñêîðîñòü ðàáîòû ôåðìåíòà Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 72 áûëà çíà÷èòåëüíî âûøå ýòîãî ïîêàçàòåëÿ â ëèñòüÿõ êóêóðóçû. Ýòî ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî ïðè ïðîðàñòàíèè ñåìÿí ïðîèñõîäÿò àêòèâíàÿ óòèëèçàöèÿ çàïàñíûõ æèðîâ è ïðåâðàùåíèå èõ â óãëåâîäû ÷åðåç ãëþêîíåîãåíåç.  çåëåíûõ ëèñòüÿõ íà ñâåòó ôóíêöèîíèðóåò ôîòîäûõàíèå, â ðåçóëüòàòå ðàáîòû êîòîðîãî îáðàçóåòñÿ òîêñè÷íûé äëÿ êëåòêè ãëèîêñèëàò. Âåðîÿòíî, íàëè÷èå àêòèâíîñòè ÈÖË â çåëåíûõ ëèñòüÿõ ñâÿçàíî ñ óòèëèçàöèåé ãëèîêñèëàòà è çàùèòîé êëåòêè îò åãî íåãàòèâíîãî âîçäåéñòâèÿ. Ìåòîäîì ýëåêòðîôîðåçà â 7.5 % ÏÀÀà è ïîñëåäóþùèì ñïåöèôè÷åñêèì îêðàøèâàíèåì íà àêòèâíîñòü èçîöèòðàòëèàçû áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî â ùèòêå ïðèñóòñòâóþò äâå ôîðìû ôåðìåíòà ñ Rf 0.25 (ÈÖË1) è Rf 0.29 (ÈÖË2), òîãäà êàê â çåëåíûõ ëèñòüÿõ – îäíà ñ Rf 0.25 (ÈÖË1). Àíàëèç ñóáêëåòî÷íîé ëîêàëèçàöèè ôåðìåíòà ïîêàçàë, ÷òî èçîôîðìà 1 ëîêàëèçîâàíà â ãëèîêñèñîìå, à èçîôîðìà 2 ÈÖË èìååò öèòîïëàçìàòè÷åñêóþ ëîêàëèçàöèþ.  õîäå ÷åòûðåõñòàäèéíîé î÷èñòêè áûëè ïîëó÷åíû ãîìîãåííûå ïðåïàðàòû äâóõ èçîôîðì ÈÖË èç ùèòêà êóêóðóçû. Ñòåïåíü î÷èñòêè äëÿ èçîôîðìû 1 ñîñòàâèëà 123 ðàçà; óäåëüíàÿ àêòèâíîñòü 4.9 åä./ìã áåëêà; âûõîä 5.7 %. Äëÿ âòîðîé èçîôîðìû ñòåïåíü î÷èñòêè ñîñòàâèëà 250 ðàç; óäåëüíàÿ àêòèâíîñòü 10 åä./ìã áåëêà; âûõîä 5.7 %. Âûÿâëåíî òàêæå àêòèâèðóþùåå äåéñòâèå íà îáå èçîôîðìû ÈÖË èîíîâ Mg2+ è Mn2+, ïðè÷åì ñòåïåíü àêòèâàöèè èîíàìè Mn2+ ÈÖË2 áûëà çíà÷èòåëüíî âûøå, ÷åì äëÿ ÈÖË1. Ïî äàííûì, ïîëó÷åííûì â ðåçóëüòàòå èîíîîáìåííîé õðîìàòîãðàôèè íà ÄÝÀÅ-öåëëþëîçå ñ ëèíåéíûì ãðàäèåíòîì KCl, áûëè ïîëó÷åíû äâå èçîôîðìû ÈÖË; ìàêñèìàëüíûé âûõîä îäíîé èç ôîðì íàáëþäàëñÿ ïðè êîíöåíòðàöèè 63 ìÌ KCl, à âòîðîé ïðè 96 ìÌ õëîðèäà êàëèÿ. Ýëåêòðîôîðåç â 7.5 % ÏÀÀà ñ ïîñëåäóþùåé îêðàñêîé ãåëÿ íèòðàòîì ñåðåáðà ïîêàçàë ãîìîãåííîñòü ïîëó÷åííûõ ôåðìåíòàòèâíûõ ïðåïàðàòîâ, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóåò íàëè÷èå òîëüêî îäíîé áåëêîâîé ïîëîñû â êàæäîé ïðîáå. Ïîëîñû ïîñëå ñïåöèôè÷åñêîãî ïðîÿâëåíèÿ íà àêòèâíîñòü ÈÖË è îêðàøèâàíèÿ íà áåëîê ñîâïàäàþò è èìåþò Rf 0.25 è Rf 0.29. Ìåòîäîì ÎÒ-ÏÖÐ ñ ãåíñïåöèôè÷åñêèìè ïðàéìåðàìè äëÿ èçîöèòðàòëèàçû áûëî ïîêàçàíî íàëè÷èå â ùèòêàõ êóêóðóçû äâóõ ÏÖÐ ïðîäóêòîâ, ðàçìåð êîòîðûõ ñîñòàâëÿåò îêîëî 630 è 380 ï.í., à â çåëåíûõ ëèñòüÿõ îáíàðóæåí òîëüêî îäèí ÏÖÐ ïðîäóêò äëèíîé îêîëî 380 ï.í. Ýòî ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü îá ýêñïðåññèè äâóõ ãåíîâ, êîäèðóþùèõ èçîöèòðàòëèàçó â ùèòêå, òîãäà êàê â ëèñòüÿõ àêòèâíûì îñòàåòñÿ îäèí èç ýòèõ ãåíîâ. Ñëåäîâàòåëüíî, ñâåò ìîæåò âûñòóïàòü îñíîâíûì ôàêòîðîì, ðåãóëèðóþùèì äèôôåðåíöèàëüíóþ ýêñïðåññèþ ãåíîâ èçîöèòðàòëèàçû ÷åðåç ðàçëè÷íûå ìåõàíèçìû. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííûå äàííûå ñâèäåòåëüñòâóþò î ðàçëè÷èè â ýêñïðåññèè ãåíîâ ÈÖË â îíòîãåíåçå êóêóðóçû.  ùèòêå, ãäå âûñîêèé óðîâåíü ìåòàáîëè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ êëåò- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 73 êè ýíåðãèåé è ñóáñòðàòàìè äëÿ áèîñèíòåçà, ïðèñóòñòâóþò äâå ôîðìû èçîöèòðàòëèàçû – öèòîïëàçìàòè÷åñêàÿ è ãëèîêñèñîìàëüíàÿ. Ãëèîêñèñîìàëüíàÿ ôîðìà ó÷àñòâóåò â ìåòàáîëèçàöèè àöåòèë ÊîÀ, îáðàçóþùåãîñÿ ïðè ðàñùåïëåíèè æèðîâ, âòîðàÿ ôîðìà (öèòîïëàçìàòè÷åñêàÿ) ìîæåò îáåñïå÷èâàòü ðàçëè÷íûå àíîïëåðîòè÷åñêèå ðåàêöèè. Èçâåñòíî, ÷òî â ãåíîìå Arabidopsis ÈÖË êîäèðóåòñÿ äâóìÿ ãåíàìè, ðàñïîëîæåííûìè â õðîìîñîìàõ 1 è 3. Íàëè÷èå äâóõ ôîðì ôåðìåíòà â ùèòêå êóêóðóçû è äâóõ ÏÖÐ ïðîäóêòîâ ñ ãåíñïåöèôè÷åñêèìè ïðàéìåðàìè ìîæåò áûòü ðåçóëüòàòîì ðàáîòû äâóõ ðàçíûõ ãåíîâ, êîäèðóþùèõ ÈÖË â ãåíîìå êóêóðóçû. Íà ñâåòó â çåëåíûõ ëèñòüÿõ ýêñïðåññèè ïîäâåðãàåòñÿ òîëüêî îäèí ãåí, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóþò ðåçóëüòàò ÏÖÐ è íàëè÷èå îäíîé èçîôîðìû ÈÖË ïîñëå ñïåöèôè÷åñêîãî ïðîÿâëåíèÿ ãåëÿ íà àêòèâíîñòü. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî äèôôåðåíöèàëüíàÿ ýêñïðåññèÿ èçîôîðì ÈÖË â ùèòêàõ è çåëåíûõ ëèñòüÿõ êóêóðóçû îáåñïå÷èâàåò òðàíñôîðìàöèþ ìåòàáîëèçìà, â ÷àñòíîñòè, îáóñëàâëèâàåò ðåãóëÿöèþ ãëþêîíåîãåíåçà â ùèòêàõ è ôîòîäûõàòåëüíîãî ìåòàáîëèçìà â çåëåíûõ ëèñòüÿõ. СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТА И ИХ РОЛЬ В ХЕМОТАКСИСЕ ОДНОКЛЕТОЧНОЙ ЗЕЛЕНОЙ ВОДОРОСЛИ CHLAMYDOMONAS REINHARDTII Transport systems and their role in chemotaxis of unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii Е.В. Ермилова1, М.М. Никитин1, Т.В. Лапина 1, Д.А. Кремнев1, Э. Фернандес 2 1 Биологический научно-исследовательский институт Санкт-Петербургского государственного университета, г. Старый Петергоф 2 Departamento de Bioquimica y Biologia Molecular., University of Cordoba, Cordoba E-mail: ermilova@ee6439.spb.edu Àììîíèé ïðåäñòàâëÿåò îñíîâíóþ ôîðìó àçîòà, èñïîëüçóåìóþ â ìåòàáîëèçìå, è îïðåäåëÿåò íàïðàâëåííîå äâèæåíèå (õåìîòàêñèñ) ìîäåëüíîãî ôîòîòðîôíîãî îðãàíèçìà Chlamydomonas reinhardtii Dang. Ó C. reinhardtii ïðèñóòñòâóåò äâà òèïà òðàíñïîðòíûõ ñèñòåì äëÿ ïåðåíîñà àììîíèÿ â êëåòêè, òðàíñïîðòåðû ñ íèçêèì ñðîäñòâîì ê àììîíèþ (LATS) è òðàíñïîðòåðû ñ âûñîêèì ñðîäñòâîì ê àììîíèþ (HATS). Âïåðâûå ïðîàíàëèçèðîâàíà àêòèâíîñòü äâóõ òèïîâ òðàíñïîðòíûõ ñèñòåì àììîíèÿ ñ íèçêèì ñðîäñòâîì (LATS) è âûñîêèì ñðîäñòâîì (ÍATS), íà ðàçíûõ ýòàïàõ ãàìåòîãåíåçà, â ÷àñòíîñòè, óñòàíîâëåíî, ÷òî â âåãåòàòèâíûõ êëåòêàõ ôóíêöèîíàëüíî àêòèâíî òîëüêî ñèñòåìà LATS, òîãäà êàê â ãàìåòàõ – îáå ñèñòåìû. Íà îñíîâå ñðàâíèòåëüíîãî àíàëèçà îñîáåííîñòåé ðåãóëÿöèè ýê- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 74 ñïðåññèè âîñüìè ãåíîâ òðàíñïîðòåðîâ àììîíèÿ ñåìåéñòâà ÀÌÒ1 â âåãåòàòèâíûõ êëåòêàõ, ïðåãàìåòàõ è ãàìåòàõ ìåòîäîì ÏÖÐ â ðåæèìå ðåàëüíîãî âðåìåíè óñòàíîâëåíî, ÷òî óòðàòà ðåàêöèè õåìîòàêñèñà ó ãàìåò íå âûçâàíà áëîêîì ýêñïðåññèè ÀÌÒ1;(1-8) íà óðîâíå òðàíñêðèïöèè. Ìåòîäîì èíñåðöèîííîãî ìóòàãåíåçà áûë èçîëèðîâàí íîâûé òðàíñôîðìàíò hat1 ñ íàðóøåííûì òðàíñïîðòîì àììîíèÿ. Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç êèíåòèêè ïîãëîùåíèÿ [14Ñ]-ìåòèëàììîíèÿ ó äèêîãî òèïà è ìóòàíòà ïîêàçàë, ÷òî åñëè ó äèêîãî òèïà ïðèñóòñòâóþò îáà òèïà òðàíñïîðòíûõ ñèñòåì äëÿ ïåðåíîñà àììîíèÿ/ìåòèëàììîíèÿ â êëåòêè (LATS è HATS), òî ó hat1 àêòèâíà òîëüêî ñèñòåìà LATS.  íàñòîÿùåå âðåìÿ íè ó îäíîãî îðãàíèçìà ñèñòåìà LATS íå îõàðàêòåðèçîâàíà íà ìîëåêóëÿðíîì óðîâíå. Ïðè èíêóáàöèè øòàììà hat1 â ñ èíãèáèòîðîì Ê+-êàíàëîâ òåòðàýòèëàììîíèåì (ÒÝÀ), êëåòêè ïîëíîñòüþ ñîõðàíÿëè ïîäâèæíîñòü, íî óòðà÷èâàëè õåìîòàêòè÷åñêóþ àêòèâíîñòü è ó íèõ áëîêèðîâàëîñü ïîñòóïëåíèå [14C]-ìåòèëàììîíèÿ. Ó êëåòîê äèêîãî òèïà ïîñëå âíåñåíèÿ ÒÝÀ íå íàðóøàëàñü õåìîòàêòè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü è ñîõðàíÿëàñü íåêîòîðàÿ àêòèâíîñòü ñèñòåìû LATS. Ïîëó÷åííûå äàííûå ïîêàçûâàþò, ÷òî LATS-ñèñòåìà ó hat1 âêëþ÷àåò K+-êàíàëû, ÷óâñòâèòåëüíûå ê ÒÝÀ. Ñ öåëüþ âûÿâëåíèÿ óðîâíÿ ýêñïðåññèè êîìïîíåíòîâ HATS, íà êîòîðîì ïðîèçîøëî íàðóøåíèå(ÿ), ïðèâåäøåå ê áëîêó àêòèâíîñòè ýòîé ñèñòåìû, íàìè áûëà ïðîàíàëèçèðîâàíà ýêñïðåññèÿ AMT1 ãåíîâ â hat1 ìåòîäîì ÏÖÐ ñ ïðåäøåñòâóþùåé îáðàòíîé òðàíñêðèïöèåé. Ðåçóëüòàòû ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî âñå ãåíû AMT1 â ìóòàíòå íå íàðóøåíû è ýêñïðåññèðóþòñÿ. Àíàëèç ïîòîìêîâ èç ñêðåùèâàíèé hat1 ñî øòàììîì äèêîãî òèïà ïîêàçàë, ÷òî íàðóøåíèå â àêòèâíîñòè ñèñòåìû HATS íå âûçâàíî åäèíè÷íîé ìóòàöèåé, òàêèì îáðàçîì, â ìóòàíòå hat1, ïî-âèäèìîìó, íàðóøåíû íåñêîëüêî êîìïîíåíòîâ, âîâëå÷åííûõ â êîíòðîëü ýêñïðåññèè AMT1-ãåíîâ íà ïîñò-òðàíñêðèïöèîííîì óðîâíå. Äëÿ õàðàêòåðèñòèêè êîìïîíåíòîâ, íàðóøåíèå êîòîðûõ áëîêèðîâàëî àêòèâíîñòü ñèñòåìû HATS ó ìóòàíòà hat1, íàìè áûëà ïðåäïðèíÿòà ïîïûòêà êëîíèðîâàíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ ãåíîâ. Ñ ïîìîùüþ ñàéòñïåöèôè÷åñêîé àìïëèôèêàöèè ìåòîäîì ÏÖÐ áûëî ïîëó÷åíî íåñêîëüêî ñïåöèôè÷åñêèõ ïðîäóêòîâ. Áûëî îñóùåñòâëåíî ñåêâåíèðîâàíèå îäíîãî èç íèõ. Ïðè ïîìîùè ïðîãðàììû BLAST JGI Chlamy v. 2.0 óñòàíîâëåíî, ÷òî äàííûé ôðàãìåíò èìååò íåêîòîðóþ ãîìîëîãèþ ñ ãåíîì EBNA-1 âèðóñà ãåðïåñà ÷åëîâåêà (32.6 %), êîòîðûé êîäèðóåò ÿäåðíûé ãëèöèí-áîãàòûé áåëîê, ïðåäïîëîæèòåëüíî ÿâëÿþùèéñÿ òðàíñêðèïöèîííûì ôàêòîðîì. Ïîëó÷åííûå â ðàáîòå äàííûå ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî ó hat1 (1) àêòèâíîñòü HATS áëîêèðîâàíà íà ïîñò-òðàíñêðèïöèîííîì óðîâíå â ðåçóëüòàòå íàðóøåíèÿ íåñêîëüêèõ ðåãóëÿòîðíûõ êîìïîíåíòîâ; (2) LATS-ñèñòåìà ó hat1 âêëþ÷àåò íåñïåöèôè÷åñêèå K+-êàíàëû, ÷óâñòâèòåëüíûå ê ÒÝÀ; (3) àêòèâíîñòü ýòîé ñèñòåìû îòâåòñòâåííà Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 75 çà êîíòðîëü ðåàêöèè õåìîòàêñèñà ó hat1. Òîò ôàêò, ÷òî ÒÝÀ õîòÿ è ïðèâîäèë ê èçìåíåíèþ êèíåòèêè ïîãëîùåíèÿ ìåòèëàììîíèÿ ó ÑÑ124, îäíàêî ïîëíîñòüþ íå áëîêèðîâàë íè ïîãëîùåíèå ñîåäèíåíèÿ, íè ðåàêöèþ õåìîòàêñèñà, ïîçâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü ó÷àñòèå äðóãîãî êîìïîíåíòà(îâ) â ñèñòåìå LATS è êîíòðîëå õåìîòàêñèñà ó âåãåòàòèâíûõ êëåòîê äèêîãî òèïà, âîçìîæíî, èç ñåìåéñòâà Amt1. Ìû ïðåäïîëàãàåì, ÷òî â êëåòêàõ Chlamydomonas àêòèâíîñòü íåñêîëüêèõ ìåìáðàííûõ òðàíñïîðòåðîâ ïðèíèìàåò ó÷àñòèå â êîíòðîëå ðåàêöèé õåìîòàêñèñà ê àììîíèþ/ìåòèëàììîíèþ.  ïîëüçó ýòîãî ïðåäïîëîæåíèÿ ñâèäåòåëüñòâóåò òîò ôàêò, ÷òî ìóòàíòû ñ ïîâðåæäåííûì òðàíñïîðòåðîì Amt1;4, îòâåòñòâåííûì çà ïåðåíîñ 65-70 % àììîíèÿ/ìåòèëàììîíèÿ â êëåòêè, ñîõðàíèëè ðåàêöèè õåìîòàêñèñà ê àììîíèþ/ìåòèëàììîíèþ. Íà îñíîâàíèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ íàìè ïðåäëîæåíà ðàáî÷àÿ ãèïîòåçà, ñîãëàñíî êîòîðîé òðàíñïîðòåðû àììîíèÿ Chlamydomonas èãðàþò êëþ÷åâóþ ðîëü â ñïîñîáíîñòè ýòîãî îäíîêëåòî÷íîãî îðãàíèçìà ê ðåàêöèè õåìîòàêñèñà ê àììîíèþ. Поддержано грантами РФФИ (04-00277 и МК-859.2007.4). ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА b-ГЛЮКОЗИДАЗЫ ПРОРОСТКОВ ГОРОХА Physicochemical and kinetic properties of b-glucosidase in pea plants А.Н. Ершова, О.Н. Баркалова Воронежский государственный педагогический университет, г. Воронеж Е-mail: aershova@vspu.ac.ru b-ãëþêîçèäàçà (ÊÔ 3.2.1.21), êàòàëèçèðóÿ ãèäðîëèç b-ãëèêîçèäíîé ñâÿçè â b-D-àðèë- è îëèãîãëþêîïèðàíîçèäàõ, èãðàåò âàæíóþ ðîëü â îáìåííûõ ïðîöåññàõ êëåòêè, ïîñòàâëÿÿ ýíäîãåííóþ ãëþêîçó (Dopico, 1991). Ðàñòèòåëüíûå b-ãëþêîçèäàçû, êðîìå òîãî, ïðèíèìàþò ó÷àñòèå â ïðîöåññàõ ðàñòÿæåíèÿ êëåòî÷íûõ ñòåíîê, ëèãíèôèêàöèè, àêòèâàöèè ôèòîãîðìîíîâ, çàùèòå ðàñòåíèé îò ñòðåññîâ è ïàòîãåíîâ ( Òóðàí, 2005; Ïàñåøíè÷åíêî, 1989).  ðàñòåíèÿõ ãîðîõà áûëà îáíàðóæåíà b-ãëþêîçèäàçà, ðàñùåïëÿþùàÿ ñïåöèôè÷åñêèé äëÿ ýòîãî ðàñòåíèÿ èçîñóêöèíèìèä-b-ãëèêîçèä, àãëèêîíîì êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ öèêëè÷åñêîå ïðîèçâîäíîå ãàììà-àìèíîìàñëÿíîé êèñëîòû (Zemlianuckin, Ershova, 1984). Ïîêàçàíî (Åðøîâà, Âèíîêóðîâà, 2000), ÷òî ñóùåñòâóåò öèòîïëàçìàòè÷åñêàÿ è ñâÿçàííàÿ ñ êëåòî÷íûìè ñòåíêàìè ìîëåêóëÿðíûå ôîðìû ôåðìåíòà, êîòîðûå îòëè÷àëèñü ïî ðÍ- è òåìïåðàòóðíûì îïòèìóìàì, à òàêæå òåðìîñòàáèëüíîñòüþ (Åðøîâà, Åðåìèíà, 2006). Öåëü äàííîé ðàáî- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 76 òû – èññëåäîâàíèå ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ è êèíåòè÷åñêèõ ñâîéñòâ bãëþêîçèäàçû, âêëþ÷àÿ ñóáñòðàòíóþ ñïåöèôè÷íîñòü ê àðèë- è îëèãîñàõàðèäàì, âëèÿíèå èíãèáèòîðîâ, îïðåäåëåíèå ðÊ è òåïëîòû èîíèçàöèè ãðóïï, ó÷àñòâóþùèõ â ìåõàíèçìå êàòàëèçà. b-ãëþêîçèäàçó âûäåëÿëè èç ëèñòüåâ 10-12-äíåâíûõ ïðîðîñòêîâ ãîðîõà, âûðàùåííûõ ïðè 12-÷àñîâîì ôîòîïåðèîäå. Èñïîëüçóÿ ìåòîäû äèôôåðåíöèàëüíîãî öåíòðèôóãèðîâàíèÿ, âûñàëèâàíèå ñóëüôàòîì àììîíèÿ, î÷èñòêó íà G-25 è G-100 ïîëó÷àëè âûñîêîî÷èùåííûå ôîðìû ôåðìåíòà ñ óäåëüíîé àêòèâíîñòüþ 422.9 ÔÅ/ìã áåëêà. Àêòèâíîñòü ôåðìåíòà îïðåäåëÿëè, èñïîëüçóÿ ÈÑ-ãëèêîçèä, âûäåëÿåìûé èç ðàñòåíèé ãîðîõà è ðàññ÷èòûâàëè ïî êîëè÷åñòâó îòùåïèâøåéñÿ ãëþêîçû, ñîäåðæàíèå êîòîðîé îïðåäåëÿëè ãëþêîîêñèäàçíûì òåñòîì ïî ðàíåå îòðàáîòàííûìè íàìè ìåòîäèêàìè. Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñóáñòðàòíîé ñïåöèôè÷íîñòè öèòîïëàçìàòè÷åñêîé b-ãëþêîçèäàçû èñïîëüçîâàëè ïðèðîäíûå òðèñàõàðèäû – ðàôôèíîçó (a1®6 è a1®2 ñâÿçè), äèñàõàðèäû – öåëëîáèîçó (b1®4), ìàëüòîçó (a1®4), ëàêòîçó (b1®4), àðèëãëèêîçèä – ÈÑ-ãëèêîçèä è ñèíòåòè÷åñêèé a-ìåòèë-b-D-ãëþêîçèä â êîíöåíòðàöèÿõ 1-10 ìÌ. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ôåðìåíò ïðîÿâëÿë íàèáîëüøóþ àêòèâíîñòü, ðàñùåïëÿÿ ÈÑ-ãëèêîçèäà (16/6 ÔÅ). b-ãëþêîçèäàçà íå ðàñùåïëÿëà ðàôôèíîçó, ëàêòîçó è ìàëüòîçó, íî ïðîÿâëÿëà âûñîêóþ àêòèâíîñòü â ïðèñóòñòâèè a-ìåòèë-b-D-ãëþêîçèäà (12.21 ÔÅ). Íà àêòèâíîñòü ôåðìåíòà âëèÿëè èîíû äâóõ- è òðåõâàëåíòíûõ ìåòàëëîâ. Èîíû Zn(2+), Mg(2+) â êîíöåíòðàöèÿõ 1 ìÌ ñíèæàëè àêòèâíîñòü öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôîðìû ôåðìåíòà íà 20-30 %, à Cu(2+) – íà 50. Ñ ïîâûøåíèåì êîíöåíòðàöèè ìåòàëëîâ ýôôåêò èíãèáèðîâàíèÿ óñèëèâàëñÿ. Èîíû Fe(3+), Mg(2+), Ña(2+) îêàçûâàëè íåçíà÷èòåëüíîå àêòèâèðóþùåå äåéñòâèå â òåõ æå êîíöåíòðàöèÿõ, ÷òî õàðàêòåðíî è äëÿ äðóãèõ b-ãëþêîçèäàç (Dopico, 1991; Srisomsap, 1996). Ñ èñïîëüçîâàíèåì èíãèáèòîðîâ (ð-ÑÌÂ, ôòîðèä íàòðèÿ, ìî÷åâèíà, àðñåíèò íàòðèÿ) ïðîâåëè èçó÷åíèå àêòèâíûõ ãðóïï ôåðìåíòà, ó÷àñòâóþùèõ â ìåõàíèçìå êàòàëèçà. ð-ÑÌ (10–6 Ì) ïîäàâëÿë àêòèâíîñòü ôåðìåíòà íà 70-80 %, ÷òî ñâèäåòåëüñòâîâàëî î íàëè÷èè SH-ãðóïï â àêòèâíîì öåíòðå b-ãëþêîçèäàçû. Èçâåñòíî (Çàõàðîâà, 2001), ÷òî ñîåäèíåíèÿ, ñîäåðæàùèå áëèçêîðàñïîëîæåííûå SH-ãðóïïû, èìåþò âûñîêîå ñðîäñòâî ê àðñåíèòó íàòðèÿ.  íàøèõ îïûòàõ àðñåíèò (10(–3) Ì) ñíèæàë àêòèâíîñòü b-ãëþêîçèäàçû íà 30 %. Ìî÷åâèíà (10(-3)Ì) âûñòóïàëà â ðîëè ñèëüíîãî êîíêóðåíòíîãî èíãèáèòîðà ôåðìåíòà. Ôòîðèä íàòðèÿ (10(–3) Ì) ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿë íà àêòèâíîñòü b-ãëþêîçèäàçû. Èçó÷àëè àêòèâíîñòü b-ãëþêîçèäàçû ïðè ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ ðÍ (2-8) è òåìïåðàòóðû (+4, +35, +55 °Ñ). Íà îñíîâàíèè ðåçóëüòàòîâ áûëè ïîñòðîåíû êðèâûå çàâèñèìîñòè ýòèõ ïàðàìåòðîâ â êîîðäèíàòàõ V = f(ðÍ). Âîñõîäÿùàÿ è íèñõîäÿùàÿ âåòâè êðèâûõ óêàçûâàëè íà íàëè÷èå äâóõ êàòàëèòè÷åñêè àêòèâíûõ ãðóïï. ðÊ1 îêà- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 77 çàëîñü ðàâíûìè 3.1, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ðÊ êàðáîêñèëüíîé ãðóïïå ãëóòàìèíîâîé ëèáî àñïàðàãèíîâîé àìèíîêèñëîòàì. ðÊ2 áûëî ðàâíî 7.1, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ëèáî èìèäàçîëüíîé ãðóïïå ãèñòèäèíà, ëèáî àìèíîãðóïïå öèñòåèíà. Ðàññ÷èòàííûå òåïëîòû èîíèçàöèè ýòèõ ãðóïï (DÍ) ïîäòâåðæäàþò ïðåäïîëîæåíèå. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïî èçó÷åíèþ ñâîéñòâ b-ãëþêîçèäàçû ðàñòåíèé ãîðîõà ïîêàçàëè, ÷òî ôåðìåíò îáëàäàåò âûñîêîé ñïåöèôè÷íîñòüþ ê òèïó ðàñùåïëÿåìîé ñâÿçè ñóáñòðàòîâ è ãèäðîëèçóåò òîëüêî b1®4 ñâÿçè, îòùåïëÿÿ b-ãëþêîïèðàíîçèëüíûå îñòàòêè.  òî æå âðåìÿ îí îáëàäàë íèçêîé ñïåöèôè÷íîñòüþ ê àãëèêîíó, òàê êàê êðîìå àðèëãëèêîçèäîâ ýôôåêòèâíî ãèäðîëèçîâàë îëèãîñàõàðèäû. Íàðÿäó ñ ïðèðîäíûìè, ôåðìåíò ðàñùåïëÿë è ñèíòåòè÷åñêèå àðèëãëèêîçèäû. Âïåðâûå óñòàíîâëåíî, ÷òî â àêòèâíîì öåíòðå b-ãëþêîçèäàçû ãîðîõà ïðèñóòñòâóþò SH-ãðóïïû, íà ÷òî óêàçûâàë ñèëüíûé èíãèáèðóþùèé ýôôåêò ð-ÑÌÂ, àðñåíèòà íàòðèÿ è èîíîâ Cu(2+). Ðàñ÷åò òåïëîòû èîíèçàöèè àêòèâíûõ ãðóïï ïîêàçàë, ÷òî â àêòå êàòàëèçà b-ãëþêîçèäàçû ïðèíèìàþò ó÷àñòèå êàðáîêñèëüíûå ãðóïïû äèêàðáîíîâûõ êèñëîò ãëóòàìàòà èëè àñïàðòàòà è àìèíîãðóïïû öèñòåèíà. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííûå íàìè ðåçóëüòàòû ðàñøèðÿþò ïðåäñòàâëåíèå î ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ b-ãëþêîçèäàç è èõ ðîëè â ðàñòåíèÿõ. ВЛИЯНИЕ ПРЕПАРАТА «МЕЛАФЕН» НА МЕТАБОЛИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ МИТОХОНДРИЙ КОРНЕПЛОДА САХАРНОЙ СВЕКЛЫ Effect of melaphen on metabolic activity of sugar beet root mitochondria И.В. Жигачева1, Л.Д. Фаткуллина 1, Е.Б. Бурлакова1, А.Г. Шугаев2, С.Г. Фаттахов3 1 Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, г. Москва E-mail: zhigacheva@mail.ru 2 Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва E-mail: ag_shugaev@ippras.ru 3 Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, г. Казань E-mail: mahulaeva@iopc.knc.ru Ïðåïàðàò «Ìåëàôåí», ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé ìåëàìèíîâóþ ñîëü áèñ(îêñèìåòèë)-ôîñôèíîôîé êèñëîòû, íà 33 % óâåëè÷èâàåò ìàêñèìàëüíûå ñêîðîñòè îêèñëåíèÿ NAD-çàâèñèìûõ ñóáñòðàòîâ â êîíöåíòðàöèÿõ 4´10–9–4´10–12 Ì. Äîáàâëåíèå â ñðåäó èíêóáàöèè ìèòîõîíäðèé 4´10–12 Ì ìåëàôåíà ïðèâîäèò ê ðîñòó ýôôåêòèâíîñòè îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ (âåëè÷èíà äûõàòåëüíîãî êîíòðîëÿ ïî ×àíñó [ÄÊ] âîçðàñòàåò ñ 2.3±0.1 äî 2.9±0.2). Óâåëè- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 78 ÷åíèå êîíöåíòðàöèè ïðåïàðàòà äî 2´10–5 Ì ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ ìàêñèìàëüíûõ ñêîðîñòåé îêèñëåíèÿ ñóáñòðàòîâ è ÄÊ.  ïðèñóòñòâèè ìåëàôåíà íà 27 % âîçðàñòàåò ñêîðîñòü ïåðåíîñà ýëåêòðîíîâ íà êîíå÷íîì öèòîõðîìîêñèäàçíîì ó÷àñòêå äûõàòåëüíîé öåïè. Ýòî óñêîðåíèå íå ñâÿçàíî ñ àêòèâàöèåé CN-ðåçèñòåíòíîé îêñèäàçû ìèòîõîíäðèé (ÀÎ), òàê êàê ïåðåíîñ ýëåêòðîíîâ ïîëíîñòüþ ïîäàâëÿåòñÿ öèàíèäîì. Ðîñò àêòèâíîñòè öèòîõðîìîêñèäàçû è ñêîðîñòåé îêèñëåíèÿ NAD-çàâèñèìûõ ñóáñòðàòîâ, ïî-âèäèìîìó, îáåñïå÷èâàÿ àêòèâàöèþ ýíåðãåòè÷åñêîãî îáìåíà â êëåòêå, îáóñëàâëèâàåò óñêîðåíèå ðîñòîâûõ ïðîöåññîâ. Êðîìå òîãî, ïðåïàðàò, àêòèâèðóÿ òðàíñïîðò ýëåêòðîíîâ íà êîíå÷íîì ó÷àñòêå äûõàòåëüíîé öåïè, âîçìîæíî, áóäåò ñíèæàòü ãåíåðàöèþ àêòèâíûõ ôîðì êèñëîðîäà â êîìïëåêñàõ I è III, ïðåäîòâðàùàÿ èíäóêöèþ ÏÎË è ïîâðåæäåíèå ìèòîõîíäðèàëüíûõ ìåìáðàí â óñëîâèÿõ ñòðåññà. Äåéñòâèòåëüíî, ïðåïàðàò íå îêàçûâàåò âëèÿíèÿ íà óðîâåíü ôëóîðåñöåíöèè ïðîäóêòîâ ÏÎË â ìåìáðàíàõ ñâåæåâûäåëåííûõ ìèòîõîíäðèé èç êîðíåïëîäîâ ñàõàðíîé ñâåêëû è â 1.5-2 ðàçà ñíèæàåò ôëóîðåñöåíöèþ ïðîäóêòîâ ÏÎË â ìåìáðàíàõ «ñîñòàðåííûõ» ìèòîõîíäðèé. Ïðè ýòîì íàèáîëåå ýôôåêòèâíûìè ÿâëÿþòñÿ êîíöåíòðàöèè 2´10–7 è 4´10–12 Ì. Íà îñíîâàíèè ïðèâåäåííûõ äàííûõ ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ìåëàôåí íå òîëüêî ñòèìóëèðóåò ðîñò ðàñòåíèé, íî è îáëàäàåò àäàïòîãåííûìè ñâîéñòâàìè. ВЛИЯНИЕ МЕЛАФЕНА НА СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ МЕМБРАН МИТОХОНДРИЙ КОРНЕПЛОДА САХАРНОЙ СВЕКЛЫ Effect of melaphen on structural state of sugar beet root mitochondria membranes И.В. Жигачева1, Л.Д. Фаткуллина 1, Е.Б. Бурлакова1, А.Г. Шугаев2, С.Г. Фаттахов3 1 Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, г. Москва E-mail: zhigacheva@mail.ru 2 Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва E-mail: ag_shugaev@ippras.ru 3 Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, г. Казань E-mail: mahulaeva@iopc.knc.ru Èíêóáàöèÿ ìèòîõîíäðèé, âûäåëåííûõ èç êîðíåïëîäîâ ñàõàðíîé ñâåêëû, ñ ðåãóëÿòîðîì ðîñòà ðàñòåíèé ìåëàôåíîì (ìåëàìèíîâàÿ ñîëü áèñ(îêñèìåòèë)ôîñôèíîâîé êèñëîòû) ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ñòðóêòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ ìåìáðàí ìèòîõîíäðèé, ðåãèñòðèðóåìîãî ìåòîäîì ÝÏÐ-ñïåêòðîñêîïèè. Ïðè ýòîì ìèêðîâÿçêîñòü ïîâåð- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 79 õíîñòíîãî ëèïèäíîãî áèñëîÿ ñíèæàåòñÿ íà 10 % ïðè êîíöåíòðàöèè ïðåïàðàòà 4´10–12 Ì. Ìèêðîâÿçêîñòü ãëóáîêîëåæàùèõ ïðèáåëêîâûõ ëèïèäîâ ïîâûøàåòñÿ, è íàèáîëåå ñèëüíûå èçìåíåíèÿ (37 %) íàáëþäàþòñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðåïàðàòà â êîíöåíòðàöèè 2´10–7 Ì. Óâåëè÷åíèå ìèêðîâÿçêîñòè ãëóáîêîëåæàùèõ ïðèáåëêîâûõ ëèïèäîì ìîæåò áûòü îáóñëîâëåíî àêòèâàöèåé ïåðåíîñà ýëåêòðîíîâ â äûõàòåëüíîé öåïè ìèòîõîíäðèé. Ìåëàôåí âî âñåõ èññëåäóåìûõ êîíöåíòðàöèÿõ íå âëèÿåò íà óðîâåíü ôëóîðåñöåíöèè ïðîäóêòîâ ïåðåêèñíîãî îêèñëåíèÿ ëèïèäîâ (ÏÎË) â ìåìáðàíàõ ñâåæåâûäåëåííûõ ìèòîõîíäðèé è â 1.5-2 ðàçà ñíèæàåò ôëóîðåñöåíöèþ ïðîäóêòîâ ÏÎË â ìåìáðàíàõ «ñîñòàðåííûõ» ìèòîõîíäðèé. Íàèáîëåå ñèëüíûå èçìåíåíèÿ íàáëþäàþòñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðåïàðàòà â êîíöåíòðàöèè 2´10–7 è 4´10–12 Ì. Ñíèæåíèå óðîâíÿ ïðîäóêòîâ ÏÎË ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ àíòèðàäèêàëüíûìè ñâîéñòâàìè ïðåïàðàòà, ïîñêîëüêó ýôôåêòèâíàÿ êîíñòàíòà ñêîðîñòè (k7) âçàèìîäåéñòâèÿ ìåëàôåíà ñ ïåðîêñèëüíûìè ðàäèêàëàìè îêàçàëàñü äîâîëüíî âûñîêîé. Îíà ñîñòàâëÿåò 1.64´106 (Ìñ)–1. Íà îñíîâàíèè ïðèâåäåííûõ äàííûõ ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî âûñîêàÿ ôèçèîëîãè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü ìåëàôåíà ñâÿçàíà ñ åãî âëèÿíèåì íà ôèçèêî-õèìè÷åñêîå ñîñòîÿíèå áèîëîãè÷åñêèõ ìåìáðàí, ÷òî ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ëèïèä-áåëêîâîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, âëèÿþùåãî íà àêòèâíîñòü àññîöèèðîâàííûõ ñ ìåìáðàíîé ôåðìåíòîâ. УЧАСТИЕ G-БЕЛКОВ ПРИ СТИМУЛИРУЮЩЕМ ВОЗДЕЙСТВИИ АДРЕНАЛИНА НА ВОДОНАГНЕТАЮЩУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КОРНЯ Participation of G-proteins under stimulating effect of adrenaline on the root water pumping activity Н.В. Жуковская Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва Е-mail: Zhvn@ippras.ru Ñèãíàëüíûå G-áåëêè ÿâëÿþòñÿ óíèâåðñàëüíûìè ïîñðåäíèêàìè ïðè ïåðåäà÷å ñèãíàëîâ îò ðåöåïòîðîâ êëåòî÷íîé ìåìáðàíû ê ïîñëåäóþùèì çâåíüÿì ìíîãèõ ñèãíàëüíûõ ñèñòåì. Äëÿ âûÿñíåíèÿ âîçìîæíîñòè ó÷àñòèÿ G-áåëêîâ â òðàíñäóêöèè ñèãíàëà, ïîñûëàåìîãî íåéðîòðàíñìèòòåðîì àäðåíàëèíîì ïðè ñòèìóëèðîâàíèè èì âîäîíàãíåòàþùåé äåÿòåëüíîñòè êîðíÿ, èñïûòàíî ñîâìåñòíîå äåéñòâèè íà ýêññóäàöèþ àäðåíàëèíà ñ èíãèáèòîðîì ÃÒÔ-ñâÿçûâàþùåé àêòèâíîñòè G-áåëêîâ ãóàíîçèíòèîäèôîñôàòîì è ñî ñòèìóëÿòîðîì ýòîé àêòèâíîñòè ãóíîçèíòèîòðèôîñôàòîì. Îïûòíûì îáúåêòîì áûëè îòäåëåííûå êîðíè ïÿòè-ñåìèäíåâíûõ ýòèîëèðîâàííûõ Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 80 ïðîðîñòêîâ êóêóðóçû (Zea mays.L.) è ïîëó÷åííûå èç ýòèõ êîðíåé «ðóêàâè÷êè», ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé óäîáíóþ ìîäåëüíóþ ñèñòåìó äëÿ èçó÷åíèÿ ïðèðîäû êîðíåâîãî äàâëåíèÿ. «Ðóêàâè÷êà» ëèøåíà öåíòðàëüíîãî öèëèíäðà, ïðè óäàëåíèè êîòîðîãî ðàçðûâ ïðîèñõîäèò ïî êëåòêàì ýíäîäåðìû; íà ìåñòå óäàëåííîãî öåíòðàëüíîãî öèëèíäðà îáðàçóåòñÿ ïðîäîëãîâàòàÿ ïóñòàÿ ïîëîñòü. Íåñìîòðÿ íà îòñóòñòâèå â ýòîé ïîëîñòè êàêîãî-ëèáî ðàñòâîðà è, ñëåäîâàòåëüíî, íåâîçìîæíîñòè ôóíêöèîíèðîâàíèÿ íàïîäîáèå îñìîìåòðà, âåðòèêàëüíî çàêðåïëåííàÿ «ðóêàâè÷êà», ïîãðóæåííàÿ íèæíèì êîíöîì â âîäó, íà÷èíàåò âûäåëÿòü ýêññóäàò. Èíòåíñèâíîñòü ýêññóäàöèè «ðóêàâè÷åê» áîëåå ÷åì âäâîå ïðåâûøàåò òàêîâóþ öåëûõ êîðíåé; âåëè÷èíà òåìïåðàòóðíîãî êîýôôèöèåíòà Q10 èíòåíñèâíîñòè ýêññóäàöèè ó «ðóêàâè÷åê» ñîñòàâëÿåò 4, òîãäà êàê ó öåëûõ êîðíåé – 2.5, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î ñóùåñòâåííî áîëüøåì ó÷àñòèè ìåòàáîëè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â ôîðìèðîâàíèè äâèæóùåé ñèëû ýêññóäàöèè ó «ðóêàâè÷åê», ÷åì ó öåëûõ êîðíåé. Àäðåíàëèí â êîíöåíòðàöèè 1∙10–6 Ì ñòèìóëèðîâàë ýêññóäàöèþ öåëûõ êîðíåé â ñðåäíåì íà 27, òîãäà êàê «ðóêàâè÷åê» – íà 42 %. Ó öåëûõ êîðíåé êîíòðîëüíîãî âàðèàíòà 2∙10–5 Ì ãóàíîçèíòèîäèôîñôàò ïîäàâëÿë ýêññóäàöèþ íà 33, ó «ðóêàâè÷åê» æå – íà 55 %, 2∙10–5 Ì ãóàíîçèíòèîòðèôîñôàò ñòèìóëèðîâàë ýêññóäàöèþ öåëûõ êîðíåé íà 36, «ðóêàâè÷åê» – íà 60 %. Ýòè ôàêòû ñâèäåòåëüñòâóþò, âî-ïåðâûõ, î áîëüøåé ÷óâñòâèòåëüíîñòè «ðóêàâè÷åê» ê ãóàíîçèíòèîäèôîñôàòó è ãóàíîçèíòèîòðèôîñôàòó è, âî-âòîðûõ, îá ó÷àñòèè G-áåëêîâ â ðåãóëÿöèè ýêññóäàöèè â íîðìå.  ïðèñóòñòâèè ãóàíîçèíòèîäèôîñôàòà ñòèìóëèðóþùèé ýôôåêò àäðåíàëèíà íà ýêññóäàöèè ïîëíîñòüþ ñíèìàëñÿ, ïðè÷åì èíòåíñèâíîñòü ýêññóäàöèè ñòàíîâèëàñü äàæå ìåíüøåé, ÷åì ó êîíòðîëüíûõ îáðàçöîâ: ó öåëûõ êîðíåé – íà 8, ó «ðóêàâè÷åê» – íà 17 %. Ïîä âëèÿíèåì ãóàíîçèíòèîòðèôîñôàòà ñòèìóëèðóþùèé ýôôåêò àäðåíàëèíà âîçðàñòàë ó öåëûõ êîðíåé è îñîáåííî ó «ðóêàâè÷åê». Ó öåëûõ êîðíåé â ïðèñóòñòâèè îäíîãî ãóàíîçèíòèîòðèôîñôàòà èíòåíñèâíîñòü ýêññóäàöèè ñîñòàâèëà 136 %, â ïðèñóòñòâèè îäíîãî àäðåíàëèíà – 127, ïðè ñîâìåñòíîì ïðèñóòñòâèè ãóàíîçèíòèîòðèôîñôàòà è àäðåíàëèíà – 141, ó «ðóêàâè÷åê» – ñîîòâåòñòâåííî 160, 143 è 171 % îò êîíòðîëÿ. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííûå äàííûå äåëàþò âåðîÿòíûì ó÷àñòèå G-áåëêîâ ïðè ïåðåäà÷å èíäóöèðóåìîãî àäðåíàëèíîì ñèãíàëà, ñòèìóëèðóþùåãî ýêññóäàöèþ. Ýòî ó÷àñòèå ìîæåò áûòü â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ñâÿçàíî ñ ìåòàáîëè÷åñêîé ñîñòàâëÿþùåé êîðíåâîãî äàâëåíèÿ è, ñîîòâåòñòâåííî, ñ ôóíêöèîíèðîâàíèåì ïàðåíõèìíûõ êëåòîê êîðû êîðíÿ. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 06-04-48522). Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 81 УЧАСТИЕ ПРОТЕИНКИНАЗ И ПРОТЕИНФОСФАТАЗ В ТРАНСДУКЦИИ СИГНАЛА, СВЯЗАННОГО С ВОДОНАГНЕТАЮЩИМ ДЕЙСТВИЕМ АДРЕНАЛИНА НА КОРНИ Participation of protein kinases and protein phosphatases under transduction the signal connected with stimulation of the root water pumping activity by adrenaline Н.В. Жуковская Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва Е-mail: Zhvn@ippras.ru Äëÿ âûÿñíåíèÿ ïóòåé òðàíñäóêöèè ñèãíàëà îò àäðåíàëèíà ïðè ñòèìóëèðîâàíèè èì âîäîíàãíåòàþùåé äåÿòåëüíîñòè êîðíÿ ïðîâåäåíû îïûòû ñ èíãèáèòîðîì àêòèâíîñòè ïðîòåèíêèíàç ñòàóðîñïîðèíîì è èíãèáèòîðîì àêòèâíîñòè ïðîòåèíôîñôàòàç îêàäàåâîé êèñëîòîé. Ïðîòåèíêèíàçû, êàê èçâåñòíî, êàòàëèçèðóþò ðåàêöèè ôîñôîðèëèðîâàíèÿ áåëêîâ, à ïðîòåèíôîñôàòàçû – îáðàòíûå èì ðåàêöèè äåôîñôîðèëèðîâàíèÿ; îíè ÿâëÿþòñÿ çâåíüÿìè ñèãíàëüíûõ ñèñòåì. Îïûòû ñ îòäåëåííûìè êîðíÿìè ïÿòè-ñåìèäíåâíûõ ýòèîëèðîâàííûõ ïðîðîñòêîâ êóêóðóçû ïîêàçàëè, ÷òî ñòàóðîñïîðèí èíãèáèðîâàë èíòåíñèâíîñòü ýêññóäàöèè ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì â ñðåäíåì íà 30 %, â ñìåñè æå ñ àäðåíàëèíîì ñòèìóëèðóþùèé ýôôåêò àäðåíàëèíà íå òîëüêî ïîëíîñòüþ ñíèìàëñÿ, íî èíòåíñèâíîñòü ýêññóäàöèè ñíèæàëàñü íèæå êîíòðîëüíîãî óðîâíÿ (íà âîäå), îäíàêî â ìåíüøåé ñòåïåíè, ÷åì â îäíîì ðàñòâîðå ñòàóðîñïîðèíà. Ïîýòîìó ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïðîòåèíêèíàçû ó÷àñòâóþò â ïðîöåññå òðàíñäóêöèè ñèãíàëà, ñâÿçàííîãî ñ äåéñòâèåì àäðåíàëèíà, íî ïðè ýòîì çàäåéñòâîâàíû è äðóãèå èíòåðìåäèàòû, íà êîòîðûå ñòàóðîñïîðèí íå âëèÿåò. Îêàäàåâàÿ êèñëîòà ó êîðíåé êîíòðîëüíîãî âàðèàíòà ñòèìóëèðîâàëà èíòåíñèâíîñòü ýêññóäàöèè â ñðåäíåì íà 33 %. Ïðè ñîâìåñòíîì æå ïðèìåíåíèè ñ àäðåíàëèíîì îêàäàåâàÿ êèñëîòà çàìåòíî óñèëèâàëà ñòèìóëèðóþùåå äåéñòâèå ýòîãî íåéðîòðàíñìèòòåðà. Ïîâèäèìîìó, èíãèáèðîâàíèå ïðîòåèíôîñôàòàç, ñïîñîáñòâóþùåå ëó÷øåé ðàáîòå ïðîòåèíêèíàç, ïîâûøàåò òðàíñäóêöèþ ñèãíàëà, ïîñûëàåìîãî àäðåíàëèíîì, è òåì ñàìûì ñòèìóëèðóåò ýêññóäàöèþ. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííûå äàííûå ìîãóò ñâèäåòåëüñòâîâàòü îá ó÷àñòèè ïðîòåèíêèíàç è ïðîòåèíôîñôàòàç â òðàíñäóêöèè ñèãíàëà, ñâÿçàííîãî ñî ñòèìóëèðóþùèì äåéñòâèåì àäðåíàëèíà íà êîðíåâóþ ýêññóäàöèþ, à òàêæå ñ ó÷àñòèåì íàçâàííûõ ôåðìåíòîâ â ðåãóëèðîâàíèè êîðíåâîãî äàâëåíèÿ â íîðìå. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 06-04-48522). Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 82 ОБРАЗОВАНИЕ И ЛОКАЛИЗАЦИЯ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РАСТЕНИЯХ TAXUS CANADENSI Formation and localisation of phenolic compounds in Taxus canadensis С.М. Зайцева, М.С. Александрова1, Н.В. Загоскина Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва Е-mail: phenolic@ippras.ru 1 Главный ботанический сад РАН, г. Москва  íàñòîÿùåå âðåìÿ áîëüøîå âíèìàíèå èññëåäîâàòåëåé îáðàùåíî íà ðàñòåíèÿ ðîäà Taxus, îáëàäàþùèå óíèêàëüíîé ñïîñîáíîñòüþ ê ñèíòåçó âûñîêîýôôåêòèâíîãî ïðîòèâîîïóõîëåâîãî ñîåäèíåíèÿ òàêñîëà. ×òî æå êàñàåòñÿ èçó÷åíèÿ îáðàçîâàíèÿ â ýòèõ ðàñòåíèÿõ äðóãèõ ïðåäñòàâèòåëåé âòîðè÷íîãî ìåòàáîëèçìà, â òîì ÷èñëå ôåíîëüíîé ïðèðîäû, òî çäåñü èìåþòñÿ ëèøü åäèíè÷íûå äàííûå. Öåëü íàøåãî èññëåäîâàíèÿ – èçó÷åíèå îáðàçîâàíèÿ ôåíîëüíûõ ñîåäèíåíèé (ÔÑ) â ïîáåãàõ òèññà êàíàäñêîãî (Taxus canadensis), ïðîèçðàñòàþùåãî â ñðåäíåé ïîëîñå Ðîññèè.  ðàáîòå èñïîëüçîâàëè õâîþ è ñòåáëè îäíî- è äâóëåòíèõ ïîáåãîâ òèññà êàíàäñêîãî, âçÿòûå â ðàçëè÷íûå ïåðèîäû âåãåòàöèè (ñ ìàÿ ïî îêòÿáðü). ÔÑ ýêñòðàãèðîâàëè èç ðàñòèòåëüíîãî ìàòåðèàëà 70 %-íûì ýòàíîëîì.  ýòàíîëüíûõ ýêñòðàêòàõ ïðîâîäèëè ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêîå îïðåäåëåíèå ñîäåðæàíèÿ ñóììû ðàñòâîðèìûõ ôåíîëüíûõ ñîåäèíåíèé ñ ðåàêòèâîì Ôîëèíà-Äåíèñà (ïðè 725 íì) è ñîäåðæàíèÿ ôëàâàíîâ ñ âàíèëèíîâûì ðåàêòèâîì (ïðè 500 íì). Äëÿ âûÿñíåíèÿ ëîêàëèçàöèè ÔÑ ñðåçû ñâåæåçàìîðîæåííûõ ñòåáëåé è õâîè îêðàøèâàëè 0.08 %-íûì ðàñòâîðîì Fast Blue. Êàê ïîêàçàëè íàøè äàííûå, ñïîñîáíîñòü ê íàêîïëåíèþ ÔÑ â õâîå âûøå ïî ñðàâíåíèþ ñî ñòåáëåì (â 1.5-2 ðàçà). Êîëè÷åñòâî æå ôëàâàíîâ, ÿâëÿþùèõñÿ ÷àñòüþ ñóììû ðàñòâîðèìûõ ÔÑ, â ýòèõ îðãàíàõ áûëî íåâûñîêèì (10-40 % îò ñóììàðíîãî ñîäåðæàíèÿ ÔÑ) è ïî÷òè îäèíàêîâûì â õâîå è ñòåáëå.  íà÷àëüíûå ïåðèîäû âåãåòàöèè (ñ ìàÿ ïî èþëü) ñîäåðæàíèå ÔÑ çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàëîñü êàê â õâîå ïåðâîãî, òàê è âòîðîãî ãîäà âåãåòàöèè.  êîíöå âåãåòàöèè (ñåíòÿáðü-îêòÿáðü) îíî ñíèæàëîñü (â áîëüøåé ñòåïåíè â õâîå ïåðâîãî ãîäà). Äèíàìèêà íàêîïëåíèÿ ÔÑ è ôëàâàíîâ â ñòåáëÿõ òèññà áûëà èíîé.  ýòîì ñëó÷àå íàèáîëüøåå êîëè÷åñòâî ýòèõ âåùåñòâ â ñòåáëå ïåðâîãî ãîäà âåãåòàöèè áûëî â èþíå, òîãäà êàê â ñòåáëå âòîðîãî ãîäà – â îêòÿáðå. Èçó÷åíèå ëîêàëèçàöèè ÔÑ ãèñòîõèìè÷åñêèì ìåòîäîì ïîêàçàëî èõ ïðèñóòñòâèå â êëåòî÷íûõ ñòåíêàõ è ñïåöèàëèçèðîâàííûõ êëåòêàõ-âìåñòèëèùàõ (â âèäå ãðàíóëèðîâàííûõ âêëþ÷åíèé èëè àìîðôíîãî âåùåñòâà) ýïèäåðìàëüíûõ è ïàðåíõèìíûõ òêàíåé ñòåá- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 83 ëÿ è õâîè. ÔÑ áûëè è â ïðîâîäÿùåì ïó÷êå, à òàêæå â òêàíÿõ, ïðèëåãàþùèõ ê íåìó. Òàêèì îáðàçîì, ðàñòåíèÿ òèññà êàíàäñêîãî îáëàäàþò ñïîñîáíîñòüþ ê îáðàçîâàíèþ ôåíîëüíûõ ñîåäèíåíèé, â òîì ÷èñëå è ôëàâàíîâîé ïðèðîäû. Íàèáîëüøåå íàêîïëåíèå ýòèõ âåùåñòâ õàðàêòåðíî äëÿ ìîëîäûõ ðàñòóùèõ òêàíåé. СВЯЗЬ НАКОПЛЕНИЯ ГЛИКОЗИДОВ КОРИЧНОГО СПИРТА И ТИРОЗОЛА С УГЛЕВОДНЫМ СТАТУСОМ РАСТЕНИЙ RHODIOLA ROSEA L. The connection of cinnamic alcohol glycosides and tyrosole accumulation with carbohidrate status of Rhodiola rosea L. plants И.Г. Захожий Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар E-mail: zakhozhiy@ib.komisc.ru Ðîäèîëà ðîçîâàÿ (Rhodiola rosea L.) – ìíîãîëåòíåå òðàâÿíèñòîå ðàñòåíèå èç ñåìåéñòâà òîëñòÿíêîâûõ (Crassulaceae). Ïðåïàðàòû èç ïîäçåìíûõ îðãàíîâ âèäà íàøëè øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ìåäèöèíå è ôóíêöèîíàëüíîì ïèòàíèè â êà÷åñòâå ñòèìóëèðóþùèõ è èììóíîìîäóëèðóþùèõ ñðåäñòâ. Îñíîâíûìè íîñèòåëÿìè áèîëîãè÷åñêîé àêòèâíîñòè ýêñòðàêòèâíûõ âåùåñòâ êîðíåé è êîðíåâèù ð. ðîçîâîé ÿâëÿþòñÿ ãëèêîçèäû êîðè÷íîãî ñïèðòà è òèðîçîëà (ñàëèäðîçèä è ðîçàâèí). Äàííûå ñîåäèíåíèÿ ÿâëÿþòñÿ ïðîäóêòàìè ñïåöèàëèçèðîâàííîãî îáìåíà âåùåñòâ ïî øèêèìàòíîìó ïóòè. Áîëüøèíñòâî ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé âòîðè÷íîãî ìåòàáîëèçìà ð. ðîçîâîé íîñèò ïðèêëàäíîé õàðàêòåð, ÷òî îáóñëîâëåíî ïðàêòè÷åñêîé öåííîñòüþ äàííîãî âèäà. Âìåñòå ñ òåì äî ñèõ ïîð ìàëî èññëåäîâàíû ôèçèîëîãî-áèîõèìè÷åñêèå îñíîâû íàêîïëåíèÿ áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûõ âåùåñòâ, ñâÿçü ïåðâè÷íûõ è âòîðè÷íûõ áèîñèíòåçîâ, ðîëü ïðîäóêòîâ ñïåöèàëèçèðîâàííîãî îáìåíà â æèçíåäåÿòåëüíîñòè ðàñòåíèé. Öåëü äàííîé ðàáîòû – èçó÷åíèå çàêîíîìåðíîñòåé ôîðìèðîâàíèÿ ïóëà íåñòðóêòóðíûõ óãëåâîäîâ è âòîðè÷íûõ ìåòàáîëèòîâ â ïîäçåìíûõ îðãàíàõ ðàñòåíèé, âûÿâëåíèå âçàèìîñâÿçè îáåñïå÷åííîñòè ðàñòåíèé ïðîäóêòàìè ïåðâè÷íûõ áèîñèíòåçîâ ñ íàêîïëåíèåì âåùåñòâ ñïåöèàëèçèðîâàííîãî îáìåíà. Èññëåäîâàíèÿ ïðîâåäåíû íà êóëüòèâèðóåìûõ â êîëëåêöèîííîì ïèòîìíèêå ãåíåðàòèâíî çðåëûõ ðàñòåíèÿõ ñåìåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ. Óãëåâîäû íàõîäÿòñÿ â îñíîâàíèè ìåòàáîëè÷åñêèõ öåïåé, âåäó- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 84 ùèõ ê îáðàçîâàíèþ âñåãî áîãàòñòâà ñèíòåçèðóåìûõ ðàñòåíèÿìè ñîåäèíåíèé. Ìåòàáîëèçì ñàõàðîâ – âàæíåéøèé êîìïëåêñ îáìåííûõ ðåàêöèé, îáåñïå÷èâàþùèé áèîñèíòåòè÷åñêèå öåíòðû êëåòîê èñõîäíûì ñóáñòðàòîì è ýíåðãèåé. Ïîýòîìó ëîãè÷íî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ìåæäó óãëåâîäíûì ñòàòóñîì è èíòåíñèâíîñòüþ îáðàçîâàíèÿ âåùåñòâ ñïåöèàëèçèðîâàííîãî ìåòàáîëèçìà ñóùåñòâóåò îïðåäåëåííàÿ âçàèìîñâÿçü. Ïðîâåäåííûå íàìè èññëåäîâàíèÿ âûÿâèëè ñõîäñòâî äèíàìèêè èçìåíåíèÿ ñîäåðæàíèÿ íåñòðóêòóðíûõ óãëåâîäîâ è ñàëèäðîçèäà â ïîäçåìíûõ îðãàíàõ ðàñòåíèé ð. ðîçîâîé. Ðàííåé âåñíîé, â íà÷àëå ïåðèîäà îòðàñòàíèÿ ïîáåãîâ, â ïîäçåìíûõ îðãàíàõ âûÿâëåíî îòíîñèòåëüíî âûñîêîå ñîäåðæàíèå óãëåâîäîâ (106 è 92 ìã/ã ñóõîãî âåùåñòâà â êàóäåêñå è êîðíÿõ ñîîòâåòñòâåííî); èõ óðîâåíü çàìåòíî óìåíüøàåòñÿ â ïåðèîä àêòèâíîé âåãåòàöèè è äîñòèãàåò ìèíèìóìà ê ñîçðåâàíèþ ñåìÿí (33 è 26 ìã/ã ñóõîé ìàññû).  êîíöå âåãåòàöèîííîãî ïåðèîäà, êîãäà ðàñòåíèÿ ïåðåõîäÿò â ñîñòîÿíèå ïîêîÿ, ñîäåðæàíèå ñàõàðîâ ðåçêî âîçðàñòàëî, äîñòèãàÿ íàèáîëüøèõ âåëè÷èí (147 è 128 ìã/ ã ñóõîé ìàññû). Äèíàìèêà ñîäåðæàíèÿ ñàëèäðîçèäà íîñèëà òàêîé æå õàðàêòåð: ñ ìèíèìóìîì â ïåðèîä ñîçðåâàíèÿ ñåìÿí (13.2 è 2.4 ìã/ã ñóõîé ìàññû) è ìàêñèìóìîì ïðè ïåðåõîäå ðàñòåíèé â ñîñòîÿíèå ïîêîÿ (24.0 è 5.3 ìã/ã ñóõîé ìàññû). Ðåãðåññèîííûé àíàëèç ñâèäåòåëüñòâóåò î âûñîêîé êîððåëÿöèè ìåæäó ñîäåðæàíèåì ñàõàðîâ è ñàëèäðîçèäà â êàóäåêñå (R2 = 0.73) è êîðíÿõ (R2 = 0.85) ðàñòåíèé. Òîò ôàêò, ÷òî ìèíèìóì íàêîïëåíèÿ ñàëèäðîçèäà ñîâïàäàë ïî âðåìåíè ñ óìåíüøåíèåì ôîíäà ðàñòâîðèìûõ óãëåâîäîâ, è îáà ñîáûòèÿ îòìå÷àëèñü â ïåðèîä öâåòåíèÿ-ïëîäîíîøåíèÿ, ïî íàøåìó ìíåíèþ, ñâèäåòåëüñòâóåò î ðîëè äîíîðíî-àêöåïòîðíûõ îòíîøåíèé â ðåãóëÿöèè âòîðè÷íûõ áèîñèíòåçîâ íà óðîâíå öåëîñòíîãî ðàñòåíèÿ.  ïåðèîä ðåïðîäóêòèâíîãî ðàçâèòèÿ ôîðìèðóþùèåñÿ ñåìåíà çàíèìàþò âåäóùåå ïîëîæåíèå â èåðàðõèè àêöåïòîðîâ óãëåðîäà, ÷òî ïîäòâåðæäàåò ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ðàñïðåäåëåíèÿ íåñòðóêòóðíûõ óãëåâîäîâ ïî îðãàíàì. Òàê, â ôàçó öâåòåíèÿ ñóùåñòâóåò ãðàäèåíò êîíöåíòðàöèè ñàõàðîâ, íàïðàâëåííûé îò îñíîâàíèÿ ãåíåðàòèâíîãî ïîáåãà ê åãî âåðõóøêå. Ðåïðîäóêòèâíûå îðãàíû (ñîöâåòèÿ) àòòðàãèðóþò ïðîäóêòû ôîòîñèíòåçà, ôîðìèðóÿ âîñõîäÿùèé ïîòîê îðãàíè÷åñêîãî óãëåðîäà.  âåãåòàòèâíûõ ïîáåãàõ îòìå÷åíî îáðàòíîå ðàñïðåäåëåíèå ñàõàðîâ. Îòòîê àññèìèëèðîâàííîãî âåãåòàòèâíûìè ïîáåãàìè óãëåðîäà ïîïîëíÿåò ôîíä óãëåâîäîâ â ïîäçåìíûõ îðãàíàõ, íåîáõîäèìûõ äëÿ áèîñèíòåòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ôîðìèðîâàíèÿ ïî÷åê âîçîáíîâëåíèÿ, ïåðåçèìîâêè è ðàííåâåñåííåãî îòðàñòàíèÿ ïîáåãîâ. Î òåñíîé âçàèìîñâÿçè ìåæäó îáåñïå÷åííîñòüþ ïîäçåìíûõ îðãàíîâ óãëåâîäàìè è íàêîïëåíèåì ñàëèäðîçèäà óêàçûâàþò è ðåçóëüòàòû îïûòîâ ïî âëèÿíèþ ñâåòîâîãî ðåæèìà íà íàêîïëåíèå ãëèêîçèäà. Ñíèæåíèå îñâå- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 85 ùåííîñòè íà 40 % îò åñòåñòâåííîé ñîïðîâîæäàëîñü áîëåå ÷åì äâóêðàòíûì óâåëè÷åíèåì íàêîïëåíèÿ ñàëèäðîçèäà íà ôîíå 70 %-íîãî âîçðàñòàíèÿ ñîäåðæàíèÿ ñàõàðîâ.  òî æå âðåìÿ íà ôîíå âûðàæåííûõ èçìåíåíèé ôîíäà ðàñòâîðèìûõ ñàõàðîâ ñîäåðæàíèå ðîçàâèíà – ãëèêîçèäà êîðè÷íîãî ñïèðòà – â êîðíÿõ è êàóäåêñå êîëåáàëîñü íåçíà÷èòåëüíî. Ïî-âèäèìîìó, âûñîêèé óðîâåíü ñîäåðæàíèÿ óãëåâîäîâ íå ÿâëÿåòñÿ ðåøàþùèì óñëîâèåì äëÿ èíòåíñèâíîñòè íàêîïëåíèÿ ðîçàâèíà. Ñèíòåç ðîçàâèíà êîíòðîëèðóåòñÿ äðóãèìè ôàêòîðàìè, íàïðèìåð, êîëè÷åñòâîì äîñòóïíîãî äëÿ åãî ñèíòåçà ôåíèëàëàíèíà èëè ðàñïðåäåëåíèåì äàííîé àìèíîêèñëîòû ìåæäó ñèíòåçîì áåëêà è âòîðè÷íûõ ìåòàáîëèòîâ. Òàêèì îáðàçîì, âûÿâëåíà ñâÿçü íàêîïëåíèÿ ôåíîëüíîãî ãëèêîçèäà ñàëèäðîçèäà ñ èçìåíåíèÿìè óãëåâîäíîãî ñòàòóñà ðàñòåíèé ð. ðîçîâîé. Ìèíèìóì íàêîïëåíèÿ ñàëèäðîçèäà ñîâïàäàë ïî âðåìåíè ñ óìåíüøåíèåì ôîíäà ðàñòâîðèìûõ óãëåâîäîâ è îáà ñîáûòèÿ íàáëþäàëèñü â ïåðèîä ðåïðîäóêòèâíîãî ðàçâèòèÿ, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î ðîëè äîíîðíî-àêöåïòîðíûõ îòíîøåíèé â ðåãóëÿöèè âòîðè÷íûõ áèîñèíòåçîâ íà óðîâíå öåëîãî ðàñòåíèÿ. ТКАНЕСПЕЦИФИЧНЫЙ БЕЛОК ВОЛОКОН С КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКОЙ ЖЕЛАТИНОЗНОГО ТИПА Tissue-specific protein of fibers with gelatinous cell wall Н.Н. Ибрагимова, Н.Е. Мокшина, Л.О. Ягодина, В.В. Сальников, Т.А. Горшкова Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, г. Казань E-mail: Nibra@yandex.ru Êëåòî÷íàÿ ñòåíêà – êëþ÷åâàÿ ñòðóêòóðà ðàñòèòåëüíîãî îðãàíèçìà. Îäíàêî ïî÷òè íå çàòðîíóòîé îáëàñòüþ èññëåäîâàíèÿ êëåòî÷íîé ñòåíêè ÿâëÿåòñÿ ôîðìèðîâàíèå åå ñëîæíåéøåé íàäìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðû. Óäîáíûì îáúåêòîì èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññîâ ôîðìèðîâàíèÿ êëåòî÷íîé ñòåíêè ÿâëÿþòñÿ ðàñòèòåëüíûå âîëîêíà, òàê êàê îíè îáëàäàþò ìîùíî ðàçâèòîé âòîðè÷íîé êëåòî÷íîé ñòåíêîé è áîëüøèìè ðàçìåðàìè èíäèâèäóàëüíûõ êëåòîê. Ïðîöåññ ôîðìèðîâàíèÿ êëåòî÷íîé ñòåíêè â íàøåé ëàáîðàòîðèè èçó÷àåòñÿ íà ïðèìåðå ôëîýìíûõ âîëîêîí ëüíà-äîëãóíöà. Ê ïðåèìóùåñòâàì ýòîãî îáúåêòà îòíîñèòñÿ ðàçãðàíè÷åííîñòü âî âðåìåíè è ïðîñòðàíñòâå ïðîöåññîâ óäëèíåíèÿ âîëîêíà è óòîëùåíèÿ åãî êëåòî÷íîé ñòåíêè, à òàêæå íàëè÷èå ìîðôîëîãè÷åñêîãî èíäèêàòîðà ïåðåõîäà ìåæäó íèìè, òàê íàçûâàåìîé òî÷êè ñëîìà. Ëüíÿ- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 86 íûå âîëîêíà ïðèíàäëåæàò ê ÷èñëó êëåòîê, ôîðìèðóþùèõ îñîáûé òèï âòîðè÷íûõ êëåòî÷íûõ ñòåíîê, êîòîðûé õàðàêòåðåí äëÿ ìíîãèõ ëóáîâîëîêíèñòûõ êóëüòóð è æåëàòèíîçíûõ âîëîêîí òÿãîâîé äðåâåñèíû. Ýòîò òèï âòîðè÷íîé êëåòî÷íîé ñòåíêè õàðàêòåðèçóåòñÿ î÷åíü òîëñòûì S2 ñëîåì, ïðàêòè÷åñêè ïîëíûì îòñóòñòâèåì ëèãíèíà, àêñèàëüíûì ðàñïîëîæåíèåì ìèêðîôèáðèëë öåëëþëîçû è âûñîêîé äîëåé ãàëàêòîçîñîäåðæàùèõ íåöåëëþëîçíûõ ïîëèñàõàðèäîâ. Âîëîêíà ýòîãî òèïà ïðåäëîæåíî íàçûâàòü æåëàòèíîçíûìè âîëîêíàìè. Íà ñòàäèè ôîðìèðîâàíèÿ âòîðè÷íîé êëåòî÷íîé ñòåíêè â âîëîêíàõ ëüíà îáíàðóæèâàåòñÿ âîäîðàñòâîðèìûé âûñîêîìîëåêóëÿðíûé (îêîëî 2000 êÄà) ïîëèñàõàðèä b-(1®4)-D-ãàëàêòàí (äî 90 % ãàëàêòîçû). Ýòîò ïîëèìåð ÿâëÿåòñÿ òêàíå- è ñòàäèåñïåöèôè÷íûì, ïîñêîëüêó îáíàðóæèâàåòñÿ òîëüêî âî ôëîýìíûõ âîëîêíàõ íèæå òî÷êè ñëîìà, íà ñòàäèè óòîëùåíèÿ êëåòî÷íîé ñòåíêè. Ñóäÿ ïî äèíàìèêå è ëîêàëèçàöèè ñèíòåçà, ãàëàêòàí èãðàåò êëþ÷åâóþ ðîëü â ïðîöåññàõ ôîðìèðîâàíèÿ è ïîñòñèíòåòè÷åñêîé ìîäèôèêàöèè êëåòî÷íîé ñòåíêè âîëîêíà. Íàìè áûëî ïîêàçàíî, ÷òî âìåñòå ñ ãàëàêòàíîì â âûñîêîìîëåêóëÿðíîé ôðàêöèè ïîñëå õðîìàòîãðàôèðîâàíèÿ íà Sepharose CL4 âûõîäÿò áåëêè, êîòîðûå, ïî âñåé âèäèìîñòè, ñâÿçàíû ñ ïîëèñàõàðèäîì. Ïðè÷åì áåëêè, îöåíèâàåìûå íàìè ìåòîäîì Bradford è Ds-Na-ýëåêòðîôîðåçîì, îáíàðóæèâàëèñü íåçàâèñèìî îò ìåòîäà êîíöåíòðèðîâàíèÿ ïîëèñàõàðèäà ïåðåä õðîìàòîãðàôèðîâàíèåì (80 %íûì ñïèðòîì èëè óëüòðàôèëüòðàöèåé). Îäèí èç äîìèíàíòíûõ áåëêîâ âûñîêîìîëåêóëÿðíîé ôðàêöèè ñ ìîëåêóëÿðíîé ìàññîé ïîëèïåïòèäíîé öåïè îêîëî 65 êÄà, ïî äàííûì Ds-Na-ýëåêòðîôîðåçà, èìåë íàèáîëåå ïðî÷íóþ ñâÿçü ñ âûñîêîìîëåêóëÿðíûì ãàëàêòàíîì, ïðè ýòîì îí íåêîâàëåíòíî ñâÿçàí ñ ïîëèñàõàðèäîì è èíîãäà îáíàðóæèâàëñÿ â ñâîáîäíîé ôîðìå.  ïîñëåäóþùåé ðàáîòå áåëîê áûë âûäåëåí äëÿ îïðåäåëåíèÿ ÷àñòè÷íîé àìèíîêèñëîòíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè. Ïðîàíàëèçèðîâàííûå ôðàãìåíòû ýòîãî áåëêà ïîçâîëèëè èäåíòèôèöèðîâàòü åãî êàê áåëîê ðàñòèòåëüíîãî ïðîèñõîæäåíèÿ ñ ÷àñòè÷íîé ãîìîëîãèåé ê ãëþêîçèäàçàì. Áëàãîäàðÿ ïîëó÷åííûì ðåçóëüòàòàì ñäåëàíî ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî èññëåäóåìûé áåëîê ìîæåò áûòü íàïðÿìóþ ñâÿçàí ñ ïðîöåññîì ñáîðêè êëåòî÷íîé ñòåíêè è ñ ôîðìèðîâàíèåì âîëîêîí ëüíà. Íàìè áûë âûäåëåí èçó÷àåìûé áåëîê â êîëè÷åñòâå, äîñòàòî÷íîì äëÿ ïîñëåäóþùåé èììóíèçàöèè ìûøåé è íàðàáîòêè ïîëèêëîíàëüíûõ àíòèòåë ñ öåëüþ ïðîâåäåíèÿ èññëåäîâàíèé ïî ëîêàëèçàöèè áåëêà â âîëîêíàõ ëüíà. Ñ ïîìîùüþ ïîëó÷åííûõ àíòèòåë (N1) íà óëüòðàòîíêèõ ñðåçàõ, ãäå èñïîëüçîâàëèñü âòîðè÷íûå àíòèòåëà, ñâÿçàííûå ñ êîëëîèäíûì çîëîòîì, ïîêàçàíî, ÷òî ìåòêà îáíàðóæèâàåòñÿ òîëüêî â ïóçûðüêàõ Ãîëüäæè è â ñëîå êëåòî÷íîé ñòåí- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 87 êè ñ àêñèàëüíûì ðàñïîëîæåíèåì ìèêðîôèáðèëë öåëëþëîçû. Äâîéíîå ìå÷åíèå àíòèòåëàìè áåëêà (N1) è ãàëàêòàíà (LM5) ïîêàçàëî, ÷òî ìåòêà íà áåëîê èìååò àíàëîãè÷íîå ðàñïðåäåëåíèå ñ ïîëèñàõàðèäîì. Ïîëó÷åííûå íàìè àíòèòåëà â äàëüíåéøåì èñïîëüçîâàëè äëÿ îáíàðóæåíèÿ è óñòàíîâëåíèÿ ëîêàëèçàöèè àíàëèçèðóåìîãî áåëêà â æåëàòèíîçíûõ âîëîêíàõ ðàçíîãî òèïà. Äëÿ ýòîãî èññëåäîâàëè âîëîêíà ðàñòåíèé, ñèñòåìàòè÷åñêè äàëåêèõ äðóã îò äðóãà, à òàêæå âîëîêíà ðàçëè÷íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ è ëîêàëèçàöèè – ïåðâè÷íûå è âòîðè÷íûå ôëîýìíûå âîëîêíà êîíîïëè (Cannabis sativa) è êñèëåìíûå âîëîêíà äðåâåñèíû íàïðÿæåíèÿ òîïîëÿ (Populus L.). Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî áåëîê, àññîöèèðîâàííûé ñ ãàëàêòàíîì, ïðèñóòñòâóåò â ïåðâè÷íûõ è âòîðè÷íûõ ôëîýìíûõ âîëîêíàõ êîíîïëè, à èìåííî â ñëîÿõ S2 è S3 âòîðè÷íîé êëåòî÷íîé ñòåíêè âîëîêîí æåëàòèíîçíîãî òèïà è íå îáíàðóæèâàåòñÿ â êëåòêàõ äðóãèõ òêàíåé. Êðîìå òîãî, èññëåäóåìûé áåëîê ïðèñóòñòâîâàë è â âîëîêíàõ äðåâåñèíû íàïðÿæåíèÿ òîïîëÿ, ôîðìèðóþùèõ êëåòî÷íóþ ñòåíêó æåëàòèíîçíîãî òèïà, è íå âûÿâëåí â âîëîêíàõ äðåâåñèíû, íå ôîðìèðóþùèõ ýòîò òèï êëåòî÷íîé ñòåíêè. Ïðîâåäåííûå íàìè èññëåäîâàíèÿ ïîçâîëèëè âûäâèíóòü ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî ýòîò áåëîê ìîæåò ñëóæèòü ìàðêåðîì êëåòî÷íûõ ñòåíîê æåëàòèíîçíîãî òèïà è ïîñòàâèòü âîïðîñ î åãî ôóíêöèîíàëüíîé ðîëè. МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА В ХЛОРОПЛАСТАХ: ВКЛЮЧЕНИЕ КИСЛОРОДА В ФОТОСИНТЕТИЧЕСКУЮ ЦЕПЬ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ Mechanisms of reactive oxygen species generation in chloroplasts: oxygen incorporation into photosynthetic electron transport chain Б.Н. Иванов, М.М. Мубаракшина, М.А. Козулева, С.А. Хоробрых Институт фундаментальных проблем биологии РАН, г. Пущино Е-mail: ivabor@issp.serpukhov.su Ãåíåðàöèÿ ðàçëè÷íûõ àêòèâíûõ ôîðì êèñëîðîäà (ÀÔÊ) â ìåìáðàíàõ òèëàêîèäà õëîðîïëàñòîâ ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê ðåçóëüòàò îñîáåííîñòåé ýëåêòðîííîãî ïåðåíîñà íà îòäåëüíûõ ó÷àñòêàõ ôîòîñèíòåòè÷åñêîé ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíîé öåïè. Âîññòàíîâëåíèå êèñëîðîäà íà àêöåïòîðíîé ñòîðîíå Ôîòîñèñòåìû 1 (ÔÑ1) îáû÷íî ðàññìàòðèâàþò êàê ãëàâíûé èñòî÷íèê ÀÔÊ â õëîðîïëàñòàõ. Îäíàêî îáùåïðèíÿòîãî ïðåäñòàâëåíèÿ î ìåõàíèçìàõ ýòîãî ïðîöåññà íå Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 88 äîñòèãíóòî äî ñèõ ïîð, îñîáåííî îòíîñèòåëüíî ðîëè ôåððåäîêñèíà. Ìû íàøëè, ÷òî òîëüêî 30-40 % ýëåêòðîííîãî ïîòîêà îò âîäû ê êèñëîðîäó ïðîòåêàåò ÷åðåç ôåððåäîêñèí êàê â îòñóòñòâèè, òàê è ïðèñóòñòâèè ÍÀÄÔ+. Àíàëèç ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ïðåäïîëàãàåò âîññòàíîâëåíèå êèñëîðîäà îäíèì èç âíóòðèìåìáðàííûõ êîìïîíåíòîâ àêöåïòîðíîé ÷àñòè ÔÑ1. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå, èìåþùèåñÿ â ëèòåðàòóðå, è íàøè èçìåðåíèÿ ñâèäåòåëüñòâóþò î íåçíà÷èòåëüíîé ñêîðîñòè ýòîãî ïðîöåññà âîññòàíîâëåíèÿ êèñëîðîäà â Ôîòîñèñòåìå 2 (ÔÑ2).  èçîëèðîâàííûõ èç òèëàêîèäíûõ ìåìáðàí ÷àñòèöàõ, îáîãàùåííûõ ÔÑ2, ìû îáíàðóæèëè ñòèìóëÿöèþ âîññòàíîâëåíèÿ êèñëîðîäà ïðè îáðàáîòêàõ, ïîâðåæäàþùèõ äîíîðíóþ ÷àñòü ÔÑ2, â ÷àñòíîñòè, äîíèðîâàíèå ýëåêòðîíîâ îò âîäîîêèñëÿþùåãî êîìïëåêñà. Áûëî íàéäåíî, ÷òî äîíîðû ÔÑ2 ìàðãàíåö è àñêîðáàò ñóùåñòâåííî ïîäàâëÿëè êàòàëàçà-çàâèñèìîå ïîãëîùåíèå êèñëîðîäà â òðèñ-îáðàáîòàííûõ ÷àñòèöàõ.  ðåçóëüòàòå îñâåùåíèÿ òðèñ-îáðàáîòàííûõ ÷àñòèö ïðîèñõîäèëî óìåíüøåíèå ñêîðîñòè ïîãëîùåíèÿ êèñëîðîäà, êîòîðîå êîððåëèðîâàëî ñ âîçðàñòàíèåì êîëè÷åñòâà öèòîõðîìà b-559, âîññòàíàâëèâàåìîãî ôåððîöèàíèäîì. Ñäåëàí âûâîä, ÷òî âûçâàííîå ñâåòîì ïîòðåáëåíèå êèñëîðîäà â ÔÑ2 ïðè íàðóøåíèè ýëåêòðîííîãî ïåðåíîñà îò âîäû ê ðåàêöèîííîìó öåíòðó ÔÑ2, P680, ïðîèñõîäèò êàê â ðåçóëüòàòå âîññòàíîâëåíèÿ êèñëîðîäà, ïðèâîäÿùåãî ê îáðàçîâàíèþ H 22, òàê è ïðè âçàèìîäåéñòâèè O2 ñ îðãàíè÷åñêèìè ðàäèêàëàìè, âîçíèêàþùèìè ïîñëå îòðûâà ýëåêòðîíîâ îò ìîëåêóë äîëãîæèâóùèì P680+. Âîçìîæíûå ïðîäóêòû ïîñëåäíåé ðåàêöèè – ãèäðîïåðîêñèäû îðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóë. Ïðåäñòàâëåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå, ñâèäåòåëüñòâóþùèå î êîìïëåêñíîì ó÷àñòèè ïóëà ïëàñòîõèíîíà (PQ) â âîññòàíîâëåíèè êèñëîðîäà â ôîòîñèíòåòè÷åñêîé ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíîé öåïè. Âêëàä ïóëà PQ â âîññòàíîâëåíèå êèñëîðîäà â ïîëíîé ôîòîñèíòåòè÷åñêîé ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíîé öåïè ïðè âûñîêîé èíòåíñèâíîñòè ñâåòà ñîñòàâëÿåò 50 % ïðè ðÍ 5.0 è äîñòèãàåò 70 % ïðè ðÍ 6.5 è 7.8. Äàííûå îáúÿñíÿþòñÿ êàê ðåçóëüòàò âîññòàíîâëåíèÿ ìîëåêóë Î 2 â ÔÑ1 è ïóëå PQ ñ ïîñëåäóþùèì âîññòàíîâëåíèåì ñóïåðîêñèäíûõ ðàäèêàëîâ, îáðàçîâàâøèõñÿ â îáîèõ ïðîöåññàõ, ïëàñòîãèäðîõèíîíîì â òåðìîäèíàìè÷åñêè âûãîäíîé ðåàêöèè. Òàêîå ñîâìåñòíîå ó÷àñòèå ïóëà PQ è ÔÑ1 â âîññòàíîâëåíèè êèñëîðîäà ìû íàçâàëè «êîîïåðàòèâíûì âîññòàíîâëåíèåì êèñëîðîäà». Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïîçâîëèëè ïðåäïîëîæèòü âêëþ÷åíèå ôîðì êèñëîðîäà â ôîòîñèíòåòè÷åñêóþ ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíóþ öåïü êàê ïðèðîäíûõ ó÷àñòíèêîâ ïåðåíîñà ýëåêòðîíîâ. Ñîãëàñíî ïðåäëîæåííîé ñõåìå, ñóïåðîêñèäíûå àíèîí-ðàäèêàëû è åùå áîëåå îïàñíûå èõ ïðîòîíèðîâàííûå ôîðìû, HO 2·, ìîãóò Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 89 áûòü íåéòðàëèçîâàíû âíóòðè ìåìáðàíû. Òàêèì îáðàçîì, ïóë PQ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê îäèí èç ýëåìåíòîâ ñèñòåìû çàùèòû òèëàêîèäíûõ ìåìáðàí, ãäå ïëàñòîãèäðîõèíîí, ôóíêöèîíèðóÿ êàê ëîâóøêà ñóïåðîêñèäîâ, ïðîèçâîäèò H 2Î2. Ìû ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîêàçàëè, ÷òî ôîðìèðîâàíèå Í 2Î2 ïðîèñõîäèò â îñíîâíîì íå â ñðåäå, à, ãëàâíûì îáðàçîì, â òèëàêîèäàõ, ò.å. â ñàìîé ìåìáðàíå è â ëþìåíå. Äîëÿ ïîòîêà ýëåêòðîíîâ, ó÷àñòâóþùèõ âî âíóòðèòèëàêîèäíîì ôîðìèðîâàíèè Í2Î2, â ñóììàðíîì ïîòîêå ýëåêòðîíîâ ïî ôîòîñèíòåòè÷åñêîé ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíîé öåïè âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì èíòåíñèâíîñòè ñâåòà, äîñòèãàÿ ïðè âûñîêèõ èíòåíñèâíîñòÿõ 60 %. Äîëÿ ïîòîêà ýëåêòðîíîâ, ó÷àñòâóþùèõ â ôîðìèðîâàíèè Í2Î2 â ëþìåíå òèëàêîèäîâ, áûëà íå áîëåå 10 %. Åñòü ìíîãî äàííûõ î çàâèñèìîñòè âêëþ÷åíèÿ ðåàêöèé àäàïòàöèè â êëåòêàõ ðàñòåíèÿ îò îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ïóëà PQ. Âîçìîæíî, ÷òî èìåííî ìîëåêóëû Í 2Î2, ôîðìèðóþùèåñÿ ñ ó÷àñòèåì êîìïîíåíòîâ ýòîãî ïóëà, èãðàþò ðîëü ñèãíàëà. Âîçìîæíîñòü ãåíåðàöèè Í2Î2 â ìåìáðàíå ìîæåò èìåòü ôóíäàìåíòàëüíîå çíà÷åíèå, òàê êàê ìîëåêóëû, îáðàçîâàâøèåñÿ òàì, ìîãóò âûõîäèòü èç òèëàêîèäîâ â ñòðîìó â ëþáîé òî÷êå ìåìáðàíû, â òî âðåìÿ êàê ìåìáðàííàÿ ñèñòåìà î÷èñòêè äåòîêñèêàöèè Í 2Î2 ñêîíöåíòðèðîâàíà íà ïîâåðõíîñòè ìåìáðàíû âáëèçè ÔÑ1. Êðîìå òîãî, òàêèå ìîëåêóëû Í2Î2 âûõîäÿò â öèòîïëàçìó, ìèíóÿ òàêæå ñòðîìàëüíóþ ñèñòåìó äåòîêñèêàöèè. ПРИСУТСТВИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ КАРБОАНГИДРАЗЫ В ТИЛАКОИДАХ ЛИСТЬЕВ ГОРОХА Presence of various carbonic anhydrases in pea leaf thylakoids Л.К. Игнатова, Н.Н. Руденко, М.С. Христин, Б.Н. Иванов Институт фундаментальных проблем биологии РАН, г. Пущино  òèëàêîèäàõ ëèñòüåâ ãîðîõà îáíàðóæåíî íåñêîëüêî êàðáîàíãèäðàç êàê ñâÿçàííûõ ñ ïèãìåíò-áåëêîâûìè êîìïëåêñàìè ôîòîñèñòåì, òàê è îäíîé ðàñòâîðèìîé, âûõîäÿùåé èç ëþìåíà. Êàðáîàíãèäðàçà, êàòàëèçèðóþùàÿ îáðàòèìóþ ãèäðàòàöèþ ÑÎ2, ÿâëÿåòñÿ óíèâåðñàëüíûì ôåðìåíòîì, îáíàðóæåííûì âî âñåõ æèâûõ îðãàíèçìàõ îò ïðîêàðèîò äî ÷åëîâåêà. Ïî ñòðîåíèþ àêòèâíîãî öåíòðà êàðáîàíãèäðàçû ðàçäåëåíû íà òðè ãåííûõ ñåìåéñòâà – a, b è g. Ðàñøèôðîâêà ãåíîìà âûñøåãî ðàñòåíèÿ Arabidopsis thaliana ïîçâîëèëà óñòàíîâèòü ïðèñóòñòâèå ñâûøå äåñÿòêà ãåíîâ, êîäèðóþùèõ êàðáîàíãèäðàçû, ïðèíàäëåæàùèå êî âñåì òðåì ñåìåéñòâàì. Îòäåëüíûå îðãàíåëëû ÷àñòî ñîäåðæàò íåñêîëüêî èçîôîðì êàðáîàíãèäðàçû. Òàê, â îäíîêëåòî÷íîé çåëåíîé âîäîðîñëè Chlamidomonas Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 90 reinhardtii äâå êàðáîàíãèäðàçû a-òèïà íàõîäÿòñÿ â ïåðèïëàçìàòè÷åñêîì ïðîñòðàíñòâå, à äâå êàðáîàíãèäðàçû g-òèïà – â ìèòîõîíäðèÿõ. Âñåãî â ýòîé âîäîðîñëè îáíàðóæåíî äåâÿòü êàðáîàíãèäðàç â ðàçíûõ êîìïàðòìåíòàõ. Íàìè ïðåäñòàâëåíû äîêàçàòåëüñòâà ïðèñóòñòâèÿ â òèëàêîèäàõ ëèñòüåâ ãîðîõà òðåõ ìåìáðàíîñâÿçàííûõ è îäíîé ðàñòâîðèìîé êàðáîàíãèäðàç. Äâå ìåìáðàíîñâÿçàííûõ êàðáîàíãèäðàçû îáíàðóæåíû â ìåìáðàííûõ ïðåïàðàòàõ, îáîãàùåííûõ ôîòîñèñòåìîé 2 (ÔÑ2). Îäíà êàðáîàíãèäðàçà, ñâÿçàííàÿ ñ âûñîêîìîëåêóëÿðíûìè êîìïîíåíòàìè êîðêîìïëåêñà ÔÑ2, îñòàþùàÿñÿ â ìåìáðàíàõ ïîñëå îáðàáîòêè ñîëÿìè, âçÿòûìè â âûñîêîé êîíöåíòðàöèè. Ìàêñèìàëüíàÿ àêòèâíîñòü ýòîé êàðáîàíãèäðàçû ïðîÿâëÿëàñü â ïðèñóòñòâèè òðèòîíà Õ-100, âçÿòîãî â îòíîøåíèè òðèòîí/õëîðîôèëë = 1. Ýòà êàðáîàíãèäðàçà âåñüìà ÷óâñòâèòåëüíà ê äåéñòâèþ ëèïîðàñòâîðèìîãî ñóëüôàìèäíîãî èíãèáèòîðà ýòîêñèçîëàìèäà ñ I 50 = 10–9 Ì. Äðóãàÿ êàðáîàíãèäðàçà, îáíàðóæåííàÿ â ÔÑ2, ïåðåõîäèò â ðàñòâîð ïðè äåéñòâèè ñîëåé êàëèÿ, íàòðèÿ è îñîáåííî êàëüöèÿ è äåòåðãåíòîâ òðèòîíà Õ-100 è äîäåöèëìàëüòîçèäà. Êàæóùàÿñÿ ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà ýòîãî áåëêà â íàøèõ óñëîâèÿõ íàòèâíîãî ýëåêòðîôîðåçà ðàâíà 50 êÄ. Îí ñòîëü æå âûñîêî÷óâñòâèòåëåí ê äåéñòâèþ ýòîêñèçîëàìèäà, êàê è âûñîêîìîëåêóëÿðíàÿ êàðáîàíãèäðàçà. Îäíàêî àöåòàçîëàìèä, ñëàáî ïðîíèêàþùèé â ìåìáðàíó ñóëüôàìèäíûé èíãèáèòîð, îêàçûâàåò íåîáû÷íîå äåéñòâèå íà ýòó êàðáîàíãèäðàçó, óâåëè÷èâàÿ àêòèâíîñòü ïðè êîíöåíòðàöèÿõ íèæå 10 –6 Ì. Äðóãèì íåîáû÷íûì ñâîéñòâîì ýòîãî áåëêà ÿâëÿåòñÿ ñîõðàíåíèå âûñîêîé ôåðìåíòàòèâíîé àêòèâíîñòè ïðè èíêóáàöèè åãî ïðè 90 °Ñ â òå÷åíèå 10-15 ìèí. Èçâåñòíî, ÷òî áåëîê 33 êÄ, ïðîèíêóáèðîâàííûé ïðè 90 °Ñ è äîáàâëåííûé ê ÔÑ2, ëèøåííîé ýòîãî áåëêà, âîññòàíàâëèâàåò êèñëîðîäâûäåëÿþùóþ ôóíêöèþ ÔÑ2. À. Ñòåìëåð ïîêàçàë, ÷òî ðåêîìáèíàíòíûé áåëîê 33 êÄ îáëàäàë êàðáîàíãèäðàçíîé àêòèâíîñòüþ è âîññòàíàâëèâàë êèñëîðîäâûäåëÿþùóþ ôóíêöèþ ÔÑ2. Ýòîò áåëîê îòíîñÿò ê êëàññó «åñòåñòâåííî ðàçâåðíóòûõ áåëêîâ» (naturally unfolded proteins), êîãäà ôåðìåíòàòèâíîé àêòèâíîñòüþ îáëàäàåò ðàçâåðíóòàÿ ìîëåêóëà áåëêà. Íàìè óñòàíîâëåíî, ÷òî ìåìáðàííûå ïðåïàðàòû ÔÑ2, îáðàáîòàííûå 1 % SDS, ñîõðàíÿëè êàðáîàíãèäðàçíóþ àêòèâíîñòü.  ìåìáðàííûõ ïðåïàðàòàõ, îáîãàùåííûõ ôîòîñèñòåìîé 1, òàêæå îáíàðóæåíà âûñîêàÿ àêòèâíîñòü êàðáîàíãèäðàçû, ïðåâûøàþùàÿ â 7-10 ðàç êàðáîàíãèäðàçíóþ àêòèâíîñòü ïðåïàðàòîâ, îáîãàùåííûõ ÔÑ2. Ìàêñèìàëüíàÿ àêòèâíîñòü ýòîé êàðáîàíãèäðàçû äîñòèãàëàñü â ïðèñóòñòâèè òðèòîíà Õ-100, âçÿòîãî â îòíîøåíèè òðèòîí/õëîðîôèëë = 0.3. Ýòà êàðáîàíãèäðàçà áûëà ìåíåå ÷óâñòâèòåëüíà ê ñóëüôàìèäíûì èíãèáèòîðàì ñ I50 = 10–6 Ì êàê äëÿ ëèïîðàñòâîðèìîãî ýòîêñèçîëàìèäà, òàê è ñëàáîïðîíèêàþùåãî â ìåìáðàíó àöå- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 91 òàçîëàìèäà, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î ðàñïîëîæåíèè àêòèâíîãî öåíòðà ôåðìåíòà íà ïîâåðõíîñòè ìåìáðàíû. Êàæóùàÿñÿ ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà ýòîé êàðáîàíãèäðàçû ïðè íàòèâíîì ýëåêòðîôîðåçå îêîëî 20 êÄ. Íàðÿäó ñ òðåìÿ ìåìáðàíîñâÿçàííûìè êàðáîàíãèäðàçàìè, íàìè îáíàðóæåíà ðàñòâîðèìàÿ âûñîêîìîëåêóëÿðíàÿ, îòëè÷íàÿ îò ñòðîìàëüíîé, êàðáîàíãèäðàçà, ïðåäïîëîæèòåëüíî ðàñïîëîæåííàÿ â ëþìåíå òèëàêîèäîâ. Ïðè îáðàáîòêå òèëàêîèäîâ òðèòîíîì Õ-100 ïðè îòíîøåíèè òðèòîí/õëîðîôèëë, ðàâíîì èëè áîëüøåì åäèíèöû îíà âûõîäèò â ðàñòâîð. Ïîñëå îñàæäåíèÿ ýòèõ òèëàêîèäîâ ïðè 12000 g îíà íàáëþäàëàñü â ñóïåðíàòàíòå ñ ïîìîùüþ íàòèâíîãî ýëåêòðîôîðåçà â ÏÀÀÃ. Ïðè öåíòðèôóãèðîâàíèè ýòîãî ñóïåðíàòàíòà â òå÷åíèå 1 ÷àñ ïðè 144000 g ýòà êàðáîàíãèäðàçà îñòàâàëàñü â ðàñòâîðå (â ñóïåðíàòàíòå). Àíàëèç åå ñóëüôàìèäàìè ïîêàçàë, ÷òî ïîëíîå èíãèáèðîâàíèå ýòîêñèçîëàìèäîì äîñòèãàëîñü ïðè äåéñòâèè êîíöåíòðàöèÿìè íà òðè ïîðÿäêà áîëåå íèçêèìè, ÷åì ïðè èíãèáèðîâàíèè ñòðîìàëüíîé ðàñòâîðèìîé êàðáîàíãèäðàçû. Êàæóùàÿñÿ ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà ýòîé êàðáîàíãèäðàçû ïðè íàòèâíîì ýëåêòðîôîðåçå 262 êÄ. ОСОБЕННОСТИ РЕГУЛЯЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА В ХЛОРОПЛАСТАХ Peculiarities of energy exchange regulation in chloroplasts И.М. Карташов Институт фундаментальных проблем биологии РАН, г. Пущино E-mail: Kartachov@issp.serpuchov.su Âûÿñíåíèå ìåõàíèçìîâ ðåãóëÿöèè ýíåðãåòè÷åñêîãî îáìåíà â õëîðîïëàñòàõ ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç âàæíåéøèõ çàäà÷ ñîâðåìåííîé áèîëîãè÷åñêîé õèìèè. Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè íàêîïëåíî ìíîãî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ôàêòîâ, ñâèäåòåëüñòâóþùèõ î òîì, ÷òî ðåãóëÿöèÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî îáìåíà â õëîðîïëàñòàõ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿåòñÿ èçìåíåíèåì ñêîðîñòåé ãåíåðàöèè ÀÒÐ è åãî ïîòðåáëåíèÿ, ò.å. ïóòåì èõ óñêîðåíèÿ èëè çàìåäëåíèÿ. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî óòèëèçàöèÿ ÀÒÐ âëèÿåò íà ãåíåðàöèþ ÀÒÐ, à ïîñëåäíèé ïðîöåññ â ñâîþ î÷åðåäü ÷åðåç âíóòðèòèëàêîèäíûé ðÍ – íà îáðàçîâàíèå äðóãîãî âàæíîãî ñîåäèíåíèÿ – âîññòàíîâëåííîãî NADP, íåîáõîäèìîãî äëÿ ýíåðãîïîòðåáëÿþùèõ ñòàäèé ôîòîñèíòåçà. Ïîýòîìó ïðåäñòàâëÿåòñÿ âåðîÿòíûì, ÷òî äåéñòâèå íàèáîëåå âàæíûõ ðåãóëÿòîðíûõ ìåõàíèçìîâ ýíåðãåòè÷åñêîãî îáìåíà â õëîðîïëàñòàõ, Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 92 ïðåæäå âñåãî, ìîæåò áûòü íàïðàâëåíî íà ýëåìåíòàðíûå ñòàäèè ïðîöåññîâ îáðàçîâàíèÿ ÀÒÐ è åãî ïîòðåáëåíèÿ, êîòîðûå ìîãóò êîíòðîëèðîâàòü èõ ñêîðîñòè. Ê òàêèì ýëåìåíòàðíûì ñòàäèÿì â ïðîöåññå ôîòîôîñôîðèëèðîâàíèÿ ìîæíî îòíåñòè òðàíñïîðò (äèôôóçèÿ) ñóáñòðàòîâ ê àêòèâíûì öåíòðàì CF1, èõ àäñîðáöèþ, êàòàëèòè÷åñêîå ïðåâðàùåíèå (îáðàçîâàíèå Ð-Î-Ð ñâÿçè â ÀÒÐ), äåñîðáöèþ ÀÒÐ èç àêòèâíîãî öåíòðà CF1 è åãî òðàíñïîðò (äèôôóçèþ) ê ïîòðåáèòåëÿì.  ïðèâåäåííîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ñðàâíèòåëüíî ìàëî âíèìàíèÿ óäåëÿåòñÿ ñòàäèÿì äèôôóçèè ÀÄÐ è ÀÒÐ â õëîðîïëàñòàõ. Ïîýòîìó â ðàáîòå ïðîâåäåí àíàëèç äèôôóçèîííûõ îãðàíè÷åíèé ñóáñòðàòîâ ôîòîôîñôîðèëèðîâàíèÿ â ïðîöåññàõ ãåíåðàöèè ÀÒÐ è åãî ïîòðåáëåíèÿ â õëîðîïëàñòàõ íà îñíîâå äàííûõ ëèòåðàòóðû è ðåçóëüòàòîâ ñîáñòâåííûõ èññëåäîâàíèé ñ èñïîëüçîâàíèåì òåîðåòè÷åñêèõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ êðèòåðèåâ, âûðàáîòàííûõ âî âðåìÿ èññëåäîâàíèé ôóíêöèîíèðîâàíèÿ èììîáèëèçîâàííûõ ôåðìåíòîâ. Èç àíàëèçà ñëåäóåò, ÷òî ñòàäèè äèôôóçèè ÀÄÐ èç îêðóæàþùåé ñðåäû ê àêòèâíîìó öåíòðó CF1 è ïîñëåäóþùåé äèôôóçèè ÀÒÐ îò àêòèâíîãî öåíòðà ê ïîòðåáëÿþùèì ôåðìåíòàì õëîðîïëàñòîâ ìîãóò áûòü áîëåå ìåäëåííûìè, ÷åì äðóãèå, âêëþ÷àÿ ñòàäèþ îáðàçîâàíèÿ êîâàëåíòíîé ñâÿçè â ÀÒÐ. Ýòî îáóñëîâëåíî âûñîêîé êàòàëèòè÷åñêîé àêòèâíîñòüþ CF1 (êêàò = 300-500 ñåê–1 – ÷èñëî îáîðîòîâ ÀÒÐ-ñèíòåòàçû â 1 ñåêóíäó ) è áîëåå íèçêîé äèôôóçèîííîé ïîäâèæíîñòüþ àäåíèíóêëåîòèäîâ â ïðåäåëàõ õëîðîïëàñòà èç-çà íàëè÷èÿ íåïåðåìåøèâàåìûõ ñëîåâ, ïðèëåãàþùèõ ê òèëàêîèäíîé ïîâåðõíîñòè, è âûñîêîé êîíöåíòðàöèè áåëêà â ñòðîìå (40-50 âåñ.%).  óñëîâèÿõ in vitro â ïðîöåññå ôîòîôîñôîðèëèðîâàíèÿ ìîæíî âûäåëèòü äâà ðåæèìà ôóíêöèîíèðîâàíèÿ: äèôôóçèîííûé ïðè íèçêèõ êîíöåíòðàöèÿõ ÀÄÐ è êèíåòè÷åñêèé ïðè âûñîêèõ. Ïî àíàëîãèè ñ àäåíèëàòêèíàçîé ìèòîõîíäðèé æèâîòíûõ êëåòîê ðàññìîòðåíà âîçìîæíàÿ ìîäåëü ó÷àñòèÿ àäåíèëàòêèíàçû õëîðîïëàñòîâ (Ê.Ô.2.7.4.3.), êàòàëèçèðóþùåé ðåàêöèþ: 2ÀÄЫ ÀÒÐ + ÀÌÐ, â ðåãóëÿöèè ýíåðãåòè÷åñêîãî îáìåíà ïóòåì âëèÿíèÿ íà òðàíñïîðò (äèôôóçèþ) àäåíèíóêëåîòèäîâ âíóòðè îðãàíåëë. Äëÿ îáîñíîâàíèÿ ìîäåëè èñïîëüçîâàëè ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïî ëîêàëèçàöèè àäåíèëàòêèíàçû â õëîðîïëàñòàõ, ðåãóëÿöèè åå àêòèâíîñòè, ó÷àñòèþ ôåðìåíòà â àäàïòàöèè ðàñòåíèé ê ðàçëè÷íûì ôàêòîðàì âíåøíåé ñðåäû, à òàêæå íåêîòîðûå íàáëþäåíèÿ íà óðîâíå èíòàêòíûõ õëîðîïëàñòîâ, ñâèäåòåëüñòâóþùèå î âåðîÿòíîñòè ïîäîáíîé ìîäåëè.  óñëîâèÿõ in vitro â äèôôóçèîííîì ðåæèìå ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ïðîöåññà ôîòîôîñôîðèëèðîâàíèÿ óñòàíîâëåíà ïðèíöèïèàëüíàÿ âîçìîæíîñòü ïîâûøåíèÿ ñêîðîñòè ïåðåäà÷è ÀÒÐ îò õëîðîïëàñòîâ ê ãåêñîêèíàçå ñ ó÷àñòèåì àäåíèëàòêèíàçû. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî â õëîðîïëàñòàõ íà óðîâíå ôóíêöèîíèðîâàíèÿ àäåíèëàòêèíàçû ïîñðåäñòâîì ïðÿìîé è îáðàòíîé ñâÿçè Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 93 ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ êîíòðîëü ïðîöåññà ãåíåðàöèè ÀÒÐ â ñîîòâåòñòâèè ñ åãî ïîòðåáíîñòÿìè. ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЭРИТРОМИЦИНОМ ПЛАСТИД НА СИНТЕЗ b-ГЛИКОЗИДАЗ ПОДСОЛНЕЧНИКА Influence of erythromycin modified plastids on the synthesis of b-glycjsidases in sunflower Р.М. Кесслер, Н.С. Колоколова, О.В. Рожкова, А.В. Усатов Научно-исследовательский институт биологии Южного федерального университета, г. Ростов-на-Дону E-mail: usatova@mail.ru Íåñìîòðÿ íà î÷åâèäíóþ çíà÷èìîñòü ïëàñòèäíî-ÿäåðíûõ âçàèìîîòíîøåíèé â ôóíêöèîíèðîâàíèè ðàñòèòåëüíûõ êëåòîê, ìíîãèå àñïåêòû ýòîé ïðîáëåìû èçó÷åíû ïîêà íå äîñòàòî÷íî. Óäîáíûìè ìàðêåðàìè ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòè ñòðóêòóðíûõ ãåíîâ ÿâëÿþòñÿ ôåðìåíòû. Äëÿ èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ ôóíêöèîíàëüíîãî ñòàòóñà ïëàñòèä íà ýêñïðåññèþ ÿäåðíûõ ãåíîâ, êîäèðóþùèõ b-ãàëàêòîçèäàçó è b-ãëþêîçèäàçó, â êà÷åñòâå àãåíòà, áëîêèðóþùåãî áèîñèíòåç áåëêà íà 70 S ðèáîñîìàõ, â õëîðîïëàñòàõ ëèñòüåâ ïîäñîëíå÷íèêà èñïîëüçîâàëè ýðèòðîìèöèí. Ñåìåíà èíáðåäíîé ëèíèè 3629 ïðîðàùèâàëè â ñòåðèëüíûõ óñëîâèÿõ íà àãàðå ñ äîáàâëåíèåì ýðèòðîìèöèíà â êîíöåíòðàöèè 10–4 Ì. Ó ïðîðîñòêîâ íà ñòàäèè âòîðîé-òðåòüåé ïàðû íàñòîÿùèõ ëèñòüåâ íàáëþäàëè ñíèæåíèå ñîäåðæàíèÿ õëîðîôèëëîâ è íàðóøåíèå âíóòðåííåé ñòðóêòóðû õëîðîïëàñòîâ ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëüíûìè ðàñòåíèÿìè. Ïðè ýòîì àêòèâíîñòè b-ãàëàêòîçèäàçû è b-ãëþêîçèäàçû âîçðàñòàëè íà 73 è 40 % ñîîòâåòñòâåííî îòíîñèòåëüíî êîíòðîëÿ. Äëÿ ïîäòâåðæäåíèÿ ñâÿçè ìåæäó óâåëè÷åíèåì àêòèâíîñòåé ôåðìåíòîâ è óðîâíåì ñèíòåçà èõ ìîëåêóë ïðîðîñòêè ñðåçàëè è ïîìåùàëè â ñîñóäû ñ ïèòàòåëüíîé ñðåäîé, ñîäåðæàùåé íàáîð àìèíîêèñëîò, ìå÷åííûõ ïî Ñ 14. ×åðåç 16 ÷ ýêñïîçèöèè ïðîðîñòêîâ ïðîâîäèëè ãåëü-ôèëüòðàöèþ âîäîðàñòâîðèìûõ áåëêîâ íà Àêðèëåêñå À-150 ñ äàëüíåéøèì îïðåäåëåíèåì èíòåíñèâíîñòè âêëþ÷åíèÿ ðàäèîàêòèâíîé ìåòêè â îòäåëüíûõ áåëêîâûõ ôðàêöèÿõ. Âî ôðàêöèè, ñîäåðæàùåé îáà èññëåäóåìûõ ôåðìåíòà, àêòèâíîñòü b ãàëàêòîçèäàçû è b-ãëþêîçèäàçû âîçðàñòàëà íà 45 è 32 % ñîîòâåòñòâåííî îòíîñèòåëüíî êîíòðîëÿ. Èíòåíñèâíîñòü âêëþ÷åíèÿ ìåòêè â äàííîé ôðàêöèè òàêæå áûëà â íåñêîëüêî ðàç âûøå, ÷åì â êîíòðîëå. Òàêèì îáðàçîì, â îòâåò íà áëîêèðîâàíèå ñèíòåçà áåëêà íà 70 S Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 94 ðèáîñîìàõ ïëàñòèä, ïðîèñõîäèò óâåëè÷åíèå ñèíòåçà ãèäðîëèòè÷åñêèõ ôåðìåíòîâ è, â ÷àñòíîñòè, b-ãëèêîçèäàç, êîíòðîëèðóåìûõ ÿäåðíûìè ãåíàìè è òðàíñëèðóåìûõ íà öèòîïëàçìàòè÷åñêèõ ðèáîñîìàõ 80 S. Áèîëîãè÷åñêèé ñìûñë òàêîãî óâåëè÷åíèÿ, ïî-âèäèìîìó, ñîñòîèò â ïîääåðæàíèè â êëåòêàõ íåîáõîäèìîãî äëÿ æèçíåäåÿòåëüíîñòè ðàñòåíèé ïóëà ñàõàðîâ çà ñ÷åò ðåóòèëèçàöèè âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ìîëåêóë óãëåâîäîâ. ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРА РОСТА МЕЛАФЕНА НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ И АКТИВНОСТЬ ОКСИДАЗ В КЛУБНЯХ КАРТОФЕЛЯ The influence of melaphen growth regulator on the intencity of respiration and activity of oxidases in Potato tubers И.Г. Кириллова Орловский государственный университет, г. Орел E-mail: rector@osu.edu.ru Ê ðåãóëÿòîðàì ðîñòà íîâîãî ïîêîëåíèÿ îòíîñèòñÿ ñèíòåòè÷åñêèé ïðåïàðàò ôîñôîðîîðãàíè÷åñêîé ïðèðîäû – ìåëàôåí (ìåëàìèíîâàÿ ñîëü áèñ(îêñèìåòèë)ôîñôèíîâîé êèñëîòû). Ìåõàíèçì äåéñòâèÿ ýòîãî ðåãóëÿòîðà ñâÿçûâàþò ñ ôîñôîðíîé ãðóïïèðîâêîé, ïðèíèìàþùåé ó÷àñòèå â ïðîöåññàõ ôîñôîðèëèðîâàíèÿ áåëêîâ è ëèïèäîâ ìåìáðàí êëåòîê ïîñðåäñòâîì ïðîòåèíêèíàç.  íàñòîÿùåé ðàáîòå èññëåäîâàíî äåéñòâèå ìåëàôåíà íà èíòåíñèâíîñòü äûõàíèÿ è àêòèâíîñòü îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûõ ôåðìåíòîâ (êàòàëàçû è ïåðîêñèäàçû) â êëóáíÿõ ðàñòåíèé êàðòîôåëÿ ñîðòà Ñêîðîïëîäíûé. Îïûòû ïðîâîäèëè â óñëîâèÿõ âåãåòàöèîííîãî äîìèêà (ïî÷âåííàÿ êóëüòóðà). Îáðàáîòêó ìåëàôåíîì (10–6 Ì/ë) ïðîâîäèëè äâóìÿ ñïîñîáàìè: ïóòåì çàìà÷èâàíèÿ ïîñàäî÷íûõ êëóáíåé â âîäíîì ðàñòâîðå äàííîãî ðåãóëÿòîðà â òå÷åíèå 10 ìèí. è îïðûñêèâàíèÿ íàäçåìíûõ îðãàíîâ ðàñòåíèé êàðòîôåëÿ â ôàçå áóòîíèçàöèè. Êëóáíè äëÿ àíàëèçà îòáèðàëè â êîíöå âåãåòàöèè. Ïîêàçàíî, ÷òî ïîä âëèÿíèåì ìåëàôåíà óâåëè÷èëàñü èíòåíñèâíîñòü äûõàíèÿ êëóáíåé 1.3-1.7 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì. Óñèëåíèå äûõàíèÿ â îðãàíàõ-àêöåïòîðàõ àññèìèëÿòîâ (êëóáíÿõ), ïî-âèäèìîìó, ìîæåò ñïîñîáñòâîâàòü óñèëåíèþ èõ àòòðàãèðóþùåé ñïîñîáíîñòè. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ìåëàôåí ïîâûñèë êîíöåíòðàöèþ ñàõàðîçû â êëóáíÿõ – îñíîâíîé òðàíñïîðòíîé ôîðìû ñàõàðîâ. Íà ôîíå àêòèâèçàöèè äûõàíèÿ êëóáíåé ðàñòåíèé êàðòîôåëÿ, îáðàáîòàííûõ ýòèì ïðåïàðàòîì, îòìå÷åíî óâåëè÷åíèå â íèõ àêòèâíîñòè îêèñëèòåëüíûõ ôåð- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 95 ìåíòîâ, óòèëèçèðóþùèõ ïåðåêèñü âîäîðîäà – êàòàëàçû è ïåðîêñèäàçû. Ïðè âîçäåéñòâèè ìåëàôåíà ïåðîêñèäàçíàÿ àêòèâíîñòü â òêàíÿõ êëóáíÿ âîçðîñëà â äâà-òðè ðàçà, à àêòèâíîñòü êàòàëàçû – â 1.5- 1.7 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì, ÷òî ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü îá àêòèâèçàöèè äûõàòåëüíîé ñèñòåìû êëåòêè. Òàêèì îáðàçîì, ïîêàçàíî, ÷òî îáðàáîòêà ðåãóëÿòîðîì ðîñòà ìåëàôåíîì óñèëèâàåò íàïðÿæåííîñòü ìåòàáîëè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â êëóáíÿõ ðàñòåíèÿ êàðòîôåëÿ, ÷òî â êîíå÷íîì èòîãå ìîæåò ïîëîæèòåëüíî ñêàçàòüñÿ íà ïðîäóêòèâíîñòè äàííîé êóëüòóðû è óñòîé÷èâîñòè ê ñòðåññîðàì. СОДЕРЖАНИЕ ЦИНКА И МЕДИ В РАЗВИВАЮЩЕМСЯ И СТАРЕЮЩЕМ КОЛЕОПТИЛЕ ПРОРОСТКОВ ПШЕНИЦЫ Zinc and copper content in developing and aging coleoptiles of wheat seedlings Г.Я. Коломийцева, Т.А. Смирнова, А.Н. Прусов, Б.Ф. Ванюшин НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва Е-mail: prusov@belozersky.msu.ru Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî öèíê è ìåäü ìîãóò ó÷àñòâîâàòü â ðåãóëÿöèè ïðîãðàììèðóåìîé ñìåðòè êëåòîê – ôóíäàìåíòàëüíîãî ïðîöåññà ñåëåêòèâíîãî è óïîðÿäî÷åííîãî óäàëåíèÿ êëåòîê, îáåñïå÷èâàþùåãî íîðìàëüíîå ðàçâèòèå îðãàíèçìîâ. Ìåòîäàìè àòîìíîãî àáñîðáöèîííîãî àíàëèçà è èíâåðñèîííîé âîëüòàìïåðîìåòðèè èçó÷åíî ñîäåðæàíèå öèíêà è ìåäè â êîëåîïòèëå ýòèîëèðîâàííûõ ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû â ðàçíûå ñðîêè ïîñëå ïðîðàñòàíèÿ çåðíîâêè (÷åòûðå, âîñåìü è 14 äíåé), õàðàêòåðèçóþùèåñÿ îïðåäåëåííûìè ôèçèîëîãè÷åñêèìè è áèîõèìè÷åñêèìè ïîêàçàòåëÿìè ðàçâèòèÿ è ïîñòåïåííîãî îòìèðàíèÿ êîëåîïòèëÿ. Ñîäåðæàíèå öèíêà è ìåäè èçìåíÿåòñÿ â õîäå ðàçâèòèÿ è ñòàðåíèÿ êîëåîïòèëÿ ïî-ðàçíîìó: ñîäåðæàíèå öèíêà íåïðåðûâíî âîçðàñòàåò, ïðè÷åì íàèáîëåå çàìåòíî ìåæäó âîñüìûì è 14-ì äíÿìè ðàçâèòèÿ ïðîðîñòêà, à ñîäåðæàíèå ìåäè, íàïðîòèâ, äîñòèãíóâ ìàêñèìóìà íà âîñüìîé äåíü, äàëåå ñíèæàåòñÿ. Ýòè èçìåíåíèÿ ñîâïàäàþò ïî âðåìåíè ñ íàáëþäàåìûìè ïðèçíàêàìè àïîïòîçíîé ãèáåëè êëåòîê è ïîäúåìîì ïðîòåîëèòè÷åñêîé àêòèâíîñòè â êîëåîïòèëå. Íàêîïëåíèå öèíêà è ïàðàëëåëüíîå ñíèæåíèå ñîäåðæàíèÿ ìåäè â ñòàðåþùåì êîëåîïòèëå íàèáîëåå âûðàæåíû â àïèêàëüíîé ÷àñòè êîëåîïòèëÿ, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ñòàðîé è áîãàòîé àïîïòîçíûìè êëåòêàìè. Òàêèì îáðàçîì, ïî-âèäèìîìó, ñóùåñòâóåò êîððåëÿöèÿ ìåæäó èçìåíåíèÿìè â ñîäåðæàíèè â êîëåîïòèëå öèíêà è ìåäè è âñòóïëåíèåì êëåòîê êîëåîïòèëÿ Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 96 â íåîáðàòèìóþ ñòàäèþ àïîïòîçà.  çåðíîâêå è êîðíÿõ ñîäåðæàíèå öèíêà è ìåäè òàêæå òêàíåñïåöèôè÷íî èçìåíÿåòñÿ ñ âîçðàñòîì ïðîðîñòêà. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî âûðàæåííûå ìîäóëÿöèè â ñîäåðæàíèè öèíêà è ìåäè â êîëåîïòèëå ïøåíèöû ñâÿçàíû ñ èíäóêöèåé è ïðîòåêàíèåì òåðìèíàëüíûõ ñòàäèé àïîïòîçà. Работа поддержана РФФИ (грант 05-04-48071). ЛИПОКСИГЕНАЗНАЯ И ГИДРОПЕРОКСИДЛИАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ ПРИ ХРАНЕНИИ И ПРОРАСТАНИИ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ (SOLANUM TUBEROSUM L.) Lipoxygenase and hydroperoxide lyase activities during storage and germination of potato tubers (Solanum tuberosum L.) В.Н. Копич, О.В. Харченко Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, г. Киев E-mail: viktor@bpci.kiev.ua  ðàñòåíèÿõ ïðè ó÷àñòèè ôåðìåíòîâ ëèïîêñèãåíàçíîãî ïóòè èç ïîëèíåíàñûùåííûõ æèðíûõ êèñëîò îáðàçóþòñÿ ôèòîîêñèëèïèíû – áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûå âåùåñòâà, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ ïðèðîäíûìè áèîðåãóëÿòîðàìè. Ýòè ñîåäèíåíèÿ èãðàþò âàæíóþ ðîëü â ðåãóëÿöèè ìåòàáîëèçìà êëåòêè ðàñòåíèÿ, âûñòóïàÿ â êà÷åñòâå ñèãíàëüíûõ ìîëåêóë è âòîðè÷íûõ ìåññåíäæåðîâ, ïðèíèìàþùèõ àêòèâíîå ó÷àñòèå â çàùèòå ðàñòåíèÿ îò ïàòîãåííûõ ôàêòîðîâ. Âåñü êàñêàä ðåàêöèé âûäåëÿþò â îòäåëüíóþ ëèïîêñèãåíàçíóþ ñèãíàëüíóþ ñèñòåìó, ó÷àñòâóþùóþ â ðåãóëÿöèè ìåòàáîëèçìà êëåòêè. Ê äàííûì ôåðìåíòàì îòíîñÿòñÿ è ãèäðîïåðîêñèäëèàçû, êîòîðûå êàòàëèçèðóþò ïðåâðàùåíèå ïåðâè÷íûõ ïðîäóêòîâ ëèïîêñèãåíàçíûõ ðåàêöèé â àëüäåãèäû è àëüäîêèñëîòû. Èçó÷åíèå ôåðìåíòîâ ëèïîêñèãåíàçíîãî ïóòè è ïðîäóêòîâ èõ ðåàêöèé ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûì óñëîâèåì äëÿ ïîíèìàíèÿ ìåõàíèçìîâ ðåãóëÿöèè ìåòàáîëèçìà ðàñòèòåëüíîé êëåòêè, à òàêæå äëÿ ðàçðàáîòêè ñõåì ôåðìåíòàòèâíîãî ñèíòåçà èõ ïðîäóêòîâ ñ öåëüþ èñïîëüçîâàíèÿ â ñåëüñêîì õîçÿéñòâå è ïèùåâîé ïðîìûøëåííîñòè. Öåëü ðàáîòû – ïðîâåäåíèå ñðàâíèòåëüíîãî àíàëèçà àêòèâíîñòåé ëèïîêñèãåíàçû è ãèäðîïåðîêñèäëèàçû ïðè õðàíåíèè êëóáíåé êàðòîôåëÿ. Ïîêàçàíî, ÷òî íà ñòàäèè èíèöèàöèè ïðîðàñòàíèÿ íàáëþäàëàñü ìàêñèìàëüíàÿ àêòèâíîñòü êàê ëèïîêñèãåíàçû, òàê è ãèäðîïåðîêñèäëèàçû. Íà ñòàäèè àïèêàëüíîãî äîìèíèðîâàíèÿ àêòèâíîñòü ëèïîêñèãåíàçû áûëà â äâà ðàçà íèæå, à ãèäðîïåðîêñèäëèàçíàÿ àêòèâíîñòü ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâîâàëà, â òî âðåìÿ êàê íà ñòàäèè Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 97 äî÷åðíèõ êëóáíåé íàáëþäàëîñü óìåíüøåíèå àêòèâíîñòè îáîèõ ôåðìåíòîâ â äâà-òðè ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ èõ àêòèâíîñòüþ íà ñòàäèè èíèöèàöèè ïðîðàñòàíèÿ. Ïîëó÷åííûå äàííûå êîððåëèðóþò ñ ïîâûøåíèåì ñîäåðæàíèÿ èñõîäíûõ ñóáñòðàòîâ ãèäðîïåðîêñèäëèàçíîé ðåàêöèè, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò îá ó÷àñòèè äàííûõ ôåðìåíòîâ â ïðîöåññàõ ðîñòà è ðàçâèòèÿ ðàñòåíèé. РАЗДЕЛЕНИЕ ВКЛАДОВ ФИТОХРОМОВ А И В В РЕГУЛЯЦИИ УСТЬИЧНЫХ ДВИЖЕНИЙ У PISUM SATIVUM L. Differentiation of phytochromes A and B contribution in regulation of stomatal movements in Pisum sativum L. Г.В. Кочетова, С.В. Константинова, У.Б. Баштанова Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва Е-mail: urtica@gala.net Ðàñòåíèÿ èìåþò íåñêîëüêî ôîòîðåöåïòîðíûõ ñèñòåì äëÿ èçìåðåíèÿ äëèòåëüíîñòè, íàïðàâëåíèÿ è èíòåíñèâíîñòè ñâåòà.  ñîîòâåòñòâèè ñ ïîëó÷åííîé èíôîðìàöèåé ìîäóëèðóþòñÿ ïðîöåññû èõ ðîñòà è ðàçâèòèÿ. Óñòüè÷íûé àïïàðàò ðàñòåíèé ðåãóëèðóåò äâà ðàçíîíàïðàâëåííûõ ïðîöåññà: ïîãëîùåíèå ÑÎ 2 è èñïàðåíèå âîäû. Íàèáîëüøèå ïîãëîùåíèå ÑÎ 2 è ïðîäóêòèâíîñòü ôîòîñèíòåçà íàáëþäàþòñÿ ïðè ìàêñèìàëüíî îòêðûòûõ óñòüèöàõ, ÷òî, îäíàêî, ìîæåò ïðèâåñòè ê ïîòåðå âîäû è óâÿäàíèþ ðàñòåíèÿ. Íåîáõîäèìûé êîìïðîìèññ äîñòèãàåòñÿ ðàáîòîé ìíîæåñòâà ðåöåïòîðíûõ ñèñòåì â óñòüè÷íûõ êëåòêàõ, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ âîñïðèíèìàþòñÿ êàê ñèãíàëû âíåøíåé ñðåäû, âàæíåéøèì èç êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ ñâåò, òàê è âíóòðåííèå ãîðìîíàëüíûå ñèãíàëû. Êðîìå õëîðîôèëëîâ, ðåãóëèðóþùèõ óñòüè÷íûå äâèæåíèÿ è èíòåíñèâíîñòü òðàíñïèðàöèè ÷åðåç ôîòîñèíòåç, â çàìûêàþùèõ êëåòêàõ óñòüèö ôóíêöèîíèðóþò âñå èçâåñòíûå ðàñòèòåëüíûå ôîòîðåöåïòîðû: ôîòîòðîïèíû, ïðåäïîëîæèòåëüíî çåàêñàíòèí, ôèòîõðîìû; íåêîòîðûå èññëåäîâàòåëè ïðåäïîëàãàþò òàêæå íàëè÷èå êðèïòîõðîìîâ è ðåòèíàëü-ñîäåðæàùèõ (ðîäîïñèí-ïîäîáíûõ) ðåöåïòîðîâ. Ðàíåå â íàøåé ãðóïïå áûëà ïîêàçàíà êðàñíàÿ/äàëüíåêðàñíàÿ (Ê/ÄÊ) îáðàòèìîñòü ïðè èññëåäîâàíèè òðàíñïèðàöèîííûõ îòâåòîâ ó áåñõëîðîôèëëüíîãî ìóòàíòà ãîðîõà XL18: êðàñíûé ñâåò (ÊÑ) âûçûâàë îòêðûâàíèå óñòüèö, à äàëüíèé êðàñíûé (ÄÊÑ) – çàêðûâàíèå. Îíà õàðàêòåðíà äëÿ ÷àñòè ôèòîõðîì-çàâèñèìûõ îòâåòîâ, à èìåííî íèçêîèíòåíñèâíûõ, ðåãóëèðóåìûõ ôèòîõðîìîì Â. Íàñòîÿùåå èññëåäîâàíèå ïîñâÿùåíî âîçìîæíîìó ó÷àñòèþ â ïðîöåññå è ôîòîëàáèëüíîãî ôèòîõðîìà À, ðåàêöèè êîòîðîãî íà Ê è ÄÊ ñâåò Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 98 ñîíàïðàâëåííû. Îáíàðóæåíèå è ðàçäåëåíèå îòâåòîâ, îáóñëîâëåííûõ ôèòîõðîìàìè, ÿâëÿåòñÿ ñëîæíîé çàäà÷åé, ïîñêîëüêó ýòè ôîòîðåöåïòîðû ñõîäíû ïî ñïåêòðàì ïîãëîùåíèÿ. Äîïîëíèòåëüíóþ ñëîæíîñòü ïðèâíîñèò õëîðîôèëë, òàêæå ïîãëîùàþùèé â êðàñíîé îáëàñòè è ðåãóëèðóþùèé äâèæåíèå óñòüèö.  íàñòîÿùåå âðåìÿ íå îïèñàíû äâîéíûå ìóòàíòû ïî îäíîìó èç ôèòîõðîìîâ è õëîðîôèëëó. Èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå îáúåêòà áåñõëîðîôèëëüíîãî ìóòàíòà ãîðîõà XL18 ïîçâîëèëî íàì èñêëþ÷èòü èç ñóììû îòâåòîâ õëîðîôèëëçàâèñèìûé, ò.å. ëþáîé óñòüè÷íûé îòâåò â êðàñíîé-äàëüíåé êðàñíîé (Ê-ÄÊ) îáëàñòè áûë îáóñëîâëåí ôèòîõðîìíîé ñèñòåìîé, â êîòîðîé îñíîâíîå ôèçèîëîãè÷åñêîå çíà÷åíèå èìåþò äâà ìàæîðíûõ ôèòîõðîìà: À è Â. Íàìè ïîëó÷åíû ñâåòîâûå êðèâûå, õàðàêòåðèçóþùèå îòêðûâàíèå óñòüèö â îòâåò íà êðàñíûé (l = 601, 650, 670 íì) è äàëüíèé êðàñíûé ñâåò (l = 696, 729 íì), à òàêæå ñâåòîâûå êðèâûå, õàðàêòåðèçóþùèå îòêðûâàíèå íà ÊÑ (l = 676 íì) è çàêðûâàíèå íà ÄÊÑ (l = 696, 711, 729, 743, 763 íì), äàííûé ïîñëå ÊÑ (l = 660 íì). Ñâåòîâûå êðèâûå äëÿ äëèí âîëí ÊÑ, äàííîãî ñðàçó ïîñëå òåìíîâîé àäàïòàöèè, èëè ïîñëå ïðåäîñâåùåíèÿ áîëåå êîðîòêîâîëíîâûì ÊÑ (l = 660 íì) ëèíåéíû â ïîëóëîãàðèôìè÷åñêîé ñèñòåìå êîîðäèíàò, ò.å. îòêðûâàíèå íà ÊÑ ëèáî ðåãóëèðóåòñÿ îäíèì ôèòîõðîìîì Â, ëèáî îáà ìàæîðíûõ ôèòîõðîìà äåéñòâóþò â ýòîì ïðîöåññå ñîíàïðàâëåííî. Îá ó÷àñòèè ôèòîõðîìà À â ïðîöåññå ñâèäåòåëüñòâóåò òîò ôàêò, ÷òî ïðè äåéñòâèè ÄÊÑ (l = 696 è 729 ìì) íàáëþäàåòñÿ îòêðûâàíèå óñòüèö, õîòÿ ýòîò ñâåò ôîòîõèìè÷åñêè íåàêòèâåí ïðè ïåðåâîäå ôèòîõðîìà  â ôèçèîëîãè÷åñêè àêòèâíóþ ôîðìó. Òàêèì îáðàçîì, ôèòîõðîì À âñåãäà âûçûâàåò îòêðûâàíèå óñòüèö – è â Ê, è ÄÊ îáëàñòÿõ. Ôèòîõðîì  âûçûâàåò îòêðûâàíèå òîëüêî â Ê îáëàñòè, à â ÄÊ îáëàñòè âûçûâàåò çàêðûâàíèå. Íåëèíåéíûé õàðàêòåð ñâåòîâûõ êðèâûõ ïðè èññëåäîâàíèè çàêðûâàíèÿ óñòüèö íà îáðàùàþùèé ÄÊÑ ïîñëå ïðåäîñâåùåíèÿ ÊÑ ñâèäåòåëüñòâóåò î ðàçíîíàïðàâëåííîì äåéñòâèè äâóõ ôîòîðåöåïòîðîâ: ôèòîõðîì À âûçûâàåò îòêðûâàíèå óñòüèö íà ÄÊÑ, à ôèòîõðîì  – çàêðûâàíèå (ïðè èíòåíñèâíîì îñâåùåíèè ïðåîáëàäàåò îòâåò ôèòîõðîìà Â, è óñòüèöà çàêðûâàþòñÿ). Âêëàä â îòâåò ôèòîõðîìà À óâåëè÷èâàåòñÿ ïðè óäëèíåíèè ïåðèîäà òåìíîâîé àäàïòàöèè, â òå÷åíèå êîòîðîé ïðîèñõîäèò åãî ðåñèíòåç è íàêîïëåíèå. Òàêèì îáðàçîì, íàìè ïîëó÷åíû äîêàçàòåëüñòâà ó÷àñòèÿ ôèòîõðîìîâ À è  â ðåãóëÿöèè óñòüè÷íûõ äâèæåíèé. Òàê êàê ïîëó÷åííûå ñâåòîâûå êðèâûå ÿâëÿþòñÿ ñóììàðíûìè ïî äâóì ôèòîõðîìàì, íåîáõîäèìî ìàòåìàòè÷åñêèìè ìåòîäàìè ðàçëîæèòü èõ íà ñîñòàâëÿþùèå, è äëÿ êàæäîãî èç ôèòîõðîìîâ À è  ïîëó÷èòü ñïåêòðû äåéñòâèÿ óñòüè÷íûõ äâèæåíèé. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 99 ЗАКОНОМЕРНОСТИ РЕГУЛЯЦИИ АКТИВНОСТИ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ АММОНИЯ ПЛАЗМАЛЕММЫ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ Main rules of plant cell’s plasma membrane ammonium transport system activity regulation А.П. Кудряшов, Т.В. Цап, А.С. Осиюк Белорусский государственный университет, г. Минск Е-mail: kudrant@mail.ru Àçîò èãðàåò èñêëþ÷èòåëüíî âàæíóþ ðîëü â ïðîöåññàõ æèçíåäåÿòåëüíîñòè ëþáîãî æèâîãî îðãàíèçìà. Íàëè÷èå ýòîãî ýëåìåíòà â ñîñòàâå áåëêîâ, íóêëåèíîâûõ êèñëîò, ïèãìåíòîâ è äðóãèõ ôèçèîëîãè÷åñêè çíà÷èìûõ âåùåñòâ óêàçûâàåò íà èñêëþ÷èòåëüíî âûñîêèå ïîòðåáíîñòè îðãàíèçìà â àçîòå, êîòîðûå çåëåíûå ðàñòåíèÿ óäîâëåòâîðÿþò çà ñ÷åò ïîãëîùåíèÿ èç ñðåäû åãî ìèíåðàëüíûõ ñîåäèíåíèé è ïðîñòûõ îðãàíè÷åñêèõ (ìî÷åâèíà) ñîåäèíåíèé.  íàñòîÿùåå âðåìÿ äîêàçàíî ñóùåñòâîâàíèå ñïåöèôè÷åñêèõ òðàíñïîðòíûõ ñèñòåì, îñóùåñòâëÿþùèõ ïåðåíîñ èîíîâ àììîíèÿ ÷åðåç ïëàçìàëåììó âíóòðü ðàñòèòåëüíîé êëåòêè. Òðàíñïîðòíàÿ ñèñòåìà èîíîâ àììîíèÿ (ÒÑÀ) ïëàçìàòè÷åñêîé ìåìáðàíû èãðàåò èñêëþ÷èòåëüíî âàæíóþ ðîëü â îáåñïå÷åíèè ðàñòåíèé àçîòîì, ïîñêîëüêó àììèàê, êàê ñëàáîå îñíîâàíèå, â íåéòðàëüíûõ è ñëàáîêèñëûõ ñðåäàõ (íàïðèìåð, â ïî÷âå) â îñíîâíîì íàõîäèòñÿ â âèäå èîíà NH 4+, êðîìå òîãî, âñå äðóãèå ñîåäèíåíèÿ, ñîñòàâëÿþùèå îñíîâó àçîòíîãî ïèòàíèÿ ðàñòåíèé, óñâàèâàþòñÿ îðãàíèçìîì ëèøü ïîñëå èõ ïðåâðàùåíèÿ â àììèàê. Ââèäó âûñîêîé áèîëîãè÷åñêîé àêòèâíîñòè NH 3, åãî ïîñòóïëåíèå âíóòðü êëåòêè äîëæíî íàõîäèòñÿ ïîä æåñòêèì êîíòðîëåì. Íàìè ïðåäïîëàãàåòñÿ äâà òèïà ìåõàíèçìîâ ðåãóëÿöèè ÒÑÀ – ýëåêòðîñòàòè÷åñêèå è áèîõèìè÷åñêèå. Ôóíêöèîíèðîâàíèå ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ ìåõàíèçìîâ ðåãóëÿöèè îáóñëîâëåíî ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì ìåìáðàíû. Ñ óâåëè÷åíèåì ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ íà ìåìáðàíå (ÐÝÏ) âîçðàñòàåò ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü òðàíñïîðòà è óìåíüøàåòñÿ êîíñòàíòà Ìèõàýëèñà, ñ ïàäåíèåì ÐÝÏ, íàîáîðîò, òðàíñïîðò NH4+ ïîäàâëÿåòñÿ.  òî æå âðåìÿ ýêñïåðèìåíòû, ïðîâåäåííûå ñ èñïîëüçîâàíèåì êëåòîê Nitella flexilis, ïðîäåìîíñòðèðîâàëè äåïîëÿðèçóþùåå äåéñòâèå ìèêðîìîëÿðíûõ êîíöåíòðàöèé àììîíèéíûõ ñîëåé, îáóñëîâëåííîå ôóíêöèîíèðîâàíèåì ÒÑÀ, ò. å. àêòèâàöèÿ ÒÑÀ ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ ïîòîêà èîíîâ NH 4+ âíóòðü êëåòêè. Îäíàêî ïðè ôóíêöèîíèðîâàíèè ÒÑÀ ðåàëüíî íåâîçìîæíà «êàòàñòðîôè÷åñêàÿ» äåïîëÿðèçàöèÿ, ïðèâîäÿùàÿ ê ìíîãîêðàòíîìó ñíèæåíèþ ïîòîêà èîíîâ àììîíèÿ, ïîñêîëüêó ÐÝÏ îïðåäåëÿåòñÿ àêòèâíîñòüþ è äðó- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 100 ãèõ ñèñòåì èîííîãî òðàíñïîðòà, îáåñïå÷èâàþùèõ ïîääåðæàíèå ýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ïëàçìàëåììû íà îïðåäåëåííîì óðîâíå (êàëèåâûå êàíàëû è Í+-ÀÒÔàçíàÿ ïîìïà). Ýêñïåðèìåíòû, ïðîâåäåííûå â ðåæèìå ôèêñàöèè ïîòåíöèàëà, íå âûÿâèëè âëèÿíèÿ îñâåùåíèÿ èëè ðÍ ñðåäû íà ïîòîê èîíîâ NH 4+ âíóòðü êëåòîê N. flexilis.  òî æå âðåìÿ ïðè îñâåùåíèè ñóñïåíäèðîâàííûõ êëåòîê Chlorella vulgaris îòìå÷àåòñÿ ïðàêòè÷åñêè ìãíîâåííîå, áîëåå ÷åì òðåõêðàòíîå óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ïîãëîùåíèÿ NH4+, êîòîðîå îáóñëîâëåíî ãèïåðïîëÿðèçàöèåé ïëàçìàëåììû êëåòîê Ch. vulgaris â ðåçóëüòàòå ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ôîòîèíäóöèðîâàííîé Í +-ÀÒÔàçíîé ïîìïû. Ñàìà ïî ñåáå ãèïåðïîëÿðèçàöèÿ ìåìáðàíû äîëæíà ïðèâîäèòü ê âîçðàñòàíèþ ïîòîêà èîíîâ NH 4+, îäíàêî ÷ðåçìåðíûé ðîñò ïîñòóïëåíèÿ NH4+ âíóòðü êëåòîê ïðè óêàçàííûõ óñëîâèÿõ íåâîçìîæåí, ïîñêîëüêó â ýòîì ñëó÷àå âîçðîñøàÿ ïðîâîäèìîñòü ÒÑÀ ìîæåò èíäóöèðîâàòü çàìåòíóþ äåïîëÿðèçàöèþ ïëàçìàëåììû, íàðóøàþùóþ åå ñòàáèëèçàöèþ â ýíåðãèçîâàííîì ñîñòîÿíèè. Áèîõèìè÷åñêèå ìåõàíèçìû ðåãóëÿöèè ÒÑÀ ôóíêöèîíèðóþò îáîñîáëåííî îò ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ è ñâÿçàíû ñ âíóòðèêëåòî÷íûì ìåòàáîëèçìîì ñîåäèíåíèé àçîòà. Íà íàø âçãëÿä, ðåãóëÿöèÿ àêòèâíîñòè ÒÑÀ ýòèìè ìåõàíèçìàìè äîëæíà áûòü ñâÿçàíà ñ öèòîïëàçìàòè÷åñêèì ñîäåðæàíèåì ïðîäóêòîâ ïåðâè÷íîé àññèìèëÿöèè NH3 (àìèíîêèñëîòàìè è èõ àìèäàìè).  ñâÿçè ñ ýòèì íàìè áûëî ïðîâåäåíî îïðåäåëåíèå êà÷åñòâåííîãî è êîëè÷åñòâåííîãî ñîñòàâà ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò â ðàñòåíèÿõ ñ àêòèâèðîâàííîé è èíàêòèâèðîâàííîé ÒÑÀ. Ñîñòàâû ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò â êëåòêàõ Ch. vulgaris è êîðíåé ïðîðîñòêîâ ÿ÷ìåíÿ èëè òîìàòà çàìåòíî ðàçëè÷àëèñü ìåæäó ñîáîþ, â òî æå âðåìÿ âûÿâëÿþòñÿ îïðåäåëåííûå çàêîíîìåðíîñòè èçìåíåíèÿ ñîäåðæàíèÿ îòäåëüíûõ àìèíîêèñëîò è èõ àìèäîâ ïðè àêòèâàöèè è èíàêòèâàöèè ÒÑÀ. Íàìè çàðåãèñòðèðîâàíî çàìåòíîå ïîâûøåíèå ñîäåðæàíèÿ ãëóòàìèíà ó ðàñòåíèé ñ èíàêòèâèðîâàííîé ÒÑÀ, õîòÿ ïðè ýòîì îòìå÷àåòñÿ ìèíèìàëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ àñïàðàãèíîâîé êèñëîòû. Óêàçàííûé ôàêò, âåðîÿòíî, ñâÿçàí íå òîëüêî ñ îñîáåííîñòÿìè áèîõèìè÷åñêèõ ïðåâðàùåíèé ñîåäèíåíèé àçîòà ó ðàñòåíèé â ðàçëè÷íûõ âàðèàíòàõ ýêñïåðèìåíòà, íî è îòðàæàåò ó÷àñòèå ïðîäóêòîâ ïåðâè÷íîé àññèìèëÿöèè ìèíåðàëüíîãî àçîòà â ðåãóëÿöèè ïîñòóïëåíèÿ àììîíèÿ â ðàñòèòåëüíóþ êëåòêó. Âîçìîæíî, èìåííî ñîîòíîøåíèå êîíöåíòðàöèé àñïàðàãèíîâîé è ãëþòàìèíîâîé êèñëîò ÿâëÿåòñÿ ôàêòîðîì, ðåãóëèðóþùèì àêòèâíîñòü ÒÑÀ ïëàçìàëåììû ðàñòèòåëüíîé êëåòêè. Òàêèì îáðàçîì, ðàáîòà àâòîíîìíî ôóíêöèîíèðóþùèõ ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ è áèîõèìè÷åñêèõ ìåõàíèçìîâ ðåãóëÿöèè ïîñòóïëåíèÿ àììîíèÿ â êëåòêó îáåñïå÷èâàåò îïòèìèçàöèþ ïîãëîùåíèÿ ìèíåðàëüíîãî àçîòà ñ ó÷åòîì îñîáåííîñòåé ìåòàáîëèçìà ïðè êîíêðåòíûõ óñëîâèÿõ æèçíåäåÿòåëüíîñòè ðàñòåíèé. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 101 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОСФОРООРГАНИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕЛАФЕНА НА РОСТ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ КЛЕТОК ХЛОРЕЛЛЫ The investigation of phosphoroorganic compound melafen effect on the growth and energetic processes of chlorella cells Н.Л. Лосева, О.А. Кашина 1, А.Ю. Алябьев, Л.Х. Гордон, В.И. Трибунских, С.Г. Фаттахов2 Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, г. Казань Е-mail: loseva@kcn.ru 1 Казанский государственный университет, г. Казань 2 Казанский институт органической и физической химии им. А.Э. Арбузова КазНЦ РАН, г. Казань Áîëüøîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ èçó÷åíèþ ìåõàíèçìîâ äåéñòâèÿ ïðèðîäíûõ ôèòîãîðìîíîâ è èõ ñèíòåòè÷åñêèõ àíàëîãîâ, ïîñêîëüêó ýòèì ñîåäèíåíèÿì ïðèíàäëåæèò êëþ÷åâàÿ ðîëü â ðåãóëÿöèè æèçíè ðàñòåíèé íà âñåõ ýòàïàõ èõ îíòîãåíåçà. Öåëü ðàáîòû – èçó÷åíèå âëèÿíèÿ ôîñôîðîîðãàíè÷åñêîãî ïðåïàðàòà ìåëàôåíà, ñèíòåçèðîâàííîãî â Êàçàíñêîì èíñòèòóòå îðãàíè÷åñêîé è ôèçè÷åñêîé õèìèè èì. À.Ý. Àðáóçîâà, íà ðîñò è ýíåðãåòè÷åñêèå ïðîöåññû îäíîêëåòî÷íîé çåëåíîé âîäîðîñëè Chlorella vulgaris. Ìåëàôåí – ìåëàìèíîâàÿ ñîëü áèñ(îêñèìåòèë) ôîñôèíîâîé êèñëîòû – îáëàäàåò íèçêîé ìîëåêóëÿðíîé ìàññîé, õîðîøî ðàñòâîðèì â âîäå è ìàëîòîêñè÷åí äëÿ òåïëîêðîâíûõ æèâîòíûõ (ËÒ50 = 2000 ìã/êã âåñà ìûøåé). Ïðåïàðàò èìååò â ñâîåé ñòðóêòóðå ôîñôîðíóþ ãðóïïó, êîòîðàÿ, ïî ìíåíèþ õèìèêîâ, ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå àêòèâíîé. Îäíèì èç î÷åíü ÷óâñòâèòåëüíûõ ïðîöåññîâ â èíòåãðàëüíîì îòâåòå ðàñòèòåëüíûõ îðãàíèçìîâ íà ëþáûå âîçäåéñòâèÿ ÿâëÿåòñÿ ðîñò, êîòîðûé õàðàêòåðèçóåòñÿ ïëîòíîñòüþ ñóñïåíçèè, êîððåëèðóþùàÿ ñî ñêîðîñòüþ ðàçâèòèÿ è äåëåíèÿ êëåòîê. Äåéñòâèå ìåëàôåíà èñïûòûâàëè â äèàïàçîíå êîíöåíòðàöèé: îò 3∙10–6 äî 3∙10–10 Ì. Íàèáîëåå ýôôåêòèâíî ïðåïàðàò âëèÿë íà ðîñò êóëüòóðû âîäîðîñëè â êîíöåíòðàöèè 3∙10–8–3∙10–10 Ì.  êîíöåíòðàöèè 3∙10–6 Ì îêàçûâàë èíãèáèðóþùåå äåéñòâèå íà ðîñò êëåòîê ñóñïåíçèè.  äàëüíåéøåé ðàáîòå èñïîëüçîâàëèñü â îñíîâíîì êîíöåíòðàöèè ìåëàôåíà 3∙10–8–3∙10–10 Ì. Ïîñêîëüêó ðîñò ÿâëÿåòñÿ ýíåðãîçàâèñèìûì ïðîöåññîì, è ìåëàôåí èìååò â ñâîåé ñòðóêòóðå ôîñôîðíóþ ãðóïïó, ñïîñîáíóþ âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ ðàçëè÷íûìè áèîìèøåíÿìè, áûëà ïðîâåäåíà ñåðèÿ ðàáîò, â êîòîðîé ñðàâíèâàëîñü âëèÿíèå ìåëàôåíà è ÀÒÔ ïðè ðàâíûõ êîíöåíòðàöèÿõ íà ðîñò êóëüòóðû. Ñêîðîñòè ðîñòà êëåòîê Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 102 õëîðåëëû áûëè áëèçêè è ïðè äåéñòâèè ìåëàôåíà â êîíöåíòðàöèè 3∙10–8–3∙10–9 Ì è ïðè äåéñòâèè ÀÒÔ â êîíöåíòðàöèè 3∙10–9 Ì. Íàøè ìíîãî÷èñëåííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïîêàçàëè ÷åòêîå ñòèìóëèðóþùåå âëèÿíèå ïðåïàðàòà íà ðîñò è ðàçâèòèå êóëüòóðû. Àáñîëþòíûå çíà÷åíèÿ âåëè÷èí ñòèìóëÿöèè ðîñòà ìåëàôåíîì ìîãëè êîëåáàòüñÿ, ÷òî çàâèñåëî îò ìíîãèõ ïðè÷èí è, â ïåðâóþ î÷åðåäü, îò ôèçèîëîãè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ êóëüòóðû (èñõîäíîé ïëîòíîñòè è ò.ä.), íî ñîõðàíÿëîñü ïðåâûøåíèå ñêîðîñòè ðîñòà ïðè äåéñòâèè ïðåïàðàòà ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì. Ñëåäóþùèì ýòàïîì èññëåäîâàíèÿ ÿâèëîñü èçó÷åíèå âëèÿíèÿ ìåëàôåíà íà ñêîðîñòü ýíåðãåòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ðàñòèòåëüíîé êëåòêè. Ñêîðîñòü ôîòîñèíòåçà è äûõàíèÿ èçìåðÿëè ïîëÿðîãðàôè÷åñêèì ìåòîäîì, êîòîðûé îñíîâàí íà àìïåðîìåòðè÷åñêîì îïðåäåëåíèè ïîãëîùåííîãî/âûäåëåííîãî êèñëîðîäà. Ïî óãëó íàêëîíà ïîëÿðîãðàôè÷åñêèõ êðèâûõ ìîæíî ðàññ÷èòûâàòü êîëè÷åñòâî ïîãëîùåííîãî êèñëîðîäà â åäèíèöó âðåìåíè, ò.å. ñêîðîñòü äûõàíèÿ èëè æå âûäåëåííîãî êèñëîðîäà, èíûìè ñëîâàìè, ñêîðîñòü ôîòîñèíòåçà èçó÷àåìûõ îáúåêòîâ. Ìåëàôåí â êîíöåíòðàöèè 3∙10–9 Ì îêàçûâàë ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ñêîðîñòü ôîòîñèíòåçà, óâåëè÷èâàÿ ñêîðîñòü âûäåëåíèÿ êèñëîðîäà äî 24 %. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü è òî, ÷òî ýôôåêò ñòèìóëÿöèè ñêîðîñòè ôîòîñèíòåçà ñîõðàíÿëñÿ â òå÷åíèå äëèòåëüíîãî âðåìåíè, ïðàêòè÷åñêè, â òå÷åíèå âñåãî îíòîãåíåòè÷åñêîãî ðàçâèòèÿ êëåòîê âîäîðîñëè. Çíà÷èòåëüíûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿëî èçó÷åíèå âëèÿíèÿ ìåëàôåíà íà ñêîðîñòü äûõàíèÿ êëåòîê õëîðåëëû. Íàáëþäàëàñü ñòèìóëÿöèÿ ñêîðîñòè äûõàíèÿ õëîðåëëû ïðè äåéñòâèè ìåëàôåíà ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì. Ñòåïåíü ñòèìóëÿöèè ïîãëîùåíèÿ êèñëîðîäà çàâèñåëà îò êîíöåíòðàöèè ìåëàôåíà. Òàê, ïðè êîíöåíòðàöèè ìåëàôåíà 3∙10–8 Ì èíòåíñèâíîñòü äûõàíèÿ óâåëè÷èâàëàñü íà 4, à ïðè êîíöåíòðàöèè ìåëàôåíà 3∙10–9 Ì – íà 18 % ê 4 ÷ âîçäåéñòâèÿ. ×åðåç 12 ÷ ðàçíèöà áûëà åùå áîëüøå – íà 14 è 21 % ñîîòâåòñòâåííî. Èòàê, ýêñïåðèìåíòàëüíî áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ìåëàôåí îêàçûâàë çíà÷èòåëüíîå âëèÿíèå íà óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ýíåðãåòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ êàê ôîòîñèíòåçà, òàê è äûõàíèÿ. Îá ýôôåêòèâíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ ýíåðãèè ìîæíî ñóäèòü ïî ñêîðîñòè òåïëîïðîäóêöèè. Âûäåëåíèå ìåòàáîëè÷åñêîãî òåïëà ÿâëÿåòñÿ èíòåãðàëüíûì ïîêàçàòåëåì ôèçèîëîãè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ðàñòèòåëüíîé êëåòêè, òàê êàê îòðàæàåò âçàèìîäåéñòâèå âñåõ ôóíêöèîíàëüíûõ ñèñòåì îðãàíèçìà, âñå èçìåíåíèÿ, ñâÿçàííûå ñ àíàáîëè÷åñêèìè è êàòàáîëè÷åñêèìè ïðîöåññàìè â êëåòêàõ. Èìåííî ñêîðîñòü òåïëîïðîäóêöèè õàðàêòåðèçóåò ýôôåêòèâíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ýíåðãèè, ÿâëÿÿñü ìåðîé ïîòåðè ýíåðãèè èç òêàíåé â ñðåäó. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 103 Ñêîðîñòü òåïëîâûäåëåíèÿ â âàðèàíòàõ ñ ìåëàôåíîì îñòàâàëàñü âûøå êîíòðîëÿ íà âñåì ïðîòÿæåíèè îïûòà è çàâèñåëà îò êîíöåíòðàöèè ìåëàôåíà: ïðè êîíöåíòðàöèè 3∙10–8 Ì – íà 50, ïðè êîíöåíòðàöèè 3∙10–9 Ì – íà 70 % çà 1 ÷, íà 45 è 70 – çà 2 ÷, íà 25 è 56 – çà 3 ÷ ñîîòâåòñòâåííî. Àíàëèç ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä î ïîëîæèòåëüíîì âëèÿíèè ïðåïàðàòà íà ýíåðãåòè÷åñêèé áàëàíñ ðàñòèòåëüíûõ êëåòîê. Äîïîëíèòåëüíàÿ ýíåðãèÿ, îáðàçîâàííàÿ ïðè òðèããåðíîì äåéñòâèè ìåëàôåíà íà êëåòêó, ÿâëÿåòñÿ îñíîâîé óñêîðåíèÿ ìåòàáîëè÷åñêèõ ïðîöåññîâ êëåòîê õëîðåëëû, ÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, îòðàæàåòñÿ íà ñêîðîñòè ðîñòà êóëüòóðû. Èç âñåãî âûøåñêàçàííîãî ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî ïðåïàðàò ìåëàôåí ÿâëÿåòñÿ ïåðñïåêòèâíûì ðåãóëÿòîðîì ðîñòà ðàñòåíèé è òðåáóåò äàëüíåéøåãî èçó÷åíèÿ. РУТИНОЗА – НОВЫЙ ТРАНСПОРТНЫЙ ДИСАХАРИД У РАСТЕНИЙ? Is rutinose a novel transport carbohydrate in plants? А.Н. Мельникова1, 3, Н.С. Мамушина1, Е.К. Зубкова1, Д.Р. Баташев1, Ю.В. Гамалей1, О.В. Войцеховская1, K. Pawlowski2 1 Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, г. Санкт-Петербург 2 Stockholms universitet, Botaniska institutionen, Stockholm 3 Cанкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург Èññëåäîâàíèÿ óãëåâîäíîãî ìåòàáîëèçìà ó Datisca glomerata (Datiscaceae) ïîêàçàëè, ÷òî â îðãàíàõ ýòîãî ðàñòåíèÿ íàêàïëèâàþòñÿ äâà íåîáû÷íûõ äèñàõàðèäà: ðóòèíîçà (àëüôà-L-ðàìíîïèðàíîçèä-(1®6)- D-ãëþêîçà) è ìåòèëðóòèíîçà (àëüôà-L-ðàìíîïèðàíîçèä-(1®6)-1-O-àëüôà-D-ìåòèëãëþêîçà) (Schubert et al., 2002). Ðóòèíîçà â ðàñòèòåëüíîì ìèðå âñòðå÷àåòñÿ â ñîñòàâå ãëèêîçèäíîé ÷àñòè ðóòèíà, íî êàê ñâîáîäíûé äèñàõàðèä âïåðâûå áûëà îáíàðóæåíà ó D. glomerata, à ìåòèëðóòèíîçó ðàíåå â ðàñòåíèÿõ íå íàõîäèëè. ×òîáû ðàññìîòðåòü âîïðîñ, ÿâëÿþòñÿ ëè ýòè óãëåâîäû òðàíñïîðòíûìè ñàõàðàìè ó D. glomerata, ìû èññëåäîâàëè ñîñòàâ ñàõàðîâ â ýêññóäàòàõ ÷åðåøêîâ ëèñòüåâ è àïîïëàñòå ëèñòüåâ D. glomerata. Îäíîâðåìåííî áûëî èçó÷åíî ñòðîåíèå òåðìèíàëüíîé ôëîýìû D. glomerata ìåòîäîì ÒÝÌ. Îêàçàëîñü, ÷òî êàê â ýêññóäàòàõ, òàê è àïîïëàñòå ëèñòüåâ ïðèñóòñòâóþò ðóòèíîçà è ñàõàðîçà. Ýòî ñîãëàñóåòñÿ ñî ñòðóêòóðîé êëåòîê-ñïóòíèêîâ ôëîýìíûõ îêîí÷àíèé ëèñòà: ïî îðãàíèçàöèè òåðìèíàëüíîé ôëîýìû D. glomerata îòíîñèòñÿ ê ïðèìèòèâíîìó àïîïëàñòîìó òèïó, ò.å. ñàõàðà ó ýòîãî ðàñòåíèÿ ìîãóò çàãðóæàòüñÿ âî ôëîýìó, ãëàâíûì îáðàçîì, èç àïîïëàñòà ñ ïîìîùüþ ìåìáðàííûõ òðàíñïîðòåðîâ. Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî çíà÷èòåëüíàÿ äîëÿ óãëåðîäà (ïî ïðåäâàðèòåëü- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 104 íûì äàííûì îò 10 äî 60 % îò îáùåãî òðàíñïîðòèðóåìîãî óãëåðîäà) ó D. glomerata òðàíñïîðòèðóåòñÿ ïî ôëîýìå â âèäå ðóòèíîçû. Ýòî áûëî áû äîâîëüíî íåîáû÷íûì ÿâëåíèåì, ïîñêîëüêó ðóòèíîçà – âîññòàíàâëèâàþùèé äèñàõàðèä, à ïî ôëîýìå ïîñòàâëÿþòñÿ íåðåäóöèðóþùèå ñàõàðà. Äëÿ òîãî, ÷òîáû îïðåäåëèòü, ó÷àñòâóåò ëè ðóòèíîçà â òðàíñïîðòå àññèìèëÿòîâ ó D. Glomerata, ìû èññëåäîâàëè ðàñïðåäåëåíèå 14Ñ ìåæäó ðàçëè÷íûìè óãëåâîäàìè â ëèñòüÿõ è ÷åðåøêàõ ïîñëå ýêñïîçèöèè ðàñòåíèé â àòìîñôåðå 14ÑÎ2 â äèíàìèêå, ò.å. â èíòåðâàëû îò 0 äî 24 ÷àñ ïîñëå ýêñïîçèöèè. Äëÿ ýòîãî íàìè áûëà îòðàáîòàíà ìåòîäèêà òîíêîñëîéíîé õðîìàòîãðàôèè è ðàäèîõèìè÷åñêîãî àíàëèçà ïðèìåíèòåëüíî ê ñîñòàâó ñàõàðîâ ó D. glomerata.  äîêëàäå áóäóò ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû äàííîãî èññëåäîâàíèÿ. ВЛИЯНИЕ СВЕТОВОГО РЕЖИМА НА ВЕЛИЧИНУ ФОТОАКТИВАЦИИ ФЕРРЕДОКСИН-НАДФ+ ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ Effect of light growth conditions on photoactivation of ferredoxin-NADP +oxidoreductase М.К. Николаева Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва Е-mail: vamsa@mail.ru Òåðìèíàëüíûé êîìïîíåíò ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíîé öåïè ôîòîñèíòåçà, ôåððåäîêñèí-ÍÀÄÔ+ îêñèäîðåäóêòàçà (ÔÍÐ), êàòàëèçèðóåò îáðàòèìûé ïåðåíîñ ýëåêòðîíîâ ìåæäó ôåððåäîêñèíîì è ÍÀÄÔ.  ïîñëåäíèå ãîäû ïîêàçàíî òàêæå, ÷òî ÔÍÐ ó÷àñòâóåò â öèêëè÷åñêîì ïåðåíîñå ýëåêòðîíîâ îò âîññòàíîâëåííîãî ÍÀÄÔ ê ïåðåíîñ÷èêàì, ðàñïîëîæåííûì ìåæäó äâóìÿ ôîòîñèñòåìàìè (Bojko et al., 2003). ÔÍÐ ïðèíàäëåæèò ê ÷èñëó õëîðîïëàñòíûõ ôåðìåíòîâ, àêòèâíîñòü êîòîðûõ ðåãóëèðóåòñÿ ñâåòîì. Èíäóöèðóåìàÿ ñâåòîì àêòèâàöèÿ ÔÍÐ ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç âàæíûõ ðåàêöèé â ñèñòåìå äèíàìè÷åñêîé ðåãóëÿöèè ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíîé öåïè ôîòîñèíòåçà. Íåñìîòðÿ íà çíà÷èòåëüíûå óñïåõè â èçó÷åíèè ñòðóêòóðû è ñâîéñòâ ÔÍÐ, âîïðîñ î ìåõàíèçìå ñâåòîâîé ðåãóëÿöèè àêòèâíîñòè ýòîãî ôåðìåíòà îñòàåòñÿ îòêðûòûì. Öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû – èçó÷åíèå âëèÿíèÿ ñâåòîâîãî ðåæèìà ïðè âûðàùèâàíèè ðàñòåíèé íà âåëè÷èíó ôîòîàêòèâàöèè ÔÍÐ. Îïûòû ïðîâîäèëè ñ õëîðîïëàñòàìè, âûäåëåííûìè èç ðàñòåíèé áîáîâ, âûðàùåííûõ ïðè 8, 80 è 120 Âò/ì 2. Õëîðîïëàñòû îñâåùàëè êðàñíûì ñâåòîì èíòåíñèâíîñòüþ 160 Âò/ì 2 â òå÷åíèå 2-3 ìèí. è Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 105 îïðåäåëÿëè ÍÀÄÔÍ-äèàôîðàçíóþ àêòèâíîñòü ÔÍÐ. Êîíòðîëåì ñëóæèëà àêòèâíîñòü ÔÍÐ õëîðîïëàñòîâ, íàõîäèâøèõñÿ â òåìíîòå. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî âåëè÷èíà ôîòîàêòèâàöèè ÔÍÐ çàâèñèò îò ïðåäâàðèòåëüíîé ñâåòîâîé ïîäãîòîâêè ðàñòåíèé. Íàèáîëüøåå óâåëè÷åíèå àêòèâíîñòè ôåðìåíòà ïðîèñõîäèëî ïðè îñâåùåíèè õëîðîïëàñòîâ ðàñòåíèé, âûðàùåííûõ ïðè íèçêîé èíòåíñèâíîñòè ñâåòà (8 Âò/ì2). Ïåðåñòàíîâêà ðàñòåíèé ñ 8 Âò/ì2 íà áîëåå èíòåíñèâíûé ñâåò (100 Âò/ì2 íà 72 ÷) ïðèâîäèëà ê ñíèæåíèþ ñòåïåíè ôîòîàêòèâàöèè ÔÍÐ. Ðàíåå ìû îáíàðóæèëè ðàçëè÷èÿ ìåæäó ëèñòüÿìè ðàçíûõ ñâåòîâûõ âàðèàíòîâ â ñêîðîñòè íàêîïëåíèÿ îêèñëåííîãî Ð700 ïðè îñâåùåíèè ïðåäâàðèòåëüíî çàòåìíåííûõ ëèñòüåâ (Íèêîëàåâà è äð., 2005). Èçâåñòíî, ÷òî îêèñëåíèå Ð700 ïðè îñâåùåíèè ïðåäâàðèòåëüíî çàòåìíåííûõ ëèñòüåâ îòðàæàåò ïðîöåññ ñâåòîâîé ðåãóëÿöèè ðàçëè÷íûõ ñèñòåì ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà, â òîì ÷èñëå è àêòèâàöèþ ÔÍÐ (Harbinson, Hedley, 1993). Ðåçóëüòàòû íàñòîÿùåé ðàáîòû, à òàêæå ïðîâåäåííîãî ðàíåå èññëåäîâàíèÿ ôîòîèíäóöèðîâàííîãî îêèñëåíèÿ Ð700 â ëèñòüÿõ ðàñòåíèé áîáîâ ðàçíûõ ñâåòîâûõ âàðèàíòîâ ïîçâîëÿþò ïðåäïîëàãàòü, ÷òî ñóùåñòâóþò ðàçëè÷èÿ â ðåãóëÿòîðíûõ ïðîöåññàõ, îáåñïå÷èâàþùèõ ôîòîàêòèâàöèþ ÔÍÐ ó ðàñòåíèé, âûðàùåííûõ íà ñâåòó ðàçíûõ èíòåíñèâíîñòåé. Èçó÷àëè òàêæå âëèÿíèå îáðàáîòêè õëîðîïëàñòîâ òðèïñèíîì íà ïðîöåññ ôîòîàêòèâàöèè ÔÍÐ. Èçâåñòíî, ÷òî òðèïñèí íå ãèäðîëèçóåò ÔÍÐ, îäíàêî íàðóøàåò ñâÿçü ôåðìåíòà ñ ìåìáðàíîé, ïðèâîäÿ ê åãî ñîëþáèëèçàöèè (Forti et al., 1983). Èçîëèðîâàííûå õëîðîïëàñòû ïîäâåðãàëè «ìÿãêîé» îáðàáîòêå òðèïñèíîì â òå÷åíèå 2 ìèí. ïðè 22 °Ñ. Çàòåì äîáàâëÿëè 10-êðàòíûé èçáûòîê èíãèáèòîðà òðèïñèíà è îïðåäåëÿëè àêòèâíîñòü íåöèêëè÷åñêîãî ïåðåíîñà ýëåêòðîíîâ, à òàêæå àêòèâíîñòü ÔÍÐ ïîñëå òðåõìèíóòíîãî îñâåùåíèÿ õëîðîïëàñòîâ. Ïîêàçàíî, ÷òî îáðàáîòêà òðèïñèíîì èíãèáèðîâàëà íåöèêëè÷åñêèé ïåðåíîñ ýëåêòðîíîâ, òîãäà êàê ÔÍÐ òåðÿëà ñïîñîáíîñòü ê ôîòîàêòèâàöèè. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû äîïîëíÿþò èìåþùèåñÿ â ëèòåðàòóðå äàííûå î òîì, ÷òî ñîõðàíåíèå âçàèìîñâÿçè ÔÍÐ ñ ìåìáðàíîé, êàê è ñòðóêòóðû ñàìîé ìåìáðàíû, ÿâëÿþòñÿ íåîáõîäèìûìè óñëîâèÿìè îñóùåñòâëåíèÿ ïðîöåññà ôîòîàêòèâàöèè ÔÍÐ. Работа поддержана грантом РФФИ (06-04-48326-а). Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 106 УГЛЕВОДНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ И АНОМАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ПРОВОДЯЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ФЛОЭМЫ И КСИЛЕМЫ Carbohydrate metabolism and abnormal development of phloem and xylem conductive elements Л.Л. Новицкая Институт леса Карельского НЦ РАН, г. Петрозаводск Е-mail: novits@krc.karelia.ru Îäíà èç âàæíûõ ôóíäàìåíòàëüíûõ ïðîáëåì ôèçèîëîãèè äðåâåñíûõ ðàñòåíèé çàêëþ÷àåòñÿ â âûÿâëåíèè ìåõàíèçìîâ ðåãóëÿöèè èõ ðîñòà è ðàçâèòèÿ, ïîèñêå ïóòåé ýôôåêòèâíîãî óïðàâëåíèÿ ýòèìè ïðîöåññàìè. Áîëüøîé èíòåðåñ â äàííîé ñâÿçè èìååò èçó÷åíèå ôèçèîëîãî-áèîõèìè÷åñêèõ àñïåêòîâ ôîðìèðîâàíèÿ ñòðóêòóðíûõ àíîìàëèé ïðîâîäÿùèõ òêàíåé äåðåâà – ôëîýìû è êñèëåìû. Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëè íà ôîðìàõ áåðåçû ïîâèñëîé ñ òèïè÷íîé äëÿ âèäà ïðÿìîñëîéíîé ñòðóêòóðîé äðåâåñèíû (Betula pendula var. pendula – îáû÷íàÿ áåðåçà) è ñ àíîìàëüíîé óçîð÷àòîé äðåâåñèíîé (B. pendula var. carelica – êàðåëüñêàÿ áåðåçà). Ðèñóíîê äðåâåñèíû êàðåëüñêîé áåðåçû âî ìíîãîì îáóñëîâëåí íàëè÷èåì òåìíîîêðàøåííûõ âêëþ÷åíèé, ïðåäñòàâëÿþùèõ ñîáîé êðóïíûå àíîìàëüíûå ïðîñëîéêè ïàðåíõèìíûõ êëåòîê; â ïðîâîäÿùåé ôëîýìå èìååò ìåñòî ñêëåðèôèêàöèÿ ñèòîâèäíûõ òðóáîê, êîòîðàÿ çàêëþ÷àåòñÿ â îòëîæåíèè î÷åíü òîëñòûõ ëèãíèôèöèðîâàííûõ îáîëî÷åê. Óñòàíîâëåíî, ÷òî äëÿ ðàñòåíèé áåðåçû ñ óçîð÷àòîé òåêñòóðîé äðåâåñèíû, â îòëè÷èå îò îáû÷íîé áåðåçû, õàðàêòåðíî ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå ñàõàðîçû â ïðîâîäÿùåé ôëîýìå. Ó÷èòûâàÿ èçâåñòíóþ ìîðôîãåíåòè÷åñêóþ ðîëü ñàõàðîçû, áûëî âûñêàçàíî ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî åå âûñîêèé óðîâåíü ìîæåò áûòü ïðè÷èíîé íàáëþäàåìûõ ñòðóêòóðíûõ àíîìàëèé. Ïðîâåðêà ýòîé ãèïîòåçû âêëþ÷àëà ñåðèþ ýêñïåðèìåíòîâ ïî ñîçäàíèþ çîí èçáûòî÷íîãî ñîäåðæàíèÿ ñàõàðîçû â òêàíÿõ ñòâîëà îáû÷íîé áåðåçû è ñëàáîóçîð÷àòîé êàðåëüñêîé áåðåçû. Èõ ðåçóëüòàòàìè áûëè óñèëåíèå íàñûùåííîñòè ðèñóíêà äðåâåñèíû ó êàðåëüñêîé áåðåçû è ïîÿâëåíèå âñåãî êîìïëåêñà õàðàêòåðíûõ àíîìàëüíûõ ñòðóêòóð ó îáû÷íîé áåðåçû ïîâèñëîé. Âëèÿíèå ñàõàðîçû íà öèòîãåíåç ïðîâîäÿùèõ òêàíåé ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ ÷åðåç íåñêîëüêî ðåãóëÿòîðíûõ ìåõàíèçìîâ. Âîïåðâûõ, ñàìà ñàõàðîçà âëèÿåò íà àêòèâíîñòü è îáðàçîâàíèå ðàñùåïëÿþùèõ åå ôåðìåíòîâ. Âî-âòîðûõ, ïðîäóêòû ðàñùåïëåíèÿ ñàõàðîçû ïî ïðèíöèïó îáðàòíîé ñâÿçè ìîãóò îêàçûâàòü ðåïðåññèðóþùåå äåéñòâèå íà ñèíòåç èíâåðòàçû è ñàõàðîçîñèíòàçû. Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ ïî ââåäåíèþ â òêàíè ñòâîëà áåðåçû ðàñòâîðîâ ýêçîãåííûõ ñàõàðîâ óêàçûâàþò íà òî, ÷òî èíäóêöèÿ àíîìàëüíîãî Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 107 êàìáèàëüíîãî ðîñòà ñâÿçàíà ñ ïîâûøåíèåì óðîâíåé ñàìîé ñàõàðîçû è ïðîäóêòîâ åå ðàñùåïëåíèÿ – ÓÄÔ-ãëþêîçû è ôðóêòîçû. Äðóãîé ïðîäóêò ðàñùåïëåíèÿ ñàõàðîçû – ãëþêîçà, äàæå â î÷åíü âûñîêèõ êîíöåíòðàöèÿõ (20 %) èçìåíåíèÿ ïðîãðàììû ðàçâèòèÿ êëåòîê íå âûçûâàåò. Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò î áîëüøîì ðåçåðâå èñïîëüçîâàíèÿ ìîíîñàõàðèäà â êàìáèàëüíîé çîíå è íàõîäèòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ äàííûìè î âûñîêîé ìåòàáîëè÷åñêîé àêòèâíîñòè ãëþêîçû, êîòîðàÿ îáû÷íî íå íàêàïëèâàåòñÿ â çîíàõ àêòèâíîãî ðîñòà. Òî æå ìîæíî ñêàçàòü è îá ÓÄÔ-ãëþêîçå. Ôðóêòîçà íàìíîãî ìåäëåííåå, ÷åì ãëþêîçà è ÓÄÔ-ãëþêîçà, âîâëåêàåòñÿ â ìåòàáîëèçì. Ïóòè åå ìåòàáîëèçàöèè â êëåòêå íà÷èíàþòñÿ ñ îáðàçîâàíèÿ ôðóêòîçî-6ôîñôàòà, êîòîðûé ÷åðåç ñåðèè ôåðìåíòàòèâíûõ ðåàêöèé ìîæåò âêëþ÷àòüñÿ â ýíåðãåòè÷åñêèé îáìåí, ïåíòîçîôîñôàòíûé öèêë, ñèíòåç êðàõìàëà, îáðàçîâàíèå ÓÄÔ-ãëþêîçû è, ñëåäîâàòåëüíî, ñèíòåç ñòðóêòóðíûõ ïîëèñàõàðèäîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè. Òàêèì îáðàçîì, ïîñòóïëåíèå ñàõàðîçû â êàìáèàëüíóþ çîíó ñîïðîâîæäàåòñÿ åå èíòåíñèâíûì ðàñùåïëåíèåì â èíâåðòàçíîé è ñàõàðîçîñèíòàçíîé ðåàêöèÿõ ñ îáðàçîâàíèåì ãëþêîçû, ÓÄÔ-ãëþêîçû è ôðóêòîçû. Ãëþêîçà è ÓÄÔ-ãëþêîçà àêòèâíî èñïîëüçóþòñÿ â íîâîîáðàçîâàíèè êëåòîê êàìáèàëüíîé çîíû è îòëîæåíèè êðàõìàëà, ôðóêòîçà æå ÷àñòè÷íî èñïîëüçóåòñÿ, ÷àñòè÷íî íàêàïëèâàåòñÿ â òêàíè. Ïðè óâåëè÷åíèè åå êîëè÷åñòâà äî îïðåäåëåííîãî óðîâíÿ ïðîèñõîäèò âîâëå÷åíèå ôðóêòîçû â äîïîëíèòåëüíûé ñèíòåç ÓÄÔ-ãëþêîçû, ÷òî ñîïðîâîæäàåòñÿ îáðàçîâàíèåì ñêëåðåèä – êëåòîê ñ î÷åíü òîëñòûìè öåëëþëîçíûìè îáîëî÷êàìè. Ñóäÿ ïî èçìåíåíèþ õàðàêòåðà äèôôåðåíöèàöèè êëåòîê â îïûòàõ ñ ââåäåíèåì âûñîêèõ êîíöåíòðàöèé ôðóêòîçû (îáðàçîâàíèå ñêëåðåèä íå íàáëþäàåòñÿ, ïðîèñõîäèò ñèëüíîå ðàñøèðåíèå äðåâåñèííûõ ëó÷åé â çîíå äèôôåðåíöèàöèè ìîëîäîé êñèëåìû, ôîðìèðóþòñÿ ïðîñëîéêè ïàðåíõèìíûõ êëåòîê), ïîÿâëåíèå áîëüøîãî èçáûòêà ôðóêòîçû, î÷åâèäíî, ïîäàâëÿåò ðàñùåïëåíèå ñàõàðîçû è ïðèâîäèò ê åå èíòåíñèâíîìó ðàäèàëüíîìó îòòîêó ïî ëóáî-äðåâåñèííûì ëó÷àì âïëîòü äî ñëîåâ ìîëîäîé êñèëåìû, êëåòêè êîòîðîé åùå íå óòðàòèëè ñïîñîáíîñòè ê äåëåíèþ, à îáîëî÷êè êëåòîê - ê ðàñòÿæåíèþ. Ýòî ïðåäïîëîæåíèå íàõîäèòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ äàííûìè îá èíãèáèðóþùåì äåéñòâèè ôðóêòîçû íà îáðàçîâàíèå èíâåðòàçíîãî áåëêà, ò.å. î ðåïðåññèè ôðóêòîçîé ãåíà, îòâåòñòâåííîãî çà ñèíòåç èíâåðòàçû. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, èçáûòîê ôðóêòîçû â êàìáèàëüíîé çîíå ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí äëÿ ðåñèíòåçà ñàõàðîçû, êîòîðàÿ ïî ãðàäèåíòó êîíöåíòðàöèè òàêæå ïåðåìåùàåòñÿ â ðàäèàëüíîì íàïðàâëåíèè â áîëåå ãëóáîêèå ñëîè ñòâîëà è ïåðåîðèåíòèðóåò äèôôåðåíöèàöèþ ýëåìåíòîâ êñèëåìû íà ôîðìèðîâàíèå êëåòîê çàïàñàþùåé ïàðåíõèìû. Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ (грант 0504-49932а). Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 108 БИОСИНТЕЗ НОВОГО ОКСИЛИПИНА – ЦИКЛОПЕНТЕНОНА CIS-12-ОКСО-10-ФИТОЕНОВОЙ КИСЛОТЫ В КОРНЯХ ПОДСОЛНЕЧНИКА Biosynthesis of novel oxylipin cyclopentenone cis-12-oxo-10-phytoenoic acid in sunflower roots А.В. Огородникова, Л.Ш. Мухтарова, Ф.К. Мухитова, А.Н. Гречкин Казанский институт биохимии и биотехнологии РАН, г. Казань E-mail: anyuta_ogorodnik@mail.ru Ëèïîêñèãåíàçíûé ïóòü ïðåâðàùåíèÿ ìåìáðàííûõ ëèïèäîâ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ìîæíî ñ÷èòàòü ñàìîñòîÿòåëüíîé ñèãíàëüíîé ñèñòåìîé. Îáðàçîâàíèå îêñèãåíèðîâàííûõ ïðîèçâîäíûõ æèðíûõ êèñëîò – îêñèëèïèíîâ – ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì âêëþ÷åíèÿ ëèïîêñèãåíàçíîé ñèñòåìû. Ïðîäóêòû ëèïîêñèãåíàçíîãî êàñêàäà ÿâëÿþòñÿ âûñîêîýôôåêòèâíûìè áèîðåãóëÿòîðàìè. Áîëüøèíñòâî èç íèõ ó÷àñòâóåò â ñîçäàíèè óñòîé÷èâîñòè ðàñòåíèé ê ïàòîãåíàì è äðóãèì íåáëàãîïðèÿòíûì ôàêòîðàì ñðåäû. Ñåìåéñòâî îêñèëèïèíîâ íàñ÷èòûâàåò ìíîãèå äåñÿòêè ñîåäèíåíèé, ïðè÷åì ïîñòîÿííî ïîÿâëÿþòñÿ ñîîáùåíèÿ îá îòêðûòèè íîâûõ åãî ïðåäñòàâèòåëåé. Ñî äíÿ îòêðûòèÿ ïåðâîãî öèêëè÷åñêîãî îêñèëèïèíà ïðîøëî áîëåå 20 ëåò. Îäíàêî íåêîòîðûå îñîáåííîñòè êîíòðîëÿ öèêëèçàöèè îêèñåé àëëåíà è åå ìåõàíèçìîâ îñòàþòñÿ ïðåäìåòîì äèñêóññèè. Ïðîâåäåííàÿ ñåðèÿ ýêñïåðèìåíòîâ ñ êîðíÿìè ïîäñîëíå÷íèêà ïîêàçàëà ïðèìåð îáðàçîâàíèÿ íîâîãî îêñèëèïèíà öèêëîïåíòåíîíîâûõ ïðîèçâîäíûõ èç ëèíîëåâîé êèñëîòû è åå ãèäðîïåðåêèñè. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû äåìîíñòðèðóþò, ÷òî îñíîâíûì íàïðàâëåíèåì ëèïîêñèãåíàçíîãî êàñêàäà â êîðíÿõ ïîäñîëíå÷íèêà ÿâëÿåòñÿ áèîñèíòåç cis-12-îêñî-10-ôèòîåíîâîé êèñëîòû (cis-12-îêñî-ÔÅÊ), êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ïðåäøåñòâåííèêîì ôèòîãîðìîíà æàñìîíîâîé êèñëîòû è ðîäñòâåííûõ Ñ12-ñîåäèíåíèé (æàñìîíîèäîâ).  äàííîì ñëó÷àå ñóáñòðàòîì äëÿ îáðàçîâàíèÿ cis-12-îêñî-ÔÅÊ ñëóæèëà ëèíîëåâàÿ êèñëîòà è åå 13-ãèäðîïåðåêèñü. Ñóáñòðàò ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ ïðåâðàùàëñÿ â cis-12-îêñî-ÔÅÊ. Ïóòü áèîñèíòåçà cis-12-îêñî-ÔÅÊ, îáíàðóæåííûé â êîðíÿõ ïîäñîëíå÷íèêà, ñîñòîèò èç äâóõ ýòàïîâ: íà ïåðâîì ïðîèñõîäèò ïðåâðàùåíèå æèðíîé êèñëîòû èëè åå ãèäðîïåðåêèñè â îêèñü àëëåíà, à íà âòîðîì – öèêëèçàöèÿ ýòîé îêèñè àëëåíà ñ îáðàçîâàíèåì cis-12-îêñî-10-ôèòîåíîâîé êèñëîòû, êàòàëèçèðóåìàÿ àëëåíîêñèäöèêëàçîé. Áûëè ïðîâåäåíû ýêñïåðèìåíòû ñ ðàçíîé êîíöåíòðàöèåé ôèëüòðàòà ãîìîãåíàòà êîðíåé ïîäñîëíå÷íèêà â ðåàêöèîííîé ñìåñè, êîòîðûå ïîêàçàëè, ÷òî ñòåïåíü ðàçáàâëåíèÿ ôèëüòðàòà ãîìîãåíàòà êîðíåé ïîäñîëíå÷íèêà, âëèÿåò íà âûõîä cis-12-îêñî-ÔÅÊ ïî îòíî- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 109 øåíèþ ê äðóãèì ïðîäóêòàì ðåàêöèè (a-êåòîëó). Òàêæå ïðîâîäèëèñü ýêñïåðèìåíòû èíêóáàöèè ãîìîãåíàòà ñ ðàçíûìè ñóáñòðàòàìè: ëèíîëåâàÿ êèñëîòà è åå 13- è 9-ãèäðîïåðåêèñÿìè. Îíè ñâèäåòåëüñòâîâàëè î ñïåöèôè÷íîñòè äàííîé ðàñòèòåëüíîé ëèïîêñèãåíàçû ïðè îêèñëåíèè ëèíîëåàòà â ïîëîæåíèè Ñ-13 (13-ëèïîêñèãåíàçà).  õîäå ðàáîòû áûëî îáíàðóæåíî âëèÿíèå âîçðàñòà êîðíåé ïîäñîëíå÷íèêà íà îáðàçîâàíèå cis-12-îêñî-ÔÅÊ. Ïîêàçàíî, ÷òî 1.5-3ñóòî÷íûå êîðíè ïîäñîëíå÷íèêà ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå àêòèâíûìè â áèîñèíòåçå cis-12-îêñî-ÔÅÊ ïî ñðàâíåíèþ ñ øåñòè-ñåìèñóòî÷íûìè. Ïðåäñòàâëåíû äàííûå àíàëèçà áèîñèíòåçà cis-12-îêñî-ÔÅÊ, ïîëó÷åííûå ìåòîäîì ÂÝÆÕ, GSMS, ßÌÐ. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРИРОДА СИНЕРГИЧЕСКОГО УСИЛЕНИЯ ФИТОТОКСИЧНОСТИ ГЕРБИЦИДОВ – ИНГИБИТОРОВ АЦЕТИЛ-КОА-КАРБОКСИЛАЗЫ Physiological nature of synergistic increasing of acetyl-CoA-carboxylase inhibitor herbicides phytotoxicity Л.В. Озерова, В.В. Швартау Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, г. Киев E-mail: ozer1980@mail.ru Ñèëüíîå çàñîðåíèå ïàõîòíûõ çåìåëü çëàêîâûìè ñîðíÿêàìè îáóñëàâëèâàåò øèðîêîå ïðèìåíåíèå ãðàìèíèöèäîâ – èíãèáèòîðîâ àöåòèë-ÊîÀ-êàðáîêñèëàçû (ÀÊÊ) êëàññîâ öèêëîãåêñàíäèîíîâ è àðèëîêñèôåíîêñèïðîïèîíîâîé êèñëîòû, à òàêæå àêòóàëüíîñòü èññëåäîâàíèé ïî óñèëåíèþ ýôôåêòèâíîñòè õèìè÷åñêîãî êîíòðîëÿ çëàêîâûõ ñîðíÿêîâ. Ïîýòîìó èçó÷àëè âîçìîæíûå ìåõàíèçìû óñèëåíèÿ ôèòîòîêñè÷íîñòè ãðàìèíèöèäîâ äëÿ îïðåäåëåíèÿ óñëîâèé ïðîÿâëåíèÿ ñèíåðãèçìà âî âçàèìîäåéñòâèè è ïîâûøåíèÿ ôèòîòîêñè÷íîñòè ïðåïàðàòîâ è èõ ñìåñåé.  óñëîâèÿõ âåãåòàöèîííûõ ýêñïåðèìåíòîâ ïîäòâåðæäåíû äàííûå î ñèíåðãè÷åñêîì âçàèìîäåéñòâèè ìåæäó ôåíîêñàïðîïîì è ôëóàçèôîïîì â îòíîøåíèè ÷óâñòâèòåëüíîãî è ñðåäíåóñòîé÷èâîãî âèäîâ çëàêîâ (îâåñ è ÿ÷ìåíü, ñîîòâåòñòâåííî). Âïåðâûå óñòàíîâëåí ñèíåðãèçì ïðè âçàèìîäåéñòâèè ãðàìèíèöèäîâ ðàçíûõ õèìè÷åñêèõ êëàññîâ: ôåíîêñàïðîïà è òåïðàëîêñèäèìà, à òàêæå ôëóàçèôîïà è òåïðàëîêñèäèìà. Ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü óðîâíÿ âçàèìîäåéñòâèÿ ôåíîêñàïðîïà è ôëóàçèôîïà îò ôîíà ïèòàíèÿ çëàêîâûõ ðàñòåíèé. Àêòèâíîñòü ôåíîêñàïðîïà è ôëóàçèôîïà ñíèæàåòñÿ ïðè íåäîñòàòêå îñíîâíûõ ýëåìåíòîâ ïèòàíèÿ â ïî÷âå. Ïîâûøåíèå óðîâíÿ ïèòàíèÿ, ïðåæäå âñåãî àçîòîì, îáóñëàâëèâàåò âîçðàñòàíèå ôèòîòîêñè÷íîñòè ñìåñåé, Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 110 ïðè ýòîì íàáëþäàåòñÿ èçìåíåíèå àääèòèâíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íà ñèíåðãè÷íîå. Çàâèñèìîñòü ñèíåðãèçìà âî âçàèìîäåéñòâèè ôåíîêñàïðîïà è ôëóàçèôîïà îò óñëîâèé ïèòàíèÿ ðàñòåíèé ìîæíî îáúÿñíèòü óñêîðåíèåì ðîñòà è ðàçâèòèÿ çëàêîâûõ ñîðíÿêîâ, ÷òî ÿâëÿåòñÿ óñëîâèåì ýôôåêòèâíîãî äåéñòâèÿ ãðàìèíèöèäîâ. Äëÿ ðàñêðûòèÿ ôèçèîëîãè÷åñêèõ àñïåêòîâ äåéñòâèÿ ãðàìèíèöèäîâ è èõ ñìåñåé èçó÷èëè èçìåíåíèå ïèãìåíòíîãî ñîñòàâà ðàñòåíèé è ðåàêöèþ ôåðìåíòîâ äåòîêñèêàöèè ïîñëå îáðàáîòêè èíãèáèòîðàìè ÀÊÊ. Óæå â ïåðâûõ ðàáîòàõ ïî èçó÷åíèþ ìåõàíèçìà äåéñòâèÿ ãðàìèíèöèäîâ îòìå÷àëîñü, ÷òî îíè ñíèæàþò ñîäåðæàíèå ïèãìåíòîâ â ëèñòüÿõ ÷óâñòâèòåëüíûõ ðàñòåíèé. Íàìè ïîêàçàíî, ÷òî ãðàìèíèöèäû îòëè÷àþòñÿ ïî âëèÿíèþ íà ïèãìåíòíûé ñîñòàâ ëèñòüåâ çëàêîâ. Ôåíîêñàïðîï è ôëóàçèôîï ñíèæàëè ñîäåðæàíèå õëîðîôèëëà à íà 50, õë b – íà 50 è 40 % ñîîòâåòñòâåííî. Òåïðàëîêñèäèì âëèÿë â ìåíüøåé ìåðå – 35 %-íîå ñíèæåíèå ñîäåðæàíèÿ õë à è 30 %íîå – õë b. Ñëåäóåò îòìåòèòü ñèíåðãè÷íîå óìåíüøåíèå ñîäåðæàíèÿ õëîðîôèëëîâ à è b (íà óðîâíå 90 %) ïðè èñïîëüçîâàíèè ñìåñè ôåíîêñàïðîï + ôëóàçèôîï. Ïîýòîìó äëÿ îöåíêè ôèòîòîêñè÷åñêîãî äåéñòâèÿ ãðàìèíèöèäîâ è îïðåäåëåíèÿ óðîâíÿ èõ âçàèìîäåéñòâèÿ ìîæíî ïðîâîäèòü äåòåêòèðîâàíèå ñîäåðæàíèÿ ïèãìåíòîâ â ëèñòüÿõ ðàñòåíèé. Èññëåäîâàíî äåéñòâèå ãðàìèíèöèäîâ è äðóãèõ ñîåäèíåíèé íà ñîäåðæàíèå öèòîõðîì-Ð450-çàâèñèìûõ ìîíîîêñèãåíàç (öèò-Ð450) â ýòèîëèðîâàííûõ êîëåîïòèëÿõ ïøåíèöû. Ïîäòâåðæäåíû äàííûå ïî èíäóöèðóþùåìó äåéñòâèþ 1,8-íàôòàëåâîãî àíãèäðèäà (ÍÀ) íà ôåðìåíòû ýòîé ãðóïïû. Ïîêàçàíî, ÷òî ôåíîêñàïðîï è ôëóàçèôîï ñíèæàþò ñîäåðæàíèå öèò-Ð450, ïîâûøåííîå îáðàáîòêîé ÍÀ, äî êîíòðîëüíîãî óðîâíÿ – îêîëî 20 ìÌ/ã áåëêà. Àêòèâíîñòü òåïðàëîêñèäèìà áûëà ïðîòèâîïîëîæíîé. Ïîñëå îáðàáîòêè ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû ñìåñÿìè ãðàìèíèöèäîâ ôåíîêñàïðîï + ôëóàçèôîï è ôëóàçèôîï + òåïðàëîêñèäèì ñîäåðæàíèå öèòîõðîì-Ð450-çàâèñèìûõ ìîíîîêñèãåíàç ñíèæàëîñü ïî÷òè äî êîíòðîëüíîãî óðîâíÿ, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î òåíäåíöèè ê àääèòèâíîñòè âî âçàèìîäåéñòâèè ãðàìèíèöèäîâ íà óðîâíå ôåðìåíòîâ ìåòàáîëèçìà êñåíîáèîòèêîâ. Âåðîÿòíî, ñèíåðãèçì âî âçàèìîäåéñòâèè ãðàìèíèöèäîâ îáóñëîâëåí èçìåíåíèÿìè â ñîäåðæàíèè öèòÐ450, à ðåãóëÿòîðû àêòèâíîñòè ìîíîîêñèãåíàçíûõ ñèñòåì ìîãóò áûòü ñèíåðãèñòàìè è àíòèäîòàìè ãðàìèíèöèäîâ. Òàêèì îáðàçîì, ðàçðàáîòàíû âûñîêîýôôåêòèâíûå ñìåñè ãðàìèíèöèäîâ – èíãèáèòîðîâ ÀÊÊ, îïðåäåëåíû îñîáåííîñòè ïðîÿâëåíèÿ èõ äåéñòâèÿ è óñëîâèÿ äëÿ ðåàëèçàöèè ñèíåðãèçìà. Î÷åâèäíî, ÷òî ìåõàíèçì äåéñòâèÿ ñîâðåìåííûõ ãðàìèíèöèäîâ èìååò ñëîæíûé êîîïåðàòèâíûé õàðàêòåð, êîòîðûé ðåàëèçóåòñÿ, â ÷àñòíîñòè, Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 111 íà óðîâíå öèò-Ð450: áëîêèðóÿ èíäóêöèþ àêòèâíîñòè öèò-Ð450, ôëóàçèôîï è ôåíîêñàïðîï, ñíèæàþò ïîòåíöèàëüíóþ ñïîñîáíîñòü ÷óâñòâèòåëüíûõ ðàñòåíèé ê äåòîêñèêàöèè. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МИНЕРАЛЬНОГО И УГЛЕРОДНОГО ОБМЕНА В ПРОЦЕССАХ ИОННОГО ГОМЕОСТАТИРОВАНИЯ У ГЛИКОФИТОВ Mineral and carbon metabolism interactions in course of ion homeostasis maintenance in glycophytes Н.Г. Осмоловская Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург Е-mail: natalia@no2704.spb.edu Ãîìåîñòàòèðîâàíèå ïàðàìåòðîâ âíóòðåííåé ñðåäû, âêëþ÷àÿ ïàðàìåòðû èîííîãî ñîñòàâà, äîñòèãàåìîå ïîñðåäñòâîì ôîðìèðîâàíèÿ è ïîäåðæàíèÿ èîííîãî ãîìåîñòàçà â êîìïàðòìåíòàõ ðàñòèòåëüíîé êëåòêè, ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ôóíäàìåíòàëüíûõ ñâîéñòâ ðàñòèòåëüíîãî îðãàíèçìà, îïðåäåëÿþùèõ óñòîé÷èâîñòü åãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ êàê öåëîñòíîé áèîëîãè÷åñêîé ñèñòåìû.  ïîñëåäíèå ãîäû âíèìàíèå èññëåäîâàòåëåé ñîñðåäîòî÷åíî íà ðàñøèôðîâêå ìîëåêóëÿðíî-ãåíåòè÷åñêèõ ìåõàíèçìîâ òðàíñïîðòà èîíîâ íà ïëàçìàëåììå è òîíîïëàñòå, îáåñïå÷èâàþùèõ öèòîçîëüíûé ãîìåîñòàç êàê îñíîâíûõ ìèíåðàëüíûõ èîíîâ (K+, Ca2+, Mg2+, NO3–), òàê è ïîòåíöèàëüíî òîêñè÷íûõ (Na+, Cl–, èîíû òÿæåëûõ ìåòàëëîâ), â òîì ÷èñëå â óñëîâèÿõ çàñîëåíèÿ èëè äåôèöèòà èîíîâ â ñðåäå. Îäíàêî íå ìåíåå ñóùåñòâåííûì, îñîáåííî äëÿ ãëèêîôèòîâ, ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîïðîñ îá ó÷àñòèè â ïðîöåññàõ èîííîãî ãîìåîñòàòèðîâàíèÿ ïðîäóêòîâ óãëåðîäíîãî ìåòàáîëèçìà, â ÷àñòíîñòè, àíèîíîâ îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò. Îäíèì èç àñïåêòîâ ýòîé ïðîáëåìû ÿâëÿåòñÿ ôóíêöèîíàëüíàÿ âçàèìîñâÿçàííîñòü îáìåíà îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò ñ ïðîöåññàìè àçîòíîãî ìåòàáîëèçìà â ðàñòåíèÿõ, ðàññìàòðèâàåìàÿ êàê ñ òî÷êè çðåíèÿ ðåãóëèðîâàíèÿ ôîðìîé èñòî÷íèêà àçîòà ñîîòíîøåíèÿ ñèíòåçà è ðàñõîäîâàíèÿ îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò, òàê è ñ ïîçèöèè ó÷àñòèÿ îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò â ðàáîòå áèîõèìè÷åñêîãî ðÍ-ñòàòà è â êîìïåíñàöèè èçáûòêà êàòèîíîâ, âîçíèêàþùåãî ïðè àññèìèëÿöèè íèòðàòíîãî àçîòà â êëåòêàõ ëèñòà. Îäíàêî ïðèìåíèòåëüíî ê ãëèêîôèòàì âàæíîå çíà÷åíèå ïðèîáðåòàþò è äðóãèå àñïåêòû, ñâÿçàííûå ñ êîíòðîëèðóåìîé àêêóìóëÿöèåé êàëèåâûõ ñîëåé îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò êàê îñíîâû ïîääåðæàíèÿ òóðãîðà â êëåòêàõ ãëèêîôèòîâ; ðîëüþ îáìåíà îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò ïðè ôîðìèðîâàíèè êàëèåâîãî ãîìåîñòàçà â öèòîçîëå; íàëè÷èåì ðåöèðêóëÿöèè êàëèÿ â âèäå Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 112 K++NO3–/ Ê++ìàëàò â ñèñòåìå êîðåíü/ïîáåã; ñîïðÿæåííîñòüþ êàëüöåôèëüíîãî îáìåíà ìèíåðàëüíûõ êàòèîíîâ ñ âûñîêîé àêêóìóëÿöèåé îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò; ðåãóëèðóåìûì ôîðìèðîâàíèåì ïóëîâ ðàñòâîðèìûõ è íåðàñòâîðèìûõ ñîëåé ùàâåëåâîé êèñëîòû ó ðàñòåíèé ñ îêñàëàòíûì òèïîì îáìåíà îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò è äð. Ýòè âîïðîñû ðàññìàòðèâàþòñÿ íàìè íà îñíîâå àíàëèçà ëèòåðàòóðû è ñîáñòâåííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, ïîëó÷åííûõ ïðè èññëåäîâàíèè õàðàêòåðà èîííîãî ãîìåîñòàçà â íàäçåìíûõ îðãàíàõ ãëèêîôèòîâ ðàçíîé òàêñîíîìè÷åñêîé ïðèíàäëåæíîñòè, îòëè÷àþùèõñÿ òèïîì îáìåíà îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò, è â çàâèñèìîñòè îò ôàçû îíòîãåíåçà (þâåíèëüíûé, çðåëûé, ñòàðåþùèé) è ôóíêöèîíàëüíîãî ñîñòîÿíèÿ (àêöåïòîð, äîíîð) ëèñòà.  äîêëàäå îáîñíîâûâàåòñÿ êîíöåïöèÿ ïðèîðèòåòíîé ðîëè îáìåíà îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò â ïðîöåññàõ ôîðìèðîâàíèÿ èîííîãî ñîñòàâà è èîííîãî ãîìåîñòàçà â íàäçåìíûõ îðãàíàõ ãëèêîôèòîâ. Íà ïðèìåðå ðàçíûõ òàêñîíîâ ïîêàçàíà îáùàÿ çàêîíîìåðíîñòü ïðåîáëàäàíèÿ âîäîðàñòâîðèìûõ îðãàíè÷åñêèõ àíèîíîâ íàä ìèíåðàëüíûìè â êëåòêàõ ãëèêîôèòîâ óæå â ôàçó þâåíèëüíîãî ëèñòà è åå ñîõðàíåíèå â îíòîãåíåçå.  îñíîâå îòìå÷åííîé òåíäåíöèè, íàðÿäó ñ îíòîãåíåòè÷åñêè-ðåãóëèðóåìîé íàïðàâëåííîñòüþ îáìåííûõ ïðîöåññîâ (àêöåïòîð-äîíîð), ïî-âèäèìîìó, ëåæàò ñòðóêòóðíî-ìîðôîëîãè÷åñêèå èçìåíåíèÿ êëåòîê ëèñòà â îíòîãåíåçå, à èìåííî óâåëè÷åíèå âàêóîëÿðíîãî êîìïàðòìåíòà, êîòîðûé ñòàíîâèòñÿ îñíîâíûì ìåñòîì ñîñðåäîòî÷åíèÿ ïóëîâ ìèíåðàëüíûõ è îðãàíè÷åñêèõ ñîëåé. Ó áîëüøèíñòâà èññëåäîâàííûõ ãëèêîôèòîâ êîíöåíòðàöèÿ Ê + â êëåòêàõ Ê+-îáåñïå÷åííûõ ðàñòåíèé óäåðæèâàëàñü íà îòíîñèòåëüíî ïîñòîÿííîì óðîâíå â õîäå îíòîãåíåçà, ñâèäåòåëüñòâóÿ î áëèçîñòè êîíöåíòðàöèé âàêóîëÿðíîãî è öèòîçîëüíîãî Ê+, òîãäà êàê ñîäåðæàíèå äâóõâàëåíòíûõ êàòèîíîâ âîçðàñòàëî â îíòîãåíåçå ïàðàëëåëüíî ñ óâåëè÷åíèåì ïóëà êàðáîêñèëàòîâ. Ó ðàñòåíèé ñ ïðåèìóùåñòâåííûì îáìåíîì îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò ïî òèïó ÄÒÊ â áîëüøåé ñòåïåíè íàêàïëèâàëèñü âîäîðàñòâîðèìûå ñîëè, ïðè ýòîì íèçêèå êîíñòàíòû èîíèçàöèè êîìïëåêñîâ Ca2 è Mg2+ ñ ÄÒÊ, î÷åâèäíî, ñóùåñòâåííû äëÿ îáåñïå÷åíèÿ îñìîòè÷åñêîé ôóíêöèè âàêóîëè.  ëèñòüÿõ ðàñòåíèé ñ îêñàëàòíûì òèïîì îáìåíà îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò ýòî äîñòèãàëîñü ÷åðåç ïðåèìóùåñòâåííîå ôîðìèðîâàíèå çàïàñíûõ ïóëîâ íåðàñòâîðèìîãî îêñàëàòà Ca 2 (è Mg2+). Òàêèì îáðàçîì, â îòëè÷èå îò ãàëîôèòîâ, èîííûé ñîñòàâ êëåòîê êîòîðûõ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îáðàçîâàí çàñîëÿþùèìè ìèíåðàëüíûìè èîíàìè, ó ãëèêîôèòîâ îí ôîðìèðóåòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî çà ñ÷åò ñîëåé îðãàíè÷åñêèõ êèñëîò. Âèäîñïåöèôè÷åñêèå îñîáåííîñòè èîííîãî ñîñòàâà ëèñòüåâ ãëèêîôèòîâ íà ðàçíûõ ýòàïàõ èõ îíòîãåíåçà ïîçâîëÿþò ãîâîðèòü, ÷òî îáìåí ìèíåðàëüíûõ êàòèîíîâ è èõ ó÷àñòèå â ïðîöåññàõ èîííîãî ãîìåîñòàòèðîâàíèÿ ó ãëè- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 113 êîôèòîâ âî ìíîãîì îáóñëîâëåíû ãåíîòèïè÷åñêèìè ôóíêöèîíàëüíûìè îñîáåííîñòÿìè óãëåðîäíîãî ìåòàáîëèçìà, âåäóùåãî ê íàêîïëåíèþ ëèáî êèñëîò öèêëà ÄÒÊ, ëèáî ùàâåëåâîé êèñëîòû. РАЗОБЩЕНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ МИТОХОНДРИЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ЖИРНЫМИ КИСЛОТАМИ: УЧАСТИЕ БЕЛКОВПЕРЕНОСЧИКОВ The oxidative phosphorylation uncoupling of winter wheat mitochondria by fatty acids: the participation of carrier proteins Н.Ю. Пивоварова, О.И. Грабельных, Т.П. Побежимова, А.В. Колесниченко, В.К. Войников Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, г. Иркутск Е-mail: natasha_pivo@pisem.net Æèðíûå êèñëîòû (ÆÊ) ÿâëÿþòñÿ ïðèðîäíûìè ðàçîáùèòåëÿìè îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ, îäèí èç ìåõàíèçìîâ äåéñòâèÿ êîòîðûõ ñâÿçàí ñ ôóíêöèîíèðîâàíèåì áåëêîâ âíóòðåííåé ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíû, òàêèõ êàê ÀÄÔ/ÀÒÔ-àíòèïîðòåð è ðàçîáùàþùèå áåëêè («UnCoupling Protein», UCP). Ðàçîáùåíèå îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ ìèòîõîíäðèé, îáóñëîâëåííîå äåéñòâèåì æèðíûõ êèñëîò, èìååò çíà÷åíèå êàê àäàïòèâíûé ê äåéñòâèþ õîëîäà ìåõàíèçì.  íàñòîÿùåé ðàáîòå èçó÷åíà ñïîñîáíîñòü Ñ12-Ñ24 íàñûùåííûõ è íåíàñûùåííûõ æèðíûõ êèñëîò ðàçîáùàòü ïðîöåññû îêèñëåíèÿ è ôîñôîðèëèðîâàíèÿ â ìèòîõîíäðèÿõ îçèìîé ïøåíèöû è îïðåäåëåíî ó÷àñòèå â ýòîì ïðîöåññå ÀÄÔ/ÀÒÔàíòèïîðòåðà è ðàçîáùàþùåãî áåëêà PUMP («Plant Uncoupling Mitochondrial Protein»).  êà÷åñòâå èíãèáèòîðà ÀÄÔ/ÀÒÔ-àíòèïîðòåðà èñïîëüçîâàëè 1 ìêÌ êàðáîêñèàòðàêòèëàçèä (ÊÀÒ), à èíãèáèòîðàìè UCP-ïîäîáíûõ ðàñòèòåëüíûõ ðàçîáùàþùèõ áåëêîâ ÿâèëèñü 0.5-2 ìÌ ÃÒÔ, ÃÄÔ, ÀÒÔ, ÀÄÔ. Ïîêàçàíî, ÷òî òàêèå íàñûùåííûå ÆÊ, êàê Ñ 12:0; Ñ 16:0; Ñ 18:0 è íåíàñûùåííûå ÆÊ, òàêèå êàê C 18:1 (n-9 öèñ), C 18:1 (n12 öèñ), C 18:2 (n-9, 12), Ñ 18:3, Ñ 22:1 (n-9 öèñ) âûçûâàþò ðàçîáùåíèå îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ ìèòîõîíäðèé, ò.å. óñèëåíèå ñêîðîñòè íåôîñôîðèëèðóþùåãî äûõàíèÿ (V4) è ñíèæåíèå âåëè÷èíû êîýôôèöèåíòà äûõàòåëüíîãî êîíòðîëÿ (ÄÊ), è íàáóõàíèå îðãàíåëë. Óñòàíîâëåíî, ÷òî íàñûùåííûå æèðíûå êèñëîòû ÿâëÿþòñÿ ìåíåå ýôôåêòèâíûìè ðàçîáùèòåëÿìè îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ íåíàñûùåííûìè. Íàèáîëåå âûðàæåííûé ýôôåêò ñðåäè íàñûùåííûõ ÆÊ îòìå÷àëè äëÿ ïàëüìèòèíîâîé êèñëîòû (C 16:0), êîòîðàÿ âûçûâàëà äâóêðàòíóþ ñòèìóëÿöèþ V4 è äâóêðàòíîå óâåëè÷åíèå ñòåïåíè íàáóõàíèÿ ìèòîõîíäðèé Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 114 (ïî ñðàâíåíèþ ñ ìèòîõîíäðèÿìè, èíêóáèðóåìûìè áåç äîáàâëåíèÿ êèñëîòû). Îäíàêî ïðè ïîñëåäóþùåì äîáàâëåíèè ÀÄÔ ê ìèòîõîíäðèÿì, èíêóáèðóåìûì ñ èçó÷àåìûìè íàìè íàñûùåííûìè ÆÊ, íàáëþäàëè ñíèæåíèå ýôôåêòèâíîñòè îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ âî âñåõ ïðåïàðàòàõ (îêîëî 30-50 %-íîãî ñíèæåíèÿ êîýôôèöèåíòà ÄÊ è îòíîøåíèÿ ÀÄÔ:Î). Ïðè ýòîì ñíèæåíèå ÄÊ è îòíîøåíèÿ ÀÄÔ:Î áûëè òàêæå íàèáîëåå ñèëüíûìè ïðè äîáàâëåíèè ïàëüìèòèíîâîé êèñëîòû. Èç íåíàñûùåííûõ æèðíûõ êèñëîò íàèáîëüøèì ðàçîáùàþùèì äåéñòâèåì îáëàäàëè êèñëîòû Ñ 18 ðÿäà, îñîáåííî a-ëèíîëåíîâàÿ (Ñ 18:3), êîòîðàÿ âûçûâàëà ñåìèêðàòíóþ ñòèìóëÿöèþ V4. Óâåëè÷åíèå ðàçíîñòè îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè ìèòîõîíäðèàëüíîé ñóñïåíçèè â ïðèñóòñòâèè a-ëèíîëåíîâîé êèñëîòû ÷åðåç 20 ñ èíêóáàöèè áûëî ïî÷òè â øåñòü ðàç áîëüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ ìèòîõîíäðèÿìè, èíêóáèðóåìûìè áåç äîáàâëåíèÿ êèñëîòû, à çàòåì ñíèæàëîñü è áûëî â òðè è 2.5 ðàçà áîëüøå ÷åðåç 5 è 10 ìèí. èíêóáàöèè ñîîòâåòñòâåííî. Êàê îêàçàëîñü, ñòèìóëÿöèÿ ñêîðîñòè íåôîñôîðèëèðóþùåãî äûõàíèÿ â ïðèñóòñòâèè íàñûùåííûõ ÆÊ îáåñïå÷èâàåòñÿ ôóíêöèîíèðîâàíèåì ÀÄÔ/ÀÒÔ-àíòèïîðòåðà, âêëàä êîòîðîãî â ñòèìóëÿöèþ V4 ñîñòàâèë îêîëî 80-100 %.  îòëè÷èå îò ýòîãî â ðàçîáùåíèè îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ íåíàñûùåííûìè ÆÊ â îñíîâíîì ïðèíèìàåò ó÷àñòèå ðàçîáùàþùèé áåëîê PUMP (äî 65 % ñêîðîñòè íåôîñôîðèëèðóþùåãî äûõàíèÿ áûëî ÷óâñòâèòåëüíî ê èíãèáèòîðàì ýòîãî áåëêà). Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñâèäåòåëüñòâóþò î ðàçëè÷èè â ìåõàíèçìàõ ðàçîáùåíèÿ ïðîöåññîâ îêèñëåíèÿ è ôîñôîðèëèðîâàíèÿ íàñûùåííûìè è íåíàñûùåííûìè æèðíûìè êèñëîòàìè â ìèòîõîíäðèÿõ îçèìîé ïøåíèöû. Ó÷àñòèÿ äàííûõ áåëêîâ â ðàçîáùåíèè, âûçâàííîì äîáàâëåíèåì ýðóêîâîé (Ñ 22:1, n-9 öèñ) è íåðâîíîâîé (Ñ 24:1, n-9 öèñ) êèñëîò, íå íàáëþäàëè. Òàêèì îáðàçîì, ðàçîáùàþùàÿ àêòèâíîñòü æèðíûõ êèñëîò è èõ âëèÿíèå íà íàáóõàíèå ìèòîõîíäðèé çàâèñÿò îò äëèíû öåïè æèðíîé êèñëîòû, ïðèñóòñòâèÿ è êîëè÷åñòâà äâîéíûõ ñâÿçåé â íåé. Ðàçîáùåíèå îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ â ìèòîõîíäðèÿõ è íàáóõàíèå â ïðèñóòñòâèè æèðíûõ êèñëîò ÿâëÿþòñÿ âçàèìîñâÿçàííûìè ïðîöåññàìè. Ìåõàíèçì ýôôåêòèâíîãî ðàçîáùåíèÿ îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ æèðíûìè êèñëîòàìè â ìèòîõîíäðèÿõ îçèìîé ïøåíèöû ñâÿçàí ñ ôóíêöèîíèðîâàíèåì áåëêîâ-ïåðåíîñ÷èêîâ âíóòðåííåé ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíû, òàêèõ êàê ÀÄÔ/ÀÒÔ-àíòèïîðòåð è ðàçîáùàþùèé áåëîê PUMP, ðîëü êîòîðûõ â ðàçîáùåíèè íàñûùåííûìè è íåíàñûùåííûìè æèðíûìè êèñëîòàìè ðàçëè÷àåòñÿ. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ РФ (НШ-4812.2006.4), междисциплинарного интеграционного проекта СО РАН № 47, молодежного проекта СО РАН № 115 и Фонда содействия отечественной науке. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 115 ИЗМЕНЕНИЯ УЛЬТРАСТРУКТУРЫ МИТОХОНДРИЙ В КЛЕТКАХ КОРНЕЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ СНИЖЕНИИ ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ Ultrastructural changes of mitochondria in wheat roots cells when functional activity in desreased А.А. Пономарева, Е.Н. Буфетов, О.О. Полыгалова Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, г. Казань Е-mail: ponomareva@mail.knc.ru Ìèòîõîíäðèè ÿâëÿþòñÿ îðãàíåëëàìè, êîòîðûå íå òîëüêî îáåñïå÷èâàþò êëåòêó ýíåðãåòè÷åñêèìè ðåñóðñàìè, íî è èãðàþò êëþ÷åâóþ ðîëü â ðåãóëÿöèè ãåíåðàöèè àêòèâíûõ ôîðì êèñëîðîäà, ÿâëÿþòñÿ íåîòúåìëåìûì çâåíîì â ðàáîòå ñèãíàëüíûõ ñèñòåì êëåòêè, ó÷àñòâóþò â çàïóñêå è ðàçâèòèè àïîïòîçà è ò.ä. Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè äîñòàòî÷íî ïîäðîáíî èçó÷åíû ñîñòàâ è ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïîëîæåíèå âñåõ êîìïëåêñîâ ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíîé öåïè (ÝÒÖ) ìèòîõîíäðèé. Õîòÿ âîïðîñ âçàèìîäåéñòâèÿ ðàçíûõ ïóòåé ïåðåíîñà ýëåêòðîíîâ ïðè èçìåíåíèè ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòè îðãàíåëë è èõ âçàèìîñâÿçü ñ êîíôîðìàöèîííûì ñîñòîÿíèåì ìèòîõîíäðèé âñå åùå ìàëî èçó÷åí. Èññëåäîâàëè èçìåíåíèÿ â óëüòðàñòðóêòóðíîé îðãàíèçàöèè ìèòîõîíäðèé ïðè ñíèæåíèè èõ ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòè.  ðàáîòå èñïîëüçîâàëè ñîåäèíåíèÿ, êîòîðûå íåïîñðåäñòâåííî âëèÿþò íà ðàáîòó ÝÒÖ ìèòîõîíäðèé: èíãèáèòîð I êîìïëåêñà ÝÒÖ – ðîòåíîí (10 ìêÌ), èíãèáèòîð II êîìïëåêñà ÝÒÖ – ìàëîíàò (15 ìÌ), èíãèáèòîð ÀÒÔ-ñèíòåòàçû – îëèãîìèöèí (50 ìêÌ), ïðîòîíîôîð – êàðáîíèëöèàíèä3-õëîðôåíèëãèäðàçîí (ÑÑÑÐ, 5 ìêÌ). Âñå âûøåïåðå÷èñëåííûå ñîåäèíåíèÿ âûçûâàëè ñíèæåíèå èíòåíñèâíîñòè ïîãëîùåíèÿ êèñëîðîäà êëåòêàìè îòñå÷åííûõ êîðíåé ïøåíèöû â ïåðâûå ÷àñû âîçäåéñòâèÿ (1-4 ÷), êîòîðîå çàòåì ïåðåõîäèëî â ñòèìóëÿöèþ äûõàíèÿ (5-6 ÷). Îäíàêî íà óëüòðàñòðóêòóðíîì óðîâíå ïðîèñõîäèëè áîëåå ðàçíîîáðàçíûå èçìåíåíèÿ, çàòðàãèâàþùèå âñþ âíóòðèêëåòî÷íóþ îðãàíèçàöèþ êëåòêè, ÷òî îñîáåííî ÿðêî âûðàæàëîñü â ïåðåñòðîéêàõ ìèòîõîíäðèé, êîòîðûå èçìåíÿëè íå òîëüêî ñâîþ âíóòðåííþþ ñòðóêòóðó, íî è ôîðìó. Èçíà÷àëüíî â êëåòêàõ íàòèâíûõ êîðíåé ïøåíèöû è ïðè èõ èíêóáàöèè â êîíòðîëüíîé ñðåäå ìèòîõîíäðèè èìåþò îâàëüíóþ ôîðìó, ñðåäíþþ ïëîòíîñòü ìàòðèêñà, â êîòîðîì ðàñïîëîæåíû ìíîãî÷èñëåííûå êðèñû, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò îðòîäîêñàëüíîìó òèïó ìèòîõîíäðèé. Ïðè äåéñòâèè ðîòåíîíà èçìåíåíèÿ ïðîèñõîäèëè â òå÷åíèå ïåðâîãî ÷àñà. ×åðåç 10 ìèí. íàáëþäàëè ìèòîõîíäðèè ñ óìåíüøåííûì êîëè÷åñòâîì Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 116 êðèñò, ÷åðåç 20 ìèí. – ìèòîõîíäðèè òîðîèäàëüíîé (êîëüöåâîé) ôîðìû, à ñ 1 ïî 6 ÷ – îðòîäîêñàëüíûå. Ïðè äåéñòâèè ìàëîíàòà ïîÿâëÿëèñü ìèòîõîíäðèè èçâèëèñòîé íåõàðàêòåðíîé ôîðìû ñ áîëåå ñâåòëûì ìàòðèêñîì è óìåíüøåííûì êîëè÷åñòâîì êðèñò (1 ÷), ïðîñâåòëåííûå ìèòîõîíäðèè (2 ÷), ìèòîõîíäðèè ñèëüíî óâåëè÷åíû â ðàçìåðàõ ñ ýëåêòðîííî-ïðîçðà÷íûì ìàòðèêñîì áåç êðèñò (3 ÷), ìèòîõîíäðèè íîðìàëüíîãî ðàçìåðà, íî ñ ïðîñâåòëåííûì ìàòðèêñîì (4 ÷), îðòîäîêñàëüíûå ìèòîõîíäðèè (6 ÷). Òàêèì îáðàçîì, íàëè÷èå àëüòåðíàòèâíûõ ïóòåé ïåðåíîñà ýëåêòðîíîâ ïî ÝÒÖ, ìèíóÿ I è II êîìïëåêñû, ïîçâîëÿåò ìèòîõîíäðèÿì ñîõðàíèòü ñâîþ ôóíêöèîíàëüíóþ àêòèâíîñòü, âîññòàíîâèòü îðòîäîêñàëüíûé âèä, à êëåòêàì àäàïòèðîâàòüñÿ ê âîçäåéñòâèþ êàê ðîòåíîíà, òàê è ìàëîíàòà. Ïðè äåéñòâèè îëèãîìèöèíà íàáëþäàëè ìèòîõîíäðèè íåõàðàêòåðíîé èçâèëèñòîé ôîðìû ñ áîëåå ñâåòëûì ìàòðèêñîì è óìåíüøåííûì êîëè÷åñòâîì êðèñò (1 ÷), ïðîñâåòëåííûå ìèòîõîíäðèè (2 ÷), ìèòîõîíäðèè ñèëüíî óâåëè÷åíû â ðàçìåðàõ, ìàòðèêñ ýëåêòðîííîïðîçðà÷íûé áåç êðèñò (3-6 ÷). Áëîêèðîâàíèå ðàáîòû ÀÒÔ-ñèíòåòàçû îòðàæàåòñÿ íà óëüòðàñòðóêòóðå ìèòîõîíäðèé, ÷òî ïðîÿâëÿåòñÿ â ðåäóêöèè êðèñò è ïðîñâåòëåíèè îðãàíåëë. Ýòî ïðèâîäèò ê èñòîùåíèþ ýíåðãåòè÷åñêèõ ðåñóðñîâ êëåòêè è èñêëþ÷àåò âîçìîæíîñòü àäàïòàöèè. Ïðè äåéñòâèè ïðîòîíôîðà íàáëþäàëè êîíäåíñèðîâàííûå ìèòîõîíäðèè (1 ÷), ìèòîõîíäðèè ñ ïðîñâåòëåííûì ìàòðèêñîì (2-4 ÷), êîíäåíñèðîâàííûå ìèòîõîíäðèè-êðèñòû ðàñøèðåíû, âíóòðåííÿÿ ìåìáðàíà ðàçìûòà (6 ÷). Âûÿâëåííûå èçìåíåíèÿ îáóñëîâëåíû ïîñòåïåííûì ïðîíèêíîâåíèåì ÑÑÑÐ â êëåòêó è åãî ðàáîòîé ñíà÷àëà íà ïëàçìàëåììå, à çàòåì íåïîñðåäñòâåííî íà ìåìáðàíàõ ìèòîõîíäðèé. Îòñóòñòâèå òðàíñìåìáðàííîãî ãðàäèåíòà íà ìåìáðàíàõ è íèçêèå çíà÷åíèÿ ðÍ öèòîïëàçìû èñêëþ÷àþò âîçìîæíîñòü àäàïòàöèè êëåòîê. Òàêèì îáðàçîì, âûÿâëåí øèðîêèé ñïåêòð êîíôîðìàöèîííûõ èçìåíåíèé ìèòîõîíäðèé ïðè íàðóøåíèè ðàáîòû ÝÒÖ íà ðàçíûõ åå ó÷àñòêàõ, ÷òî ïîçâîëÿåò ñóäèòü î âîçìîæíûõ êîìïåíñàòîðíûõ, ïðèñïîñîáèòåëüíûõ, à òàêæå íåîáðàòèìûõ äåñòðóêòèâíûõ ïðîöåññàõ, ïðîèñõîäÿùèõ â êëåòêàõ. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 117 БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ПРОЦЕССОВ СВОБОДНОГО ОКИСЛЕНИЯ В РАСТИТЕЛЬНЫХ МИТОХОНДРИЯХ Biochemical mechanisms and physiological role of free oxidation in plant mitochondria В.Н. Попов Воронежский государственный университет, г. Воронеж Е-mail: pvn@bio.vsu.ru Ðàíåå áûëî ïîêàçàíî, ÷òî êëåòî÷íîå äûõàíèå in vivo â íîðìå ïðîèñõîäèò íå òîëüêî ñîïðÿæåííî ñ çàïàñàíèåì ýíåðãèè, íî è áåç òàêîãî ñîïðÿæåíèÿ. Âòîðîé òèï äûõàíèÿ áûë íàçâàí ñâîáîäíûì. Âûñêàçàíî ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî ñâîáîäíîå îêèñëåíèå ó÷àñòâóåò â òåðìîðåãóëÿòîðíîì òåðìîãåíåçå, â îáðàçîâàíèè èëè ðàçðóøåíèè ìåòàáîëèòîâ, äåòîêñèêàöèè êñåíîáèîòèêîâ è äàæå (êîñâåííî) â çàïàñàíèè ýíåðãèè. Ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî íåñîïðÿæåííîå ñ çàïàñàíèåì ýíåðãèè îêèñëåíèå äûõàòåëüíûõ ñóáñòðàòîâ ÷åðåç àëüòåðíàòèâíóþ îêñèäàçó â ðàñòèòåëüíûõ ìèòîõîíäðèÿõ âûïîëíÿåò ôóíêöèþ çàùèòû êëåòîê îò îêèñëèòåëüíîãî ñòðåññà áûëî ïîäòâåðæäåíî â ïðîâåäåííûõ íàìè ýêñïåðèìåíòàõ íà èçîëèðîâàííûõ ìèòîõîíäðèÿõ èç ñåìÿäîëåé ãîðîõà è ñîè. Íàìè èçó÷àëèñü áèîõèìè÷åñêèå ìåõàíèçìû è ôèçèîëîãè÷åñêàÿ ðîëü ðàçîáùåííîãî è íåñîïðÿæåííîãî ñ çàïàñàíèåì ýíåðãèè ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà â ðàñòèòåëüíûõ ìèòîõîíäðèÿõ. Ïðè èññëåäîâàíèè ðàçîáùåíèÿ äûõàíèÿ â ðàñòèòåëüíûõ ìèòîõîíäðèÿõ æèðíûìè êèñëîòàìè áûëî ïîêàçàíî èçìåíåíèå âëèÿíèÿ íà ìèòîõîíäðèè ëàóðàòà, êàðáîêñèàòòðàêòèëàòà, àòòðàêòèëàòà, íóêëåîòèäîâ è ÁÑÀ ïîñëå ýêñïîçèöèè êëóáíåé êàðòîôåëÿ íà õîëîäå. Èíêóáàöèÿ êëóáíåé ïðè 4 °Ñ â òå÷åíèå 48-96 ÷àñ ïðèâîäèëà ê óâåëè÷åíèþ ýôôåêòà ðàçîáùåíèÿ, êîòîðîå ñíèìàëîñü äîáàâëåíèåì ÁÑÀ è ÷àñòè÷íî ADP, ATP, UDP, GDP, êàðáîêñèàòòðàêòèëàòîì è àòòðàêòèëàòîì. GDP è UDP áûëè ìåíåå ýôôåêòèâíû, ÷åì ADP è ATP, à àòòðàêòèëàò áûë ìåíåå ýôôåêòèâåí ïî ñðàâíåíèþ ñ êàðáîêñèàòòðàêòèëàòîì. Ðåñîïðÿãàþùèé ýôôåêò íóêëåîòèäîâ îòñóòñòâîâàë â ñëó÷àå èõ äîáàâëåíèÿ ïîñëå ÊÀòð. IDP è CDP íå âûçûâàëè ðåñîïðÿæåíèÿ ìèòîõîíäðèé, ðàçîáùåííûõ æèðíûìè êèñëîòàìè íè â êîíòðîëüíûõ, íè àäàïòèðîâàíííûõ ê õîëîäó ðàñòåíèÿõ. Ýòî ïîêàçûâàåò, ÷òî èíäóöèðîâàííîå õîëîäîì ðàçîáùåíèå ìèòîõîíäðèé æèðíûìè êèñëîòàìè â êëóáíÿõ êàðòîôåëÿ ÷àñòè÷íî îïîñðåäîâàíî ôóíêöèîíèðîâàíèåì ATP/ ADP àíòèïîðòåðà. Èññëåäîâàíû êèíåòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè òðàíñïîðòà íóêëåîòèäîâ è æèðíûõ êèñëîò äëÿ ATP/ADP àíòèïîðòåðà èç êëóáíåé êàðòîôåëÿ. Ñ ïîìîùüþ èììóíîôåðìåíòíîãî àíàëèçà ïîêàçàíî íàëè÷èå â ìèòîõîíäðèÿõ êàðòîôåëÿ òåðìîãåíèí-ïîäîáíûõ ðàçîáùàþùèõ áåë- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 118 êîâ, íî îòñóòñòâèå êàðáîêñèàòòðàêòèëàò-íå÷óâñòâèòåëüíîãî ðåñîïðÿãàþùåãî ýôôåêòà íóêëåëîòèäîâ ïîçâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü, ÷òî èõ âêëàä â ðàçîáùåíèå ìèòîõîíäðèé êëóáíåé êàðòîôåëÿ æèðíûìè êèñëîòàìè áûë ìåíåå ñóùåñòâåííûì èëè æå äàííûé ìåõàíèçì â ðàñòèòåëüíûõ ìèòîõîíäðèÿõ íå ÷óâñòâèòåëåí ê íóêëåîòèäàì. Ïîëó÷åííûå äàííûå ïî ìåõàíèçìàì ðàçîáùàþùåãî äåéñòâèÿ ÆÊ â ðàñòèòåëüíûõ ìèòîõîíäðèÿõ è âëèÿíèþ ïóðèíîâûõ íóêëåîòèäîâ íà èíãèáèðîâàíèå àêîíèòàçû ýêçîãåííûì ïåðîêñèäîì âîäîðîäà ïîäòâåðæäàþò ãèïîòåçó îá ó÷àñòèè ðàçîáùàþùèõ áåëêîâ è ÀÒÐ/ ÀÄÐ àíòèïîðòåðà â òðàíñïîðòå ïðîòîíîâ è àêòèâíûõ ôîðì êèñëîðîäà (ÀÔÊ) ÷åðåç ìåìáðàíó. Ýòî ãîâîðèò î òîì, ÷òî îíè èãðàþò âàæíóþ ðîëü â ðåãóëÿöèè ìåòàáîëèçìà ÀÔÊ êàê â îðãàíèçìå æèâîòíûõ, òàê è ðàñòåíèé. Êðîìå òîãî, èçó÷åí ôåðìåíòíûé ñîñòàâ ýëåêòðîíòðàíñïîðòíîé öåïè ìèòîõîíäðèé òåðìîãåííîãî ðàñòåíèÿ Arum orientale. Ïîêàçàíî, ÷òî ìèòîõîíäðèè, âûäåëåííûå èç òåðìîãåííûõ òêàíåé ýòîãî ðàñòåíèÿ (â îòëè÷èå îò íåòåðìîãåííûõ òêàíåé A. orientale èëè Zea mays), îáëàäàþò èñêëþ÷èòåëüíî âûñîêèìè àêòèâíîñòÿìè äâóõ íåñîïðÿæåííûõ NADH-äåãèäðîãåíàç, îêèñëÿþùèõ âíóòðèìèòîõîíäðèàëüíûé è öèòîïëàçìàòè÷åñêèé ïóëû NADH. Âûñêàçàíî ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî ôóíêöèîíèðîâàíèå ïîëíîñòüþ íåñîïðÿæåííîé äûõàòåëüíîé öåïè ìèòîõîíäðèé, ñîñòîÿùåé èç íåñîïðÿæåííûõ NADH:õèíîí îêñèäîðåäóêòàç è öèàíèä-óñòîé÷èâîé àëüòåðíàòèâíîé õèíîë-îêñèäàçû, ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì ìåõàíèçìîì òåðìîãåíåçà ó ðàñòåíèé. Òàêèì îáðàçîì, íàìè ïîëó÷åíû îðèãèíàëüíûå äàííûå î ìåõàíèçìàõ ôèçèîëîãè÷åñêîé ðåãóëÿöèè èíäóêöèè àêòèâíîñòè íåñîïðÿæåííîãî è ðàçîáùåííîãî äûõàíèÿ. Исследования были поддержаны грантами РФФИ и Президента РФ для молодых докторов наук. ВЛИЯНИЕ СВЕТОВОГО РЕЖИМА НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ТЕМНОВОГО ДЫХАНИЯ СЕМЯДОЛЕЙ ПРОРОСТКОВ ЯСЕНЯ ЗЕЛЕНОГО (FRACXINUS LANCEOLATA L.) Light condition influence on dark respiration value in Fracxinus lanceolata L. cotyledons В.Т. Попова Воронежская государственная лесотехническая академия, г. Воронеж E-mail: pvn77@list.ru Èññëåäîâàíèå îòäåëüíûõ çâåíüåâ êëåòî÷íîãî ìåòàáîëèçìà ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç âàæíåéøèõ çàäà÷ ñîâðåìåííîé áèîëîãèè. Îíî èìååò òåîðåòè÷åñêîå è ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå, òàê êàê ïîçâîëÿåò ïðèáëè- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 119 çèòüñÿ ê ïîíèìàíèþ ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ðàñòèòåëüíîãî îðãàíèçìà êàê öåëîñòíîé ñèñòåìû è áëàãîäàðÿ ýòîìó ñîçäàåò óñëîâèÿ äëÿ ðåøåíèÿ ïðîáëåì, ñâÿçàííûõ ñ ïîâûøåíèåì óñòîé÷èâîñòè ðàñòåíèé ê íåáëàãîïðèÿòíûì ôàêòîðàì. Äîëãî ñóùåñòâîâàëî ìíåíèå, ÷òî ñâåò ïîäàâëÿåò òåìíîâîå äûõàíèå. Ôèëèïïîâà (1982), Øàõîâ (1983) è Ðàêèòèí (2001) ñèñòåìàòèçèðîâàëè äàííûå î âëèÿíèè ñâåòà íà îñíîâíûå ýòàïû òåìíîâîãî äûõàíèÿ. Ñäåëàíî çàêëþ÷åíèå, ÷òî îêèñëèòåëüíûé ïåíòîçîôîñôàòíûé ïóòü, ãëèêîëèç è îêèñëèòåëüíîå ôîñôîðèëèðîâàíèå íà ñâåòó èíãèáèðîâàíû. Îäíàêî, ó÷èòûâàÿ öåíòðàëüíîå ïîëîæåíèå äàííûõ ìåòàáîëè÷åñêèõ ïóòåé â îáìåíå âåùåñòâ ðàñòåíèÿ è èõ ðîëü â ýíåðãîîáìåíå, òðóäíî ñîãëàñèòüñÿ ñ óòâåðæäåíèåì î íåçàâèñèìîñòè èëè ïîëíîì ïîäàâëåíèè ïðîöåññîâ äûõàíèÿ ñâåòîì. Îáúåêòîì èññëåäîâàíèÿ ñëóæèëè çåëåíûå è ýòèîëèðîâàííûå ñåìÿäîëè ïðîðîñòêîâ ÿñåíÿ çåëåíîãî (Fracxinus Lanceolata L.) äâóõíåäåëüíîãî âîçðàñòà. Èçó÷åíèå âëèÿíèÿ ñâåòîâîãî ðåæèìà íà òåìíîâîå äûõàíèå â çåëåíûõ ñåìÿäîëÿõ ïðîðîñòêîâ ÿñåíÿ çåëåíîãî ïîçâîëèëî âûÿâèòü, ÷òî ýòîò ïðîöåññ ÿâëÿåòñÿ ñâåòîçàâèñèìûì. Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî â çåëåíûõ ñåìÿäîëÿõ ïðè èíòåíñèâíîñòè îñâåùåíèÿ 50 Äæ/ì2 ïðîèñõîäèò ðåçêîå òîðìîæåíèå ïðîöåññà òåìíîâîãî äûõàíèÿ. Åãî âåëè÷èíà ñíèæàåòñÿ ñ 0.08 äî 0.045 ìã ÑÎ2 ìã ñûðîé ìàññû. Çíà÷èòåëüíàÿ àêòèâàöèÿ äûõàíèÿ â òåìíîòå ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëüíûìè ðàñòåíèÿìè îáúÿñíÿåòñÿ âîçðîñøåé ðîëüþ ÖÒÊ êàê ïîñòàâùèêà ýíåðãèè äëÿ áèîñèíòåòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Òîðìîæåíèå âûñîêèì ñâåòîì èíòåíñèâíîñòè äûõàíèÿ ñâÿçàíî, ñêîðåå âñåãî, ñ òåì, ÷òî ýíåðãîçàòðàòû, íåîáõîäèìûå äëÿ íîðìàëüíîãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ðàñòåíèé, ïîëíîñòüþ ïîêðûâàþòñÿ ðàáîòîé ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà. Îäíàêî ïîëíîé èíàêòèâàöèè ÖÒÊ íå ïðîèñõîäèò, òàê êàê â äàííûõ óñëîâèÿõ åãî îñíîâíîé ôóíêöèåé ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå îòòîêà äè- è òðèêàðáîíîâûõ êèñëîò íà àíàïëåðîòè÷åñêèå ðåàêöèè. Èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ ñâåòà íà ýòèîëèðîâàííûå ïðîðîñòêè ïðåäñòàâëÿþò áîëüøîé èíòåðåñ, òàê êàê â äàííîì ñëó÷àå ìîæíî èçó÷àòü íåïîñðåäñòâåííî äåéñòâèÿ ñâåòà íà äûõàòåëüíûé ìåòàáîëèçì áåç ó÷åòà ðîëè ôîòîñèíòåçà. Ýòî íåîáõîäèìî äëÿ ïðîâåðêè ðåçóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ ïðè èçó÷åíèè äåéñòâèÿ ñâåòà íà èçîëèðîâàííûå ðàñòåíèÿ.  ýòèîëèðîâàííûõ ñåìÿäîëÿõ ïðè èõ îñâåùåíèè íàáëþäàåòñÿ çíà÷èòåëüíîå ïàäåíèå èíòåíñèâíîñòè äûõàíèÿ, ÷òî, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíî ñî ñíèæåíèåì ðîëè öèêëà Êðåáñà êàê ïîñòàâùèêà ýíåðãèè â ñâÿçè ñ àêòèâàöèåé ôîòîñèíòåçà. Èíòåíñèâíîñòü äûõàíèÿ ýòèîëèðîâàííûõ ñåìÿäîëåé, îñâåùåí- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 120 íûõ ñâåòîì â 25 Äæ/ì2ñ, ñíèæàëàñü áîëåå ÷åì â 1.5 ðàçà, ïîâûøåíèå èíòåíñèâíîñòè ñîñòàâëÿëî âñåãî 0.06 ìã ÑÎ2 ìã ñûðîé ìàññû. Ýòî ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ñâåòîâîé ðåæèì îêàçûâàåò âëèÿíèå íà èíòåíñèâíîñòü ñâåòîâîãî äûõàíèÿ. Óâåëè÷åíèå îñâåùåííîñòè ïðèâîäèò ê àêòèâàöèè ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èâàòü ýíåðãåòè÷åñêèå ïîòðåáíîñòè îðãàíèçìà çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ñâåòîâîé ýíåðãèè. Âàæíîñòü äûõàòåëüíûõ ïðîöåññîâ ïðè ýòîì ïàäàåò, è ñëåäîâàòåëüíî, êëåòêà ìîæåò ÷àñòè÷íî áëîêèðîâàòü ýòîò ïðîöåññ. Îäíàêî ïîëíàÿ íåâîçìîæíà èç-çà òîãî, ÷òî ýòîò ïðîöåññ îáåñïå÷èâàåò ñèíòåç óãëåâîäîâ è àìèíîêèñëîò. УЧАСТИЕ ПРОТЕИНКИНАЗ И ПРОТЕИНФОСФАТАЗ ПРИ СТИМУЛИРУЮЩЕМ ВОЗДЕЙСТВИИ НОРАДРЕНАЛИНА НА ВОДОНАГНЕТАЮЩУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КОРНЯ Participation of protein kinasses and protein phosphatases under stimulating effect of noradrenaline on the root water pumping activity М.С. Попова Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва Е-mail: Zhvn@ippras.ru Ó îòäåëåííûõ êîðíåé ýòèîëèðîâàííûõ ïðîðîñòêîâ êóêóðóçû (Zea mays.L.) íåéðîòðàíñìèòòåð íîðàäðåíàëèí (1∙10–5 Ì) ñòèìóëèðîâàë ýêññóäàöèþ â ñðåäíåì íà 30 %, óâåëè÷èâàÿ êîðíåâîå äàâëåíèå çà ñ÷åò åãî ìåòàáîëè÷åñêîé ñîñòàâëÿþùåé. Ïðè ýòîì îñìîòè÷åñêîå äàâëåíèå ýêññóäàòà íåñêîëüêî ñíèæàëîñü. Òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò (Q10 ) èíòåíñèâíîñòè ýêññóäàöèè, íàïðîòèâ, óâåëè÷èâàëñÿ, ÷òî ñîãëàñóåòñÿ êàê ñ âîçðàñòàíèåì àáñîëþòíîé âåëè÷èíû ìåòàáîëè÷åñêîé ñîñòàâëÿþùåé, òàê è åå äîëè â ñóììàðíîì êîðíåâîì äàâëåíèè. Äëÿ îðèåíòèðîâî÷íîãî îïðåäåëåíèÿ ïóòåé òðàíñäóêöèè ñèãíàëà, èíäóöèðóåìîãî ïðè âîçäåéñòâèè íîðàäðåíàëèíà, èñïûòàíû èíãèáèòîðû äâóõ óíèôèöèðîâàííûõ çâåíüåâ ñèãíàëüíûõ ñèñòåì – ñòàóðîñïîðèí (èíãèáèòîð ïðîòåèíêèíàç) è îêàäàåâàÿ êèñëîòà (èíãèáèòîð ïðîòåèíôîñôàòàç). Ó êîðíåé êîíòðîëüíîãî âàðèàíòà ñòàóðîñïîðèí ñóùåñòâåííî çàìåäëÿë, à îêàäàåâàÿ êèñëîòà, íàïðîòèâ, óñêîðÿëà ýêññóäàöèþ. Ýòî ìîæåò îçíà÷àòü, ÷òî ïðîòåèíêèíàçû è ïðîòåèíôîñôàòàçû ó÷àñòâóþò â ðåãóëÿöèè êîðíåâîãî äàâëåíèÿ â íîðìå. Óäèâëÿòüñÿ òîìó, ÷òî èíãèáèòîð ïðîòåèíôîñôàòàç îêàçûâàåò Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 121 íå èíãèáèðóþùåå, à ñòèìóëèðóþùåå äåéñòâèå íà ýêññóäàöèþ íå ïðèõîäèòñÿ, ïîñêîëüêó ïðîòåèíôîñôàòàçû äåôîñôîðèëèðóþò áåëêè, òåì ñàìûì îñâîáîæäàÿ «ïîëå äåéñòâèÿ» äëÿ ïðîòåèíêèíàç. Èíûìè ñëîâàìè, óðîâåíü ôîñôîðèëèðîâàííîñòè áåëêîâ îïðåäåëÿåòñÿ íå òîëüêî «ïðèõîäíîé» ïðîòåèíêèíàçíîé, íî è «ðàñõîäíîé» ïðîòåèíôîñôàòàçíîé ðåàêöèåé; ïîýòîìó îêàäàåâàÿ êèñëîòà è îêàçûâàåò íà ýêññóäàöèþ ýôôåêò, äèàìåòðàëüíî ïðîòèâîïîëîæíûé ýôôåêòó èíãèáèòîðà ïðîòåèíêèíàç ñòàóðîñïîðèíà, òîðìîçÿùåãî ýêññóäàöèþ.  ïðèñóòñòâèè ñòàóðîñïîðèíà â èíêóáàöèîííîé ñðåäå ñòèìóëèðóþùèé ýôôåêò íîðàäðåíàëèíà íå òîëüêî ïîëíîñòüþ ñíèìàëñÿ, íî è èíòåíñèâíîñòü ýêññóäàöèè óìåíüøàëàñü íàñòîëüêî, ÷òî ñòàíîâèëàñü íèæå òàêîâîé â êîíòðîëå. Îêàäàåâàÿ êèñëîòà îêàçûâàëà ïðÿìî ïðîòèâîïîëîæíîå äåéñòâèå – îíà çàìåòíî óñèëèâàëà ñòèìóëèðóþùåå äåéñòâèå íîðàäðåíàëèíà. Ïîëó÷åííûå äàííûå äåëàþò âåðîÿòíûì ó÷àñòèå ïðîòåèíêèíàç è ïðîòåèíôîñôàòàç êàê ïðè ðåãóëÿöèè êîðíåâîãî äàâëåíèÿ â íîðìå, òàê è ïðè ñòèìóëèðóþùåì âîçäåéñòâèè íåéðîòðàíñìèòòåðà íîðàäðåíàëèíà íà ýêññóäàöèþ. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 06-04-48522). УЧАСТИЕ G-БЕЛКОВ ПРИ СТИМУЛИРУЮЩЕМ ВОЗДЕЙСТВИИ НОРАДРЕНАЛИНА НА ВОДОНАГНЕТАЮЩУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КОРНЯ Participation of G-proteins under stimulating effect of noradrenaline on the root water pumping activity М.С. Попова Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва Е-mail: Zhvn@ippras.ru  íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðèíÿòî ñ÷èòàòü, ÷òî G-áåëêè (áåëêè, ñïîñîáíûå âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ ÃÒÔ) ïðèíèìàþò ó÷àñòèå â ôóíêöèîíèðîâàíèè öåëîãî ðÿäà ñèãíàëüíûõ ñèñòåì, ïðåäñòàâëÿÿ ñîáîé ñëåäóþùåå çà òðàíñìåìáðàííûì ðåöåïòîðíûì áåëêîì çâåíî ýòèõ ñèñòåì. Äëÿ âûÿñíåíèÿ âîçìîæíîñòè ó÷àñòèÿ G-áåëêîâ â òðàíñäóêöèè ñèãíàëà ïðè ñòèìóëèðóþùåì âîçäåéñòâèè íåéðîòðàíñìèòòåðà íîðàäðåíàëèíà íà âîäîíàãíåòàþùóþ äåÿòåëüíîñòü êîðíÿ ïðèìåíåíû èíãèáèòîð ÃÒÔ-ñâÿçûâàþùåé àêòèâíîñòè G-áåëêîâ ãóàíîçèíòèîäèôîñôàò (GDPbS) è ñòèìóëÿòîð óêàçàííîé àêòèâíîñòè ãóàíîçèíòèîòðèôîñôàò (GTPgS). Îïûòû ïðîâåäåíû ñ îòäåëåííûìè êîðíÿìè Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 122 ýòèîëèðîâàííûõ ïðîðîñòêîâ êóêóðóçû (Zea mays.L.), ïðè÷åì ïîìèìî îáû÷íûõ êîðíåé èñïîëüçîâàíû è òàê íàçûâàåìûå «ðóêàâè÷êè». Ïîñëåäíèå ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé êîðíè, ó êîòîðûõ ïîëíîñòüþ óäàëåí öåíòðàëüíûé öèëèíäð ñî âñåìè åãî êñèëåìíûìè ýëåìåíòàìè, ïî êîòîðûì îáû÷íî îñóùåñòâëÿåòñÿ âîñõîäÿùèé âîäíûé òîê; íà ìåñòå óäàëåííîãî öåíòðàëüíîãî öèëèíäðà îáðàçóåòñÿ ïðîäîëãîâàòàÿ ïóñòàÿ ïîëîñòü. Íåñìîòðÿ íà òàêóþ îïåðàöèþ, «ðóêàâè÷êè» âûäåëÿëè ýêññóäàò çíà÷èòåëüíî èíòåíñèâíåå, íåæåëè öåëûå êîðíè ñ íåóäàëåííûì öåíòðàëüíûì öèëèíäðîì. 1∙10–5 Ì íîðàäðåíàëèí ñòèìóëèðîâàë ýêññóäàöèþ öåëûõ êîðíåé â ñðåäíåì íà 30, à ó «ðóêàâè÷åê» – íà 54 %. Ó êîíòðîëüíîãî âàðèàíòà (èíêóáàöèÿ â âîäå) 2∙10–5 Ì GDPbS òîðìîçèë ýêññóäàöèþ: ó öåëûõ êîðíåé íà 33, ó ðóêàâè÷åê – íà 55 %, 2∙10–5 Ì GTPgS ñòèìóëèðîâàë ýêññóäàöèþ öåëûõ êîðíåé íà 36, à ðóêàâè÷åê – íà 60 %. Ýòî, ïðåæäå âñåãî, ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü îá ó÷àñòèè G-áåëêîâ â ðåãóëÿöèè âîäîíàãíåòàþùåé äåÿòåëüíîñòè êîðíÿ â íîðìå. Íåòðóäíî çàìåòèòü, ÷òî «ðóêàâè÷êè» ðåàãèðîâàëè íà îáà àãåíòà çíà÷èòåëüíî ñèëüíåå, ÷åì öåëûå êîðíè. Òî æå ñàìîå ìîæíî ñêàçàòü è îòíîñèòåëüíî ñîâìåñòíîãî âëèÿíèÿ íàçâàííûõ àãåíòîâ ñ íîðàäðåíàëèíîì íà ýêññóäàöèþ.  ïðèñóòñòâèè GDPbS ñòèìóëèðóþùèé ýôôåêò íîðàäðåíàëèíà íå òîëüêî ïîëíîñòüþ íèâåëèðîâàëñÿ, íî óðîâåíü ýêññóäàöèè îïóñêàëñÿ íèæå êîíòðîëüíîãî óðîâíÿ (ò.å. íà âîäå) ó öåëûõ êîðíåé íà 19, ó «ðóêàâè÷åê» – íà 45 %.  ïðèñóòñòâèè GTPgS ñòèìóëèðóþùèé ýôôåêò íîðàäðåíàëèíà çàìåòíî óñèëèâàëñÿ òîëüêî ó ðóêàâè÷åê: ñ îäíèì GTPgS ýêññóäàöèÿ ñîñòàâëÿëà 160, ñ îäíèì íîðàäðåíàëèíîì – 154, à ïðè ñîâìåñòíîì ïðèñóòñòâèè GTPgS è íîðàäðåíàëèíà – 179 % îò êîíòðîëÿ. Ó öåëûõ êîðíåé ðåçóëüòàòû îêàçàëèñü ãîðàçäî áîëåå ñêðîìíûìè: ñ GTPgS èíòåíñèâíîñòü ýêññóäàöèè ñîñòàâèëà 136, ñ íîðàäðåíàëèíîì – 129, à ïðè ñîâìåñòíîì ïðèñóòñòâèè GTPgS è íîðàäðåíàëèíà – 134 %. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ìîãóò ñâèäåòåëüñòâîâàòü, âî-ïåðâûõ, îá ó÷àñòèè G-áåëêîâ â ðåãóëÿöèè âîäîíàãíåòàþùåé äåÿòåëüíîñòè êîðíÿ â íîðìå è, âî-âòîðûõ, îá ó÷àñòèè G-áåëêîâ â òðàíñäóêöèè ñèãíàëà ïðè ñòèìóëèðóþùåì âîçäåéñòâèè íîðàäðåíàëèíà íà ýêññóäàöèþ, ïðè÷åì ýòî ó÷àñòèå ãîðàçäî îò÷åòëèâåå âûðàæåíî ó «ðóêàâè÷åê», ÷åì ó öåëûõ êîðíåé. Ïîñêîëüêó ýêññóäàöèÿ «ðóêàâè÷åê» îñóùåñòâëÿåòñÿ â îñíîâíîì çà ñ÷åò ìåòàáîëè÷åñêîé ñîñòàâëÿþùåé êîðíåâîãî äàâëåíèÿ (êàê ðàíåå áûëî ïîêàçàíî â íàøåé ëàáîðàòîðèè), ó÷àñòèå G-áåëêîâ ñâÿçàíî, ïî-âèäèìîìó, ñ ôóíêöèîíèðîâàíèåì èìåííî ýòîé ñîñòàâëÿþùåé. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 06-04-48522). Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 123 РОЛЬ ПУЛОВ ОКСАЛАТА ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ИОННОГО БАЛАНСА В ЛИСТЬЯХ AMARANTHUS CRUENTUS L. Role of oxalate pools in ionic balance formation in leaves of Amaranthus cruentus L. Н.Ф. Попова, Л.Н. Кучаева, Н.Г. Осмоловская Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург Е-mail: nata-ly-a@ya.ru Îñîáåííîñòè èîííîãî ãîìåîñòàòèðîâàíèÿ â êëåòêàõ ëèñòà ãëèêîôèòîâ, ñîãëàñíî ðàíåå ïðåäëîæåííîé êîíöåïöèè, â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿþòñÿ ôîðìèðîâàíèåì ïóëîâ îðãàíè÷åñêèõ êàðáîíîâûõ êèñëîò. Äëÿ ìíîãèõ âèäîâ ðàñòåíèé õàðàêòåðíî íàêîïëåíèå êèñëîò öèêëà ÄÒÊ, òîãäà êàê ó íåêîòîðûõ ðàñòåíèé îòìå÷àåòñÿ ïðèñóòñòâèå çíà÷èòåëüíûõ êîëè÷åñòâ ùàâåëåâîé êèñëîòû. Âûñîêîå ñîäåðæàíèå ùàâåëåâîé êèñëîòû è åå ñîëåé âûÿâëåíî â ëèñòüÿõ ðàñòåíèé ðîäà Amaranthus. Íàìè ðàíåå áûëî ïîêàçàíî, ÷òî îêñàëàò ëîêàëèçóåòñÿ â ëèñòüÿõ àìàðàíòà â äâóõ ïóëàõ – âîäîðàñòâîðèìîì (ñîëè Ê+ è Mg2+) è âîäîíåðàñòâîðèìîì (ñîëè Ca2+ è Mg2+).  ëèòåðàòóðå òðàäèöèîííî ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî èîíû Ñà 2+ è NO3– ñòèìóëèðóþò ñèíòåç ùàâåëåâîé êèñëîòû äëÿ äåòîêñèêàöèè èçáûòêà êàëüöèÿ è/èëè íåéòðàëèçàöèè èîíîâ ÎÍ –, îáðàçóþùèõñÿ ïðè ðåäóêöèè íèòðàòà, ñîîòâåòñòâåííî. Îäíàêî íå èñêëþ÷åíà è àëüòåðíàòèâíàÿ ñèòóàöèÿ äåòåðìèíèðîâàííîñòè ïîãëîùåíèÿ è àêêóìóëÿöèè êàòèîíîâ õàðàêòåðîì è íàïðàâëåííîñòüþ ðåàêöèé óãëåðîäíîãî îáìåíà â êëåòêàõ ëèñòà, â ÷àñòíîñòè, óðîâíåì ñèíòåçà ëèáî ðàñõîäîâàíèåì èìè ùàâåëåâîé êèñëîòû.  ñâÿçè ñ ýòèì íàìè â ìîäåëüíîé ñèñòåìå èññëåäîâàíî âëèÿíèå îáåñïå÷åííîñòè ëèñòüåâ àìàðàíòà êàëüöèåì èëè êàëèåì â ôîðìå íèòðàòíûõ ñîëåé â ñî÷åòàíèè ñ ñóëüôàòîì ìàãíèÿ è óñëîâèé àáñîëþòíîãî ìèíåðàëüíîãî äåôèöèòà íà àêêóìóëÿöèþ îêñàëàòà è áàëàíñ ðàñòâîðèìûõ è ñâÿçàííûõ êàòèîíîâ â êëåòêàõ ëèñòà. Îïûòû ïðîâîäèëèñü íà âûñå÷êàõ d = 15 ìì èç çðåëûõ ëèñòüåâ (ïÿòûé-âîñüìîé ëèñò) øåñòèíåäåëüíûõ ðàñòåíèé Amaranthus cruentus L., âûðàùåííûõ â âîäíîé êóëüòóðå è â òå÷åíèå ñåìè äíåé ïðåäûíêóáèðîâàííûõ íà íèçêîñîëåâîì ðàñòâîðå, ñîäåðæàùåì âñå êàòèîíû (K +, Ca2+, Mg2+) è àíèîíû (NO3–, SO42–, H2PO4–) â êîíöåíòðàöèè 0.5 ìã-ýêâ/ë. Âûñå÷êè íàñëàèâàëèñü àáàêñèàëüíîé ñòîðîíîé íà ðàñòâîðû, ñîäåðæàùèå KNO3 + MgSO4 (À) èëè Ca(NO3)2 + MgSO4 (Â) â êîíöåíòðàöèÿõ 10 ìã-ýêâ/ë, ëèáî íà äèñòèëëèðîâàííóþ âîäó (êîíòðîëü). Ïðîäîëæèòåëüíîñòü ýêñïåðèìåíòà – 24 ÷àñ ïðè íåïðåðûâíîì îñâåùåíèè (12 êëê). Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 124 Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî âíåñåíèå íèòðàòà â ñðåäó èíêóáàöèè ñòèìóëèðîâàëî âîçðàñòàíèå óðîâíÿ ðàñòâîðèìîãî îêñàëàòà â ëèñòîâûõ âûñå÷êàõ íà ñâåòó, ïðè÷åì áîëåå ñóùåñòâåííî (â 1.5 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì íà âîäå) â ïðèñóòñòâèè KNO3, ÷åì Ca(NO3)2, ÷òî ñîïðîâîæäàëîñü ïîâûøåíèåì ñîäåðæàíèÿ K+ è Mg2+ ëèáî òîëüêî Mg2+ â âîäîðàñòâîðèìîé ôðàêöèè ëèñòà. Ïðè ñíàáæåíèè ëèñòüåâ Ca(NO3)2 + MgSO4 àêêóìóëÿöèÿ âîäîðàñòâîðèìîãî Mg2+, áîëåå èíòåíñèâíàÿ, ÷åì â ñëó÷àå èñïîëüçîâàíèÿ KNO3 + MgSO4, ñîïðîâîæäàëàñü óòå÷êîé Ê+. Ñîîòâåòñòâåííî, åñòü îñíîâàíèÿ ãîâîðèòü î ðîëè ìàãíèÿ êàê çàìåñòèòåëÿ êàëèÿ ïðè ôîðìèðîâàíèè èîííîãî áàëàíñà â ëèñòüÿõ àìàðàíòà è êàê àíòàãîíèñòà êàëüöèÿ â ïðîöåññàõ ïîñòóïëåíèÿ ýòèõ èîíîâ â ðàñòèòåëüíóþ êëåòêó. Èçìåíåíèÿ â îáùåì ñîäåðæàíèè ðàñòâîðèìûõ êàòèîíîâ â öåëîì êîððåëèðîâàëè ñ óâåëè÷åíèåì óðîâíÿ ðàñòâîðèìîãî îêñàëàòà. Ïðè èñïîëüçîâàíèè íèòðàòà êàëüöèÿ íå íàáëþäàëîñü ïðåîáëàäàíèÿ ñèíòåçà ùàâåëåâîé êèñëîòû è åå ïåðåõîäà â íåðàñòâîðèìóþ ôðàêöèþ â ëèñòå ïî ñðàâíåíèþ ñ âàðèàíòîì íà íèòðàòå êàëèÿ, ïðè ýòîì îáùèé óðîâåíü íåðàñòâîðèìîãî îêñàëàòà ïîääåðæèâàëñÿ íà èñõîäíîì óðîâíå.  îáîèõ ñëó÷àÿõ ïóë íåðàñòâîðèìîãî îêñàëàòà ïîääåðæèâàëñÿ êàëüöèåì è ìàãíèåì â ñîîòíîøåíèè 3:1. Ïàðàäîêñàëüíûì íà ïåðâûé âçãëÿä ÿâèëîñü çíà÷èòåëüíîå ñíèæåíèå óðîâíåé íåðàñòâîðèìîãî îêñàëàòà â êîíòðîëå íà âîäå ïî îòíîøåíèþ ê èñõîäíîìó âàðèàíòó. Îäíàêî ýòîò ôàêò, ïî-âèäèìîìó, ñëåäóåò ðàññìàòðèâàòü êàê ñâèäåòåëüñòâî âîçìîæíîé èíäóêöèè ïðîöåññà óòèëèçàöèè çàïàñíîãî âîäîíåðàñòâîðèìîãî ïóëà îêñàëàòà â ñòðåññîâûõ óñëîâèÿõ ýêçîãåííîãî äåôèöèòà ìèíåðàëüíûõ ýëåìåíòîâ, ÷òî, âåðîÿòíåå âñåãî, ñâÿçàíî ñ àêòèâàöèåé îêñàëàò-îêñèäàçû, â òîì ÷èñëå äëÿ ïîääåðæàíèÿ èîííîãî ãîìåîñòàçà â êëåòêàõ â óñëîâèÿõ ñòðåññà. Ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî â óñëîâèÿõ îáåñïå÷åííîñòè ìèíåðàëüíûìè ýëåìåíòàìè â ëèñòüÿõ ïîääåðæèâàþòñÿ îòíîñèòåëüíî óñòîé÷èâîå ðàâíîâåñèå èîíîâ è ñòàáèëüíîå ñîîòíîøåíèå ñâîáîäíîé è ñâÿçàííîé ôîðì îêñàëàòà, îïðåäåëÿåìîå èíòåíñèâíîñòüþ åãî áèîñèíòåçà â ïðîöåññàõ óãëåðîäíîãî ìåòàáîëèçìà.  ñòðåññîâûõ óñëîâèÿõ äåôèöèòà ìèíåðàëüíûõ ýëåìåíòîâ ïðîèñõîäèò ðàñõîäîâàíèå ïóëîâ íåðàñòâîðèìîãî îêñàëàòà äëÿ ïîääåðæàíèÿ èîííîãî ãîìåîñòàçà (â ïåðâóþ î÷åðåäü, êàëèåâîãî) â êëåòêàõ ñ ó÷àñòèåì åãî ðàñòâîðèìîé ôîðìû. Òàêèì îáðàçîì, ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ñâèäåòåëüñòâóþò â ïîëüçó íàëè÷èÿ çàâèñèìîñòè àêêóìóëÿöèè êàòèîíîâ îò íàïðàâëåííîñòè ïðîöåññîâ óãëåðîäíîãî ìåòàáîëèçìà â ëèñòüÿõ ðàñòåíèé, â ÷àñòíîñòè, îò ñîîòíîøåíèÿ ðåàêöèé àíàáîëèçìà/ êàòàáîëèçìà ùàâåëåâîé êèñëîòû â ëèñòüÿõ Amaranthus cruentus L. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 125 ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СУБСТРАТОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОТОАССИМИЛЯЦИОННОГО АППАРАТА DUNALIELLA PRIMOLECTA И ANABAENA VARIABILIS Influence of organic substrates on photoassimilation apparatus characteristics of Dunaliella primolecta and Anabaena variabilis Р.К. Пузанский Биологический НИИ Санкт-Петербургского государственного университета, г. Старый Петергоф Е-mail: puzansky@yandex.ru Àêòèâíîñòü ïðîöåññîâ ôîòîàññèìèëÿöèè è äèññèìèëÿöèè ó ôîòîàâòîòðîôîâ ðåãóëèðóåòñÿ òàêèìè òðîôè÷åñêèìè ôàêòîðàìè êàê èíòåíñèâíîñòü è êà÷åñòâî îñâåùåíèÿ, è äîñòóïíîñòü îðãàíè÷åñêèõ ñóáñòðàòîâ. Ïðèñóòñòâèå â ñðåäå íåêîòîðûõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ ïðèâîäèò ê ïåðåñòðîéêàì ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà âîäîðîñëåé è âëèÿåò íà èíòåíñèâíîñòü äûõàíèÿ è ôîòîñèíòåçà. Ñòåïåíü è õàðàêòåð ýòèõ ïåðåñòðîåê çàâèñÿò îò òðîôè÷åñêîé ëàáèëüíîñòè îðãàíèçìà è åãî ÷àñòíûõ ôèçèîëîãè÷åñêèõ îñîáåííîñòåé. Öåëü äàííîé ðàáîòû ñîñòîÿëà â èçó÷åíèè âëèÿíèÿ ãëþêîçû, ôðóêòîçû, ýòàíîëà è ãëèöåðèíà íà ñëåäóþùèå õàðàêòåðèñòèêè îäíîêëåòî÷íîé çåë¸íîé âîäîðîñëè Dunaliella primolecta è öèàíîáàêòåðèè Anabaena variabilis: äèíàìèêó ïëîòíîñòè êóëüòóðû, ñîäåðæàíèå ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ ïèãìåíòîâ, ðèáóëîçîáèñôîñôàòêàðáîêñèëàçû/îêñèãåíàçû (Ðóáèñêî) è èíòåíñèâíîñòü äûõàíèÿ è ôîòîñèíòåçà. Êóëüòóðû D. primolecta è A. variabilis áûëè ïîëó÷åíû èç êîëëåêöèè ëàáîðàòîðèè Ìèêðîáèîëîãèè ÁèÍÈÈ ÑÏáÃÓ. Âîäîðîñëè êóëüòèâèðîâàëè àêñåíè÷íî íà ìèíåðàëüíûõ ñðåäàõ ïðè êðóãëîñóòî÷íîì îñâåùåíèè (6000 Ëê). Îïûòû ïðîâîäèëè ïî ñëåäóþùåé ñõåìå. Äî íà÷àëà ýêñïåðèìåíòà îïðåäåëÿëè èñõîäíûå ïàðàìåòðû.  äàëüíåéøåì âîäîðîñëè êóëüòèâèðîâàëè áåç âíåñåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé (êîíòðîëüíûé âàðèàíò) èëè ñ èõ äîáàâëåíèåì. ×åðåç òðîå ñóòîê ïðîâîäèëè îòáîð ïðîá äëÿ îïðåäåëåíèÿ èññëåäóåìûõ õàðàêòåðèñòèê. Âñå îïûòû ñòàâèëè â äâóõ âàðèàíòàõ: ñ îñâåùåíèåì è â òåìíîòå, âñå îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà èñïîëüçîâàëè â êîíöåíòðàöèè 0.5 % (w/v). Êîëè÷åñòâåííîå îïðåäåëåíèå ñîäåðæàíèÿ ïèãìåíòîâ ïðîâîäèëè ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêè (ÑÔ-26). Ñîäåðæàíèå Ðóáèñêî îïðåäåëÿëè ïóòåì íàòèâíîãî äèñê-ýëåêòðîôîðåçà ðàñòâîðèìûõ áåëêîâ ñ ïîñëåäóþùåé îêðàñêîé ãåëåé, ñêàíèðîâàíèåì è ðàñ÷åòîì êîëè÷åñòâà ñâÿçàííîãî ñ áåëêîì êðàñèòåëÿ ñ ïîìîùüþ êîìïëåêñîâ êîìïüþòåðíûõ ïðîãðàìì Adobe Photoshop, Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 126 Matlab è Microcal Origin. Èíòåíñèâíîñòü ôîòîñèíòåçà è äûõàíèÿ îïðåäåëÿëè ïî äèíàìèêå êîíöåíòðàöèè êèñëîðîäà ïîëÿðîãðàôè÷åñêèì ìåòîäîì ñ èñïîëüçîâàíèåì ýëåêòðîäà Êëàðêà. Ïîêàçàíî, ÷òî íè îäèí èç èñïîëüçîâàííûõ ñóáñòðàòîâ íå îêàçûâàåò çíà÷èìîãî âëèÿíèÿ íà äèíàìèêó ïëîòíîñòè êàê ðàñòóùåé, òàê è ñòàöèîíàðíîé êóëüòóðû D. primolecta, à òàêæå íà ñîäåðæàíèå ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ ïèãìåíòîâ â êëåòêàõ ýòîé âîäîðîñëè. A. variabilis ïðîäåìîíñòðèðîâàëà ïðîòèâîïîëîæíóþ ðåàêöèþ. Ïðè ïîñòîÿííîì îñâåùåíèè äîáàâëåíèå ôðóêòîçû â ñðåäó êóëüòèâèðîâàíèÿ ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ñêîðîñòè ðîñòà êóëüòóðû áîëåå ÷åì â äâà ðàçà, ãëþêîçà îáëàäàåò ìåíåå âûðàæåííûì ïîëîæèòåëüíûì ýôôåêòîì. Êðîìå òîãî, ôðóêòîçà, ýòàíîë è, â ìåíüøåé ñòåïåíè, ãëþêîçà âûçûâàþò ñíèæåíèå ñîäåðæàíèÿ õëîðîôèëëîâ «à» è «b» è êàðîòèíîèäîâ â êëåòêàõ A. variabilis. Äîáàâëåíèå ãëèöåðèíà è ýòàíîëà ïðèâîäèò ê ðîñòó èíòåíñèâíîñòè ôîòîñèíòåçà è äûõàíèÿ ó D. primolecta. Ó A. variabilis ýòàíîë è ôðóêòîçà âûçûâàþò óâåëè÷åíèå èíòåíñèâíîñòè äûõàíèÿ, íî îñëàáëÿþò ôîòîñèíòåç. Âîçìîæíî, ðîñò èíòåíñèâíîñòè ôîòîñèíòåçà ó äóíàëèåëëû ÿâëÿåòñÿ íåñïåöèôè÷åñêèì ðåçóëüòàòîì ïîâûøåíèÿ êîíöåíòðàöèè óãëåêèñëîãî ãàçà, âûçâàííûì óñèëåíèåì äûõàíèÿ êëåòîê. Äîáàâëåíèå ãëèöåðèíà â ñðåäó êóëüòèâèðîâàíèÿ D. primolecta ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ êîëè÷åñòâà Ðóáèñêî â ðàñ÷åòå íà êëåòêó, íî äàííûé ýôôåêò íàáëþäàåòñÿ òîëüêî â ðàñòóùèõ êóëüòóðàõ. Ïî-âèäèìîìó, ýòîò ýôôåêò ÿâëÿåòñÿ îòðàæåíèåì ôèçèîëîãè÷åñêèõ îñîáåííîñòåé îáúåêòà. Ïðåäñòàâèòåëè ðîäà Dunaliella ÿâëÿþòñÿ ãèïåðãàëèííûìè îðãàíèçìàìè, è èñïîëüçóþò çíà÷èòåëüíóþ ÷àñòü ôèêñèðîâàííîãî óãëåðîäà äëÿ ñèíòåçà ãëèöåðèíà, ÿâëÿþùåãîñÿ îñíîâíûì îñìîòèêîì êëåòêè. Ñóììèðóÿ ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû, ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî òîëüêî A. variabilis ïðîäåìîíñòðèðîâàëà ãëóáîêèå èçìåíåíèÿ ôîòîàññèìèëÿöèîííîãî àïïàðàòà ïðè ïîÿâëåíèè â ñðåäå óòèëèçèðóåìûõ îðãàíè÷åñêèõ ñóáñòðàòîâ. Ýòà öèàíîáàêòåðèÿ ÿâëÿåòñÿ ôàêóëüòàòèâíûì ìèêñîòðîôîì, è, ïî-âèäèìîìó, áàëàíñ ãåòåðî- è ôîòîòðîôèè â áëàãîïðèÿòíûõ óñëîâèÿõ ìîæåò áûòü ëåãêî ñìåùåí â ñòîðîíó ãåòåðîòðîôèè. Èìåííî ïåðåõîä ê ìèêñîòðîôíîìó ïèòàíèþ âûçâàë ðåçêîå óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ðîñòà êóëüòóðû A. variabilis. D. primolecta ÿâëÿåòñÿ çíà÷èòåëüíî áîëåå ñïåöèàëèçèðîâàííûì ôîòîàâòîòðîôîì è, ïî-âèäèìîìó, íå îáëàäàåò ëàáèëüíîñòüþ àññèìèëÿöèîííûõ ñèñòåì, ñâîéñòâåííîé áîëåå ïðèìèòèâíûì ôîòîñèíòåçèðóþùèì îðãàíèçìàì. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 127 ИССЛЕДОВАНИЯ БИОПОТЕНЦИАЛОВ СЕМЯН И РЕПРОДУКТИВНЫХ ОРГАНОВ ПШЕНИЦЫ И КУКУРУЗЫ В СВЯЗИ С ОБМЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ И ПРОДУКТИВНОСТЬЮ Research of biopotentials of seeds and reproductive organs of wheat and corn in connection with metabolic processes and productivity М.С. Рубцова, Е.К. Крутова, Ю.Н. Кошишова, С.Б. Федулина Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, г. Нижний Новгород Е-mail: elena_krutova@indox.ru Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ áèîïîòåíöèàëîâ êîëîñà ïøåíèöû, âûðàùåííîé íà ðàçíîì ôîíå àçîòíûõ è áàêòåðèàëüíûõ óäîáðåíèé: êîëîøåíèå, öâåòåíèå, ïåðèîä ôîðìèðîâàíèÿ çåðíà, ìîëî÷íîé ñïåëîñòè, ìîëî÷íî-âîñêîâîé ñïåëîñòè, âîñêîâîé ñïåëîñòè ïîêàçàëî, ÷òî â ïåðèîä ôîðìèðîâàíèÿ çåðíà è ìîëî÷íîé ñïåëîñòè èìååòñÿ âûñîêàÿ êîððåëÿöèÿ ýòîãî ïîêàçàòåëÿ ñ ïðîäóêòèâíîñòüþ (–0.78 è –0.87), ò.å. ÷åì îòðèöàòåëüíåå çíà÷åíèÿ áèîïîòåíöèàëîâ, òåì áîëüøå óðîæàé (Ðóáöîâà Ì.Ñ., Êðóòîâà Å.Ê., Òåðåõîâ Ì.Á, ïàòåíò ÐÔ 2222180 îò 27 ÿíâàðÿ 2004 ã.). Èññëåäîâàíèÿ áèîïîòåíöèàëîâ ñåìÿí ïøåíèöû ïîçâîëèëè çàêëþ÷èòü, ÷òî áèîýëåêòðè÷åñêàÿ íåîäíîðîäíîñòü ñåìÿí âíóòðè ñîðòà òåñíî ñâÿçàíà ñ êà÷åñòâîì áåëêà è ñîäåðæàíèåì â íåì íåçàìåíèìîé àìèíîêèñëîòû ëèçèíà. ×åì âûøå ïîëîæèòåëüíûå çíà÷åíèÿ áèîïîòåíöèàëîâ çåðíà (çàðîäûø – ýíäîñïåðì), òåì áîëüøå â áåëêå ýòîé àìèíîêèñëîòû (Ðóáöîâà Ì.Ñ., Õóäÿêîâà Ì.Â., ïàòåíò ÐÔ 2075913 îò 27 ìàðòà 1997 ã.). Ðàçíîñòü áèîïîòåíöèàëîâ êîëîñà ìåíÿëàñü â çàâèñèìîñòè îò ôàç ðàçâèòèÿ, ñìåùàëàñü â îòðèöàòåëüíóþ îáëàñòü çíà÷åíèé îò ôàçû êîëîøåíèÿ ê ôàçå ìîëî÷íîé ñïåëîñòè, íî â ôàçå âîñêîâîé ñïåëîñòè èçìåíåíèÿ ïðîèñõîäèëè â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè è áèîýëåêòðè÷åñêèå ïîòåíöèàëû êîëîñà ñòàíîâèëèñü áîëåå ïîëîæèòåëüíûìè.  ôîðìèðîâàíèè ýëåêòðè÷åñêîé ïîëÿðíîñòè êîëîñà áîëüøóþ ðîëü èãðàëè ïîñòóïàþùèå â íåãî àìèíîêèñëîòû, èçìåíÿÿ åå â ñîîòâåòñòâèè ñî çíàêîì ñâîåãî çàðÿäà. Òàê, ïîñòóïàþùàÿ â êîëîñ àñïàðàãèíîâàÿ êèñëîòà ñìåùàëà ðàçíîñòü áèîýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ êîëîñà â îáëàñòü îòðèöàòåëüíûõ çíà÷åíèé, à àðãèíèí – ïîëîæèòåëüíûõ, ÷òî ìû êîíòðîëèðîâàëè ñ ïîìîùüþ ðàäèîàêòèâíîé ìåòêè. Ñêîðîñòü ïîñòóïëåíèÿ àìèíîêèñëîòû çàâèñåëà îò âåëè÷èíû òðàíñïèðàöèè êîëîñà. Ïðè îãðàíè÷åííîé òðàíñïèðàöèè ïîñòóïëåíèå àìèíîêèñëîò ñíèæàëîñü. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 128 Ïðè íàáóõàíèè ñåìÿí ïåðåä èõ ïðîðàñòàíèåì ïðîèñõîäèëà áèîýëåêòðè÷åñêàÿ íåãàòèâàöèÿ çàðîäûøà ñåìåíè (ïøåíèöà, êóêóðóçà, ðîæü, òûêâà) ïî îòíîøåíèþ ê ýíäîñïåðìó è çàðîäûøåâîãî êîðåøêà ïî îòíîøåíèþ ê ïî÷å÷êå, ïîñëå ÷åãî íàñòóïàëî ïðîðàñòàíèå. Íåâñõîæèå ñåìåíà íå èìåëè îòðèöàòåëüíîãî êîëåáàíèÿ áèîïîòåíöèàëîâ, èëè îíè áûëè íåçíà÷èòåëüíûìè. Ïî-âèäèìîìó, áèîïîòåíöèàëû ñåìÿí èãðàëè íåìàëîâàæíóþ ðîëü â ñèñòåìå ïóñêîâûõ ìåõàíèçìîâ ïðîðàñòàíèÿ. Êàê ïîêàçàëè èññëåäîâàíèÿ íàáóõàþùèõ ñåìÿí êóêóðóçû, ãèäðîëèç çàïàñíîãî áåëêà è äèíàìèêà âûõîäà àìèíîêèñëîò èç àëåéðîíîâîãî ñëîÿ â ýíäîñïåðì êîððåëèðîâàëè ñ äèíàìèêîé èçìåíåíèÿ áèîïîòåíöèàëîâ ñåìåíè (çàðîäûø – ýíäîñïåðì, êîðåøîê – ïî÷å÷êà çàðîäûøà). Êîððåëÿöèÿ áûëà âûñîêîé ó ñåìÿí ãåòåðîçèñíûõ ãèáðèäîâ, ñíèæàëàñü ó ñåìÿí íåãåòåðîçèñíûõ ãèáðèäîâ è ïî÷òè îòñóòñòâîâàëà ó ñåìÿí, ïîòåðÿâøèõ âñõîæåñòü. СИНХРОННОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ДИНАМИКИ БИОПОТЕНЦИАЛОВ И АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ В НАБУХАЮЩИХ СЕМЕНАХ КУКУРУЗЫ Synchronism of change in dinamics of biopotential and enzymes activity in sprouting seeds of corn М.С. Рубцова, Ю.Н. Кошишова, О.Р. Лебедева Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, г. Нижний Новгород Е-mail: elena_krutova@indox.ru Èññëåäîâàëè äèíàìèêó áèîïîòåíöèàëîâ è àêòèâíîñòü íåêîòîðûõ ìåòàëëñîäåðæàùèõ ôåðìåíòîâ: àñêîðáàòîêñèäàçû, ïîëèôåíîëîêñèäàçû, ïåðîêñèäàçû, êàòàëàçû è ÀÒÔàçû â íàáóõàþùèõ ñåìåíàõ êóêóðóçû ñåëåêöèè Êóáàíñêîé îïûòíîé ñòàíöèè ÂÈÐ. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî àêòèâíîñòü óêàçàííûõ ôåðìåíòîâ ñèíõðîííî èçìåíÿëàñü ñ áèîïîòåíöèàëàìè ó íàáóõàþùèõ ñåìÿí âûñîêîãåòåðîçèñíûõ ãèáðèäîâ, îòëè÷àþùèõñÿ ìîùíîñòüþ ðîñòîâûõ ïðîöåññîâ è óðîæàéíîñòüþ çåðíà. Ñåìåíà íèçêîãåòåðîçèñíûõ ãèáðèäîâ èìåëè íàðóøåíèÿ â ñîãëàñîâàíèè â îòäåëüíûå ïåðèîäû íàáóõàíèÿ. Ñåìåíà âûñîêîãåòåðîçèñíûõ ãèáðèäîâ îòëè÷àëèñü î÷åíü àêòèâíîé ÀÒÔàçîé. Îòñóòñòâèå ñîãëàñîâàíèÿ àêòèâíîñòè àñêîðáàòîêñèäàçû, ïîëèôåíîëîêñèäàçû, êàòàëàçû ó íàáóõàþùèõ ñåìÿí ñ áèîïîòåíöèàëàìè íàáëþäàëè ó ñåìÿí âûñîêîãåòåðîçèñíûõ ãèáðèäîâ è ñàìîîïûëåííûõ ëèíèé â ñëó÷àå ïîòåðè âñõîæåñòè â ðåçóëüòàòå äëèòåëüíîãî õðàíåíèÿ. Àêòèâíîñòü ïåðîêñèäàçû ó ïîòåðÿâøèõ âñõîæåñòü ñåìÿí áûëà ñíèæåíà, íî åå äèíàìèêà ñèíõðîííî ñëåäîâàëà èçìåíåíèÿì áèîïîòåíöèàëîâ. Âîçìîæíî, ÷òî â ñîãëàñîâàíèè ñ äèíàìèêîé áèîïîòåíöèàëîâ Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 129 áûëà âíåêëåòî÷íàÿ ïåðîêñèäàçà, ëîêàëèçîâàííàÿ â àïîïëàñòå.  òî âðåìÿ êàê êëåòêà íàõîäèëàñü â àïîïòîçå, ýòà ïåðîêñèäàçà ñîõðàíÿëà ñâîè ñâîéñòâà. Òàêæå óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè ñíèæåíèè âñõîæåñòè ñåìÿí ãèáðèäîâ è ñàìîîïûëåííûõ ëèíèé ïðîèñõîäèëî ÷åòêîå èçìåíåíèå áèîïîòåíöèàëîâ: èõ çíà÷åíèÿ ñòàíîâèëèñü áîëåå ïîëîæèòåëüíûìè. Ïðè îáðàáîòêå òàêèõ ñåìÿí àñêîðáèíîâîé êèñëîòîé èõ áèîïîòåíöèàëû ïðèîáðåòàëè áîëåå îòðèöàòåëüíûå çíà÷åíèÿ è âñõîæåñòü âîçðàñòàëà. Óñòàíîâëåííàÿ ñâÿçü áèîïîòåíöèàëîâ íàáóõàþùèõ ñåìÿí êóêóðóçû ñî âñõîæåñòüþ èñïîëüçîâàíà íàìè äëÿ ðàçðàáîòêè ñïîñîáà êîíòðîëÿ ñ ïîìîùüþ ïîêàçàòåëÿ áèîïîòåíöèàëîâ çà æèçíåñïîñîáíîñòüþ ñåìÿí ñàìîîïûëåííûõ ëèíèé, íàõîäÿùèõñÿ íà õðàíåíèè. Ñàìîîïûëåííûå ëèíèè ÿâëÿþòñÿ öåííûì èñõîäíûì ìàòåðèàëîì â ñåëåêöèè ãåòåðîçèñíûõ ãèáðèäîâ, íî áûñòðî òåðÿþò âñõîæåñòü âñëåäñòâèå äëèòåëüíîãî ñàìîîïûëåíèÿ. Êîíòðîëü çà ôèçèîëîãè÷åñêèì ñîñòîÿíèåì ñåìÿí îñóùåñòâëÿåòñÿ áåç èõ ïîâðåæäåíèÿ è íàðóøåíèÿ ìåòàáîëè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Íà ýòîò ñïîñîá ïîëó÷åí ïàòåíò ÐÔ 2222181 îò 27 ÿíâàðÿ 2004 ã. (àâòîðû Ðóáöîâà Ì.Ñ., Êîøèøîâà Þ.Í.). Äðóãîé, íå ìåíåå ïîëåçíûé ñïîñîá ñðàâíèòåëüíîé îöåíêè ãåòåðîçèñà ãèáðèäîâ êóêóðóçû (ïî çåðíó) òàêæå ðàçðàáîòàí íàìè íà îñíîâàíèè èçó÷åíèÿ áèîïîòåíöèàëîâ íàáóõàþùèõ ñåìÿí ãèáðèäîâ è ÀÒÔàçíîé àêòèâíîñòè (ïàòåíò ÐÔ 2051570 îò 10 îêòÿáðÿ 1996 ã., àâòîðû Ðóáöîâà Ì.Ñ., Òàîâà Ë.À. è Ëåáåäåâà Î.Ð.). Èñïîëüçîâàíèå ïîêàçàòåëÿ áèîïîòåíöèàëîâ äëÿ äèàãíîñòèêè õîçÿéñòâåííîïîëåçíûõ ïðèçíàêîâ ïåðñïåêòèâíî ïîòîìó, ÷òî èçìåðåíèÿ ïðîâîäÿòñÿ äîñòàòî÷íî áûñòðî, à òàêæå î÷åíü âàæíî, ÷òî îðãàíû è òêàíè íå ïîâðåæäàþòñÿ è êîíòàêò ýëåêòðîäîâ ïðîèñõîäèò ÷åðåç ïîâåðõíîñòü ýòèõ îðãàíîâ. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОКАЛИЗАЦИИ ЭКСПРЕССИИ ГАЛАКТИНОЛСИНТАЗЫ ATGOL2 (AC009323) В ЛИСТЬЯХ ARABIDOPSIS THALIANA МЕТОДОМ ГИБРИДИЗАЦИИ РНК IN SITU Expression pattern of galactinol synthase AtGOL2 (AC009323) in leaves of Arabidopsis thaliana 1 Е.Л. Рудашевская1, Ю.В. Гамалей1, K. Pawlowski 2, О.В. Войцеховская1 Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, г. Санкт-Петербург 2 Stockholms universitet, Botaniska institutionen, Stockholm  ôóíäàìåíòàëüíîé ðàáîòå Zimmermann and Ziegler (1975) áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðåäñòàâèòåëè ìíîãèõ ñåìåéñòâ äâóäîëüíûõ òðàíñïîðòèðóþò ïî ôëîýìå, íàðÿäó ñ ñàõàðîçîé, îëèãîñàõàðèäû ðàôèíîçíîãî ðÿäà (ÐÔÎ) – ðàôèíîçó, à òàêæå âûñøèå ãàëàêòîçèëû Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 130 ñàõàðîçû: ñòàõèîçó, âåðáàñêîçó è äð. Cîïîñòàâëåíèå äàííûõ ïî ñîñòàâó ôëîýìíîãî ñîêà ñ àíàòîìèåé ìåëêèõ æèëîê ëèñòà îáíàðóæèëî ÷åòêóþ âçàèìîñâÿçü ìåæäó ñòðóêòóðîé êëåòîê-ñïóòíèêîâ è òèïîì òðàíñïîðòèðóåìûõ ñàõàðîâ (Ãàìàëåé, 1984; Turgeon et al., 1993; Flora è Madore, 1993, 1996). Îêàçàëîñü, ÷òî ó ðàñòåíèé ñ ìíîãî÷èñëåííûìè ïëàçìîäåñìåííûìè ñâÿçÿìè ìåæäó ìåçîôèëëîì è ôëîýìîé (òèï êëåòîê-ñïóòíèêîâ çàãðóçî÷íûõ òåðìèíàëåé ôëîýìû «intermediary cells») ÐÔÎ ïðåîáëàäàþò âî ôëîýìíîì ýêñóäàòå. Ó ðàñòåíèé ñ ìåíåå ðàçâèòûìè ñèìïëàñòè÷åñêèìè ñâÿçÿìè ìåæäó ìåçîôèëëîì è ôëîýìîé (âàðèàíòû òèï ñïóòíèêîâ «ordinary cells») äîëÿ ÐÔÎ âî ôëîýìå ñíèæàåòñÿ. Ðàñòåíèÿ ñ ìàëî÷èñëåííûìè èëè îòñóòñòâóþùèìè ïëàçìîäåñìàìè íà ãðàíèöå ôëîýìû è ìåçîôèëëà (òèï ñïóòíèêîâ «ordinary cells» èëè «transfer cells») òðàíñïîðòèðóþò ïî÷òè èñêëþ÷èòåëüíî ñàõàðîçó è ëèøü èçðåäêà – ñëåäîâûå êîëè÷åñòâà ðàôôèíîçû. Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ïîêàçàíî, ÷òî â çðåëûõ ýêñïîðòèðóþùèõ àññèìèëÿòû ëèñòüÿõ ðàñòåíèé «intermediary cells» èìåííî ýòè êëåòêè ÿâëÿþòñÿ ìåñòîì ñèíòåçà ñòàõèîçû (Holthaus and Schmitz, 1991; Voitsekhovskaja, 2002) è ïðåäøåñòâåííèêà ñèíòåçà ÐÔÎ ãàëàêòèíîëà (Sprenger and Keller, 2000). Âûñêàçàíî ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî ñèíòåç êðóïíûõ ïî ðàçìåðó ÐÔÎ â «intermediary cells» ïðåïÿòñòâóåò óòå÷êå ñàõàðîâ èç ôëîýìû â ìåçîôèëë ÷åðåç ïëàçìîäåñìû è òàêèì îáðàçîì âûñòóïàåò êëþ÷åâûì çâåíîì â çàãðóçêå ôëîýìû ó òàêèõ ðàñòåíèé (ìîäåëü «ïîëèìåðèçàöèîííîé ëîâóøêè»; Turgeon, 1991). Îäíàêî ýêñïåðèìåíòàëüíûå äîêàçàòåëüñòâà ñïðàâåäëèâîñòè è óíèâåðñàëüíîñòè ìîäåëè îòñóòñòâóþò.  òî æå âðåìÿ íàëè÷èå ó ðàñòåíèé ñ ìàëî÷èñëåííûìè ïëàçìîäåñìàìè ñëåäîâûõ êîëè÷åñòâ ðàôèíîçû âî ôëîýìíîì ýêñóäàòå ïîçâîëÿåò âûäâèíóòü ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî è ó ýòîé ãðóïïû ðàñòåíèé ñèíòåç ðàôôèíîçû èìååò ìåñòî â êëåòêàõ-ñïóòíèêàõ çàãðóçî÷íûõ îêîí÷àíèé ôëîýìû. Òàêèì îáðàçîì, âåñüìà âåðîÿòíî, ÷òî ñèíòåç ÐÔÎ âî ôëîýìå íå îãðàíè÷åí âèäàìè ñ «intermediary cells», ñâîéñòâåíåí áîëåå øèðîêîìó êðóãó ðàñòåíèé. Îäíàêî ó ðàñòåíèé ñ íèçêîðàçâèòûìè ñèìïëàñòè÷åñêèìè ñâÿçÿìè ìåæäó ìåçîôèëëîì è ôëîýìîé äî ñèõ ïîð íå áûëà èññëåäîâàíà ëîêàëèçàöèÿ ñèíòåçà ÐÔÎ íà óðîâíå òêàíåé ëèñòà. Ó Arabidopsis thaliana êëåòêè-ñïóòíèêè çàãðóçî÷íûõ òåðìèíàëåé ôëîýìû îòíîñÿòñÿ ê òèïó «ordinary cells», è ïëàçìîäåñìåííûå ñâÿçè ñ ìåçîôèëëîì î÷åíü ìàëî÷èñëåííû (Haritatos et al., 2000). Îäíàêî Arabidopsis òðàíñïîðòèðóåò, íàðÿäó ñ ñàõàðîçîé, ñëåäîâûå êîëè÷åñòâà ðàôôèíîçû âî ôëîýìå (Haritatos et al., 2001). Êðîìå òîãî, ãåòåðîëîãè÷íûå ïðîìîòîðû ãåíîâ, êîäèðóþùèõ ôåðìåíòû áèîñèíòåçà ÐÔÎ – ãàëàêòèíîëñèíòàçó è ñòàõèîçîñèíòàçó – àêòèâíû â êëåòêàõ-ñïóòíèêàõ ôëîýìû Arabidopsis (Haritatos et al., 2000, Voitsekhovskaja, 2002).  ñâÿçè ñ ýòèì ìû ïðåäïîëîæèëè, Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 131 ÷òî çàãðóçî÷íûå îêîí÷àíèÿ ôëîýìû ýòîãî âèäà ìîãóò áûòü ñïîñîáíû ê áèîñèíòåçó ðàôôèíîçû. Ãàëàêòèíîëñèíòàçà êàòàëèçèðóåò ïåðâûé ýòàï áèîñèíòåçà ÐÔÎ, èñïîëüçóÿ â êà÷åñòâå ñóáñòðàòà ÓÄÔãàëàêòîçó. Ïîýòîìó äëÿ ïðîâåðêè íàøåé ãèïîòåçû ìû èññëåäîâàëè ëîêàëèçàöèþ ýêñïðåññèè îäíîé èç ñåìè èçîôîðì ãàëàêòèíîëñèíòàçû Arabidopsis – AtGOL2 (AC009323) ñ âûñîêèì óðîâíåì ýêñïðåññèè (Taji et al., 2002) ìåòîäîì ãèáðèäèçàöèè ÐÍÊ in situ (Long et al., 1996).  äîêëàäå áóäóò ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû äàííîãî èññëåäîâàíèÿ. РОДАМИН 123 КАК МАРКЕР СОСТОЯНИЯ МЕМБРАН МИТОХОНДРИЙ И ХЛОРОПЛАСТОВ ПРИ МОДИФИКАЦИИ ДЫХАНИЯ И ФОТОСИНТЕЗА В ПРОТОПЛАСТАХ ЯЧМЕНЯ Rodamine123 as marker of mitochondrial and chloroplast membrane state under modification of respiration and photosynthesis in protoplast of barley Г.Е. Савченко, В.Н. Макаров, Л.Ф. Кабашникова Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, г. Минск E-mail: photobio@biobel.bas-net.by Ïðîèçâîäíûå ðîäàìèíà (ëèïîôèëüíûå êàòèîíû) ïðèìåíÿþò äëÿ îöåíêè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà ìåìáðàí ìèòîõîíäðèé è ëîêàëèçàöèè ýòèõ îðãàíåëë â êëåòêàõ æèâîòíîãî ïðîèñõîæäåíèÿ (Scaduto, Grotyohann, 1999). Êðèòåðèÿìè íàêîïëåíèÿ çîíäîâ âî âíóòðåííèõ ìåìáðàíàõ ìèòîõîíäðèé ñëóæàò òóøåíèå è äëèííîâîëíîâûé ñäâèã èõ ôëóîðåñöåíöèè.  íàøèõ èññëåäîâàíèÿõ èçìåíåíèå èíòåíñèâíîñòè ôëóîðåñöåíöèè ðîäàìèíà 123 (R123) áûëî èñïîëüçîâàíî äëÿ îöåíêè ñîñòîÿíèÿ ìåìáðàí ìèòîõîíäðèé è õëîðîïëàñòîâ ïðè ïåðåêðåñòíîì èíãèáèðîâàíèè äûõàíèÿ è ôîòîñèíòåçà â íîðìå è â óñëîâèÿõ òåïëîâîãî øîêà (ÒØ, 40 °Ñ, 3 ÷). Ðàáîòó ïðîâîäèëè ñ ïðîòîïëàñòàìè èç òêàíåé ìåçîôèëëà ëèñòüåâ ñåìèäíåâíûõ ïðîðîñòêîâ ÿ÷ìåíÿ, âûðàùåííûõ ïðè 16-÷àñîâîì ôîòîïåðèîäå íà áåëîì ñâåòó (120 ìêìîëü êâàíòîâ ì–2ñ–1) è òåìïåðàòóðå 22/16 °Ñ (äåíü/íî÷ü). Ïðîòîïëàñòû ñîõðàíÿëè æèçíåñïîñîáíîñòü (öåëîñòíîñòü ïëàçìàëåììû), îöåíèâàåìóþ ïî îêðàøèâàíèþ òðèôåíèëòåòðàçîëõëîðèäîì, â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ÷àñîâ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Äëÿ ïîäàâëåíèÿ äûõàíèÿ in vitro è in vivo ïðèìåíÿëè àçèä íàòðèÿ (10–4–10–3 Ì), à äëÿ èíãèáèðîâàíèÿ ôîòîñèíòåçà – äèóðîí (10–8–10–7 Ì). Cóñïåíçèè ïðîòîïëàñòîâ, âûðàâíåííûå ïî ñîäåðæàíèþ õëîðîôèëëà, èíêóáèðîâàëè 15 ìèí. ïðè 37 °Ñ c R123 (êîíå÷íàÿ êîíöåíòðàöèÿ 2.6∙10–6 Ì). Ïîñëå óäàëåíèÿ íåñâÿçàâøå- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 132 ãîñÿ çîíäà öåíòðèôóãèðîâàíèåì ïðîòîïëàñòû ïåðåâîäèëè â èçîòîíè÷åñêèé áóôåð è çàòåì âûäåëÿëè õëîðîïëàñòû (10 °Ñ, 3700g, 20 ìèí.) è ìèòîõîíäðèè (10 °Ñ, 18000 g, 20 ìèí.). Ñòåïåíü çàãðÿçíåíèÿ ìèòîõîíäðèé îáëîìêàìè õëîðîïëàñòîâ, êîíòðîëèðóåìàÿ ïî ñîäåðæàíèþ õëîðîôèëëà, íå ïðåâûøàëà 5 %. Ñïåêòðû ôëóîðåñöåíöèè R123 â ïîëó÷åííûõ ôðàêöèÿõ ðåãèñòðèðîâàëè ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå (lâîçá. 495 íì) íà ôëóîðèìåòðå SOLAR LSF 222 (Ìèíñê). Ñîñòîÿíèå ìåìáðàí âíóòðèêëåòî÷íûõ îðãàíåëë îöåíèâàëè ïî âåëè÷èíå èíòåíñèâíîñòè ôëóîðåñöåíöèè R123 â ìàêñèìóìå (530 íì), íîðìèðîâàííîé ïî ñîäåðæàíèþ îáùåãî áåëêà âî ôðàêöèÿõ, ôëóîðåñöåíöèþ êîòîðîãî ðåãèñòðèðîâàëè ïîñëå äîáàâëåíèÿ ê ñóñïåíçèÿì 0.5 % SDS (lâîçá. 280 íì, lðåã. 330 íì).  ñïåöèàëüíûõ ýêñïåðèìåíòàõ áûëî ïîêàçàíî, ÷òî àçèä íàòðèÿ è äèóðîí íå âëèÿþò íà ïàðàìåòðû ôëóîðåñöåíöèè R123 â áóôåðå. Ñòðóêòóðíûå èçìåíåíèÿ ìåìáðàí õëîðîïëàñòîâ õàðàêòåðèçîâàëè ïî íèçêîòåìïåðàòóðíûì ñïåêòðàì ôëóîðåñöåíöèè ïðîòîïëàñòîâ (lâîçá. 440 íì). Ñðàâíåíèå ñïåêòðîâ ôëóîðåñöåíöèè R123 â ìèòîõîíäðèÿõ, õëîðîïëàñòàõ è êëåòî÷íîé ôðàêöèè, íå ñîäåðæàùåé îðãàíåëë, ïîêàçàëî, ÷òî çîíä âêëþ÷àëñÿ â îáå âíóòðèêëåòî÷íûå îðãàíåëëû: èíòåíñèâíîñòü ôëóîðåñöåíöèè R123 â ñóïåðíàòàíòå áûëà ïî÷òè íà ïîðÿäîê âûøå, ÷åì â ñóñïåíçèÿõ ìèòîõîíäðèé è õëîðîïëàñòîâ, à åå ìàêñèìóì â ïîñëåäíèõ áûë îäèíàêîâ è íåìíîãî ñäâèíóò â êðàñíóþ ñòîðîíó. Èíãèáèòîðû, ââåäåííûå ïðÿìî â ïðîòîïëàñòû, âëèÿëè íà ýòîò ïðîöåññ ïî-ðàçíîìó: àçèä íàòðèÿ (10–4 Ì) ñíèæàë èíòåíñèâíîñòü ôëóîðåñöåíöèè R123 (â ðàñ÷åòå íà áåëîê) íà 20-30 % â ìèòîõîíäðèÿõ è õëîðîïëàñòàõ, ñîîòâåòñòâåííî, à äèóðîí (10–8 Ì) óâåëè÷èâàë åå â 1.85 è 1.6 ðàçà.  ýòèõ æå ýêñïåðèìåíòàõ îáíàðóæåíî, ÷òî äèóðîí ñóùåñòâåííî âèäîèçìåíÿë ñîñòîÿíèå õëîðîôèëëà.  êîíòðîëüíîì îáðàçöå è ïîñëå èíãèáèðîâàíèÿ äûõàíèÿ àçèäîì íàòðèÿ íàáëþäàëè òðè ïèêà ôëóîðåñöåíöèè õëîðîôèëëà (ïðè 688-692, 697-10 è 740-744 íì), à ïîñëå èíêóáàöèè ïðîòîïëàñòîâ ñ äèóðîíîì ïîëíîñòüþ èñ÷åçàëà ïîëîñà ïðè 740 íì, îáóñëîâëåííàÿ ñâå÷åíèåì ôîòîñèñòåìû 1. Òàêèì îáðàçîì, ñîáûòèÿ, âûçâàííûå äåéñòâèåì äèóðîíà íà õëîðîïëàñòû, îñîáåííî ñèëüíî îòðàçèëèñü íà ñâÿçûâàíèè R123 ñ ìèòîõîíäðèÿìè. Åñëè èíãèáèòîðû èíôèëüòðèðîâàëè â ëèñòüÿ, òî èõ âëèÿíèå íà ñîñòîÿíèå ïèãìåíòîâ â ïðîòîïëàñòàõ è íà èíòåíñèâíîñòü ôëóîðåñöåíöèè R123 â îðãàíåëëàõ áûëî ìåíåå âûðàçèòåëüíûì, ÷åì ïðè ïðÿìîì äåéñòâèè íà êëåòêè. Ïðè ýòîì àçèä óâåëè÷èâàë èíòåíñèâíîñòü ñâå÷åíèÿ çîíäà â îáåèõ îðãàíåëëàõ íà 15, à äèóðîí – íà 38 è 13 % â ìèòîõîíäðèÿõ è õëîðîïëàñòàõ ñîîòâåòñòâåííî. ÒØ êàê òàêîâîé ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿë íà âêëþ÷åíèå R123 â ìèòîõîíäðèè è õëîðîïëàñòû. Îäíàêî äåéñòâèå îáîèõ èíãèáèòîðîâ â ñî÷åòàíèè ñ Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 133 ÒØ îêàçàëî áîëåå ñèëüíîå âëèÿíèå íà ñâÿçûâàíèå R123 ñ õëîðîïëàñòàìè: â îòñóòñòâèå ÒØ àçèä è äèóðîí ïîâûøàëè èíòåíñèâíîñòü ôëóîðåñöåíöèè çîíäà ëèøü íà 15 è 13 % ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì, à ïîñëå ÒØ – íà 56 è 37 ñîîòâåòñòâåííî. Âàæíî, ÷òî è â ýòèõ ýêñïåðèìåíòàõ óäàëîñü íàáëþäàòü, ÷òî ñîáûòèÿ, ïðîèñõîäèâøèå â ìåìáðàíàõ õëîðîïëàñòîâ, âëèÿëè íà ñîñòîÿíèå ìåìáðàí ìèòîõîíäðèé, à íàðóøåíèÿ äûõàòåëüíîé ôóíêöèè, âûçâàííûå äåéñòâèåì àçèäà, ñóùåñòâåííî èçìåíÿëè èíòåíñèâíîñòü ñâå÷åíèÿ R123 â õëîðîïëàñòàõ èìåííî â óñëîâèÿõ ÒØ (ðîñò âçàèìîâëèÿíèÿ îðãàíåëë â ñòðåññå). Ýêñïåðèìåíòû ïîêà íå äàþò âîçìîæíîñòè ðàññìàòðèâàòü ðåçóëüòàòû â òåðìèíàõ êîíêðåòíîãî èçìåíåíèÿ âåëè÷èíû ìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà, õîòÿ èçâåñòíî, ÷òî íàêîïëåíèå çîíäà, ïî êðàéíåé ìåðå, â ìèòîõîíäðèÿõ ÿâëÿåòñÿ ïîòåíöèàë-çàâèñèìûì ïðîöåññîì. Òåì íå ìåíåå, ïåðñïåêòèâíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ R123 äëÿ õàðàêòåðèñòèêè âçàèìîäåéñòâèÿ âíóòðèêëåòî÷íûõ îðãàíåëë ïðè ñòðåññå íå âûçûâàåò ñîìíåíèé. РОЛЬ ГЛИКОЛАТОКСИДАЗЫ В РЕГУЛЯЦИИ ФОТОДЫХАТЕЛЬНОГО МЕТАБОЛИЗМА У С3 РАСТЕНИЙ Role of glycolate oxydase in regulation of photorespiratory methabolism C 3 plants А.Е. Семенов1, А.Т. Епринцев, В.А. Глотов Воронежский государственный университет 1 Воронежская государственная технологическая академия, г. Воронеж Е-mail: bc366@bio.vsu.ru Îäíèì èç âàæíåéøèõ íàïðàâëåíèé ôèçèêî-õèìè÷åñêîé áèîëîãèè ÿâëÿåòñÿ èçó÷åíèå êîîðäèíàöèè ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ è äûõàòåëüíûõ ïðîöåññîâ. Ôîòîäûõàíèå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñòèìóëèðóåìîå ñâåòîì ïîãëîùåíèå êèñëîðîäà è âûçâàííîå ýòèì îêèñëåíèå ïðîìåæóòî÷íûõ ïðîäóêòîâ ôîòîñèíòåçà ñ âûäåëåíèåì ÑÎ 2. Ãëèêîëàòíûé ïóòü âêëþ÷àåò ðåàêöèè, ïðîòåêàþùèå â õëîðîïëàñòàõ, ïåðîêñèñîìàõ è ìèòîõîíäðèÿõ, ò.å. äàííûé ïóòü ÿâëÿåòñÿ ãëþêîíåîãåíåòè÷åñêèì. Ìíîãèå ìåòîäû, ïðèìåíÿåìûå äëÿ îáíàðóæåíèÿ ôîòîäûõàíèÿ â ëèñòüÿõ, ñâèäåòåëüñòâóþò î åãî âàðèàáåëüíîñòè ó Ñ3 è Ñ4 ðàñòåíèé. Êëþ÷åâûì ôåðìåíòîì ôîòîäûõàòåëüíîãî ìåòàáîëèçìà ÿâëÿåòñÿ ãëèêîëàòîêñèäàçà (ÊÔ 1.1.3.15). Öåëü íàøåé ðàáîòû – èçó÷åíèå îñîáåííîñòåé ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ãëèêîëàòîêñèäàçû â ëèñòüÿõ Ñ3 ðàñòåíèé äëÿ âûÿâëåíèÿ ðîëè ýòîãî ôåðìåíòà â ðåãóëÿöèè ôîòîäûõàòåëüíîãî ìåòàáîëèçìà.  êà÷åñòâå îñíîâíûõ îáúåêòîâ èñïîëüçîâàëè ëèñòüÿ ãîðîõà ñ. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 134 Ðàìîíñêèé è ñîè ñ. Àìôîð, Ëèðà è Äåëüòà. Ðàñòåíèÿ âûðàùèâàëè ãèäðîïîííûì ìåòîäîì ïðè òåìïåðàòóðå 20-22° Ñ, 16-÷àñîâîì îñâåùåíèè äíåâíûì ñâåòîì èíòåíñèâíîñòüþ 400 mìîëü êâàíò/ì2ñ. Àêòèâíîñòü ãëèêîëàòîêñèäàçû (ÃÎ) îïðåäåëÿëè ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêè ïðè 324 íì. Î÷èñòêó ôåðìåíòà îñóùåñòâëÿëè ïî ðàçðàáîòàííîé íàìè ñõåìå, âêëþ÷àþùåé ïîëó÷åíèå òêàíåâîãî ýêñòðàêòà, ãåëüôèëüòðàöèþ ÷åðåç ñåôàäåêñ G-25, èîíîîáìåííàÿ õðîìàòîãðàôèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ÄÝÀÝ-ôðàêòîãåëÿ è ãåëüõðîìàòîãðàôèþ íà ñåôàäåêñå G-150. Ýëåêòðîôîðåç íàòèâíîãî ôåðìåíòà ïðîâîäèëè ïî ìîäèôèöèðîâàííîé ìåòîäèêå Äåâèñà. Äëÿ ñïåöèôè÷åñêîãî ïðîÿâëåíèÿ ãëèêîëàòîêñèäàçû ïðèìåíÿëè ìîäèôèöèðîâàííûé ðåàãåíò Øèôôà. Äëÿ óíèâåðñàëüíîãî îêðàøèâàíèÿ áåëêîâ èñïîëüçîâàëè ìåòîä ïðîÿâëåíèÿ íèòðàòîì ñåðåáðà. Ðåãóëÿòîðíûå è êèíåòè÷åñêèå ñâîéñòâà ôåðìåíòà èçó÷àëè íà ãîìîãåííûõ èëè âûñîêîî÷èùåííûõ ïðåïàðàòàõ. Êîíñòàíòû Ìèõàýëèñà-Ìåíòîí îïðåäåëÿëè ñ èñïîëüçîâàíèåì ëèíåéíîé àïïðîêñèìàöèè ïî ìåòîäó Õåéíñà â êîîðäèíàòàõ S/V îò S. Ïðèìåíåíèå ïÿòèñòàäèéíîé î÷èñòêè ïîçâîëèëî ïîëó÷èòü ôåðìåíòíûå ïðåïàðàòû èç ëèñòüåâ ãîðîõà è ñîè ñ óäåëüíîé àêòèâíîñòüþ 1.53-1.89 E/ìã áåëêà. Ñòåïåíü î÷èñòêè ñîñòàâèëà îò 85 äî 130 â çàâèñèìîñòè îò îáúåêòà âûäåëåíèÿ. Âûõîä î÷èùåííîãî ôåðìåíòà êîëåáàëñÿ îò 3 äî 8 % â çàâèñèìîñòè îò âèäà ðàñòåíèé. Áîëüøèíñòâî ïîëó÷åííûõ ïðåïàðàòîâ ÃÎ ÿâëÿëèñü ýëåêòðîôîðåòè÷åñêè ãîìîãåííûìè. Ýëåêòðîôîðåòè÷åñêàÿ ïîäâèæíîñòü ÃÎ èç ðàçíûõ îáúåêòîâ èìåëà ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâûå çíà÷åíèÿ, ñîñòàâëÿâøèå Rf 0.36. Íà î÷èùåííûõ ôåðìåíòíûõ ïðåïàðàòàõ èññëåäîâàíû ôèçèêîõèìè÷åñêèå è ðåãóëÿòîðíûå ñâîéñòâà ÃÎ. Ôåðìåíò èç îáîèõ âèäîâ ðàñòåíèé àêòèâèðîâàëñÿ ÔÌÍ. Ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå àêòèâíîñòè íàáëþäàëîñü ïðè pH 7.8-8.2. Ïðè ýòîì îïòèìóìû pH ïðè èñïîëüçîâàíèè ãëèêîëàòà è ãëèîêñèëàòà â êà÷åñòâå ñóáñòðàòà ïðèìåðíî ñîâïàäàþò. Íî îïòèìóì ïî ãëèîêñèëàòó äëÿ ôåðìåíòà èç ñîè íåìíîãî ñìåùåí â ñòîðîíó ùåëî÷íûõ çíà÷åíèé. Áûëè îïðåäåëåíû Km è Ki ôåðìåíòíûõ ïðåïàðàòîâ, âûäåëåííûõ èç ãîðîõà è ñîè. Óñòàíîâëåíî, ÷òî Km ÃÎ èç ãîðîõà ïî ãëèêîëàòó íåñêîëüêî íèæå, ÷åì Km ôåðìåíòà èç ñîè, îäíàêî ïðè èñïîëüçîâàíèè ãëèîêñèëàòà íåñêîëüêî âûøå ó ôåðìåíòà èç ãîðîõà.  ëèñòüÿõ ñîè ðàçíèöà â ñðîäñòâå ê ýòèì äâóì ñóáñòðàòàì ìåíåå âûðàæåíà, ÷åì â ãîðîõå, îäíàêî îòíîñèòåëüíàÿ ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü îêèñëåíèÿ ãëèîêñèëàòà äëÿ ôåðìåíòà èç ñîè ïðèìåðíî â òðè ðàçà íèæå, ÷åì äëÿ ãëèêîëàòîêñèäàçû èç ãîðîõà. Ïî ìíåíèþ íåêîòîðûõ àâòîðîâ, â ðàñòåíèÿõ ìîãóò ïðèñóòñòâîâàòü ðàçíûå ôîðìû ÃÎ, ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ ðàçëè÷íîé àãðåãàöèåé ñóáúåäèíèö ôåðìåíòà. Îäíàêî ðàçëè÷èé â èçîôåðìåíòîì ñîñòàâå Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 135 ãëèêîëàòîêñèäàçû, ñâÿçàííûõ ñ ñóáêëåòî÷íîé ëîêàëèçàöèåé è âèäîâîé ñïåöèôè÷íîñòüþ, íàìè íå îáíàðóæåíî. Òàêèì îáðàçîì ïîëó÷åíèå âûñîêîî÷èùåííûõ ïðåïàðàòîâ ÃÎ èç ëèñòüåâ íåêîòîðûõ ðàñòåíèé ïîçâîëèëî èññëåäîâàòü îñíîâíûå êèíåòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ðàáîòû ýòîãî êëþ÷åâîãî ôåðìåíòà ôîòîäûõàòåëüíîãî ìåòàáîëèçìà. Ïðåäïîëàãàåòñÿ ñ ïîìîùüþ îïåðàòîðà, èäåíòè÷íîãî íåèäåàëüíîìó ðåëå, èñïîëüçîâàòü ïîëó÷åííûå äàííûå äëÿ ñîçäàíèÿ ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëè ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ôîòîäûõàíèÿ ó Ñ3 ðàñòåíèé. О ДЫХАНИИ РАННЕВЕСЕННИХ РАСТЕНИЙ УМЕРЕННОЙ ЗОНЫ On the respiration of early spring plants in temperate zone О.А. Семихатова, О.С. Юдина, О.В. Кирпичникова Ботанический институт РАН, г. Санкт-Петербург Èññëåäîâàíèÿ äûõàíèÿ ðàííåâåñåííèõ ýôåìåðîèäîâ ìû ïðîâîäèëè â Ïåòåðáóðãñêîì áîòàíè÷åñêîì ñàäó, ãäå ýòè ðàñòåíèÿ îáèòàþò, êàê âî âñåé Ëåíèíãðàäñêîé îáëàñòè, ñðåäè òðàâîñòîÿ ïîä ïîëîãîì ëèñòâåííûõ äåðåâüåâ. Ñðîê èõ àêòèâíîé âåãåòàöèè è öâåòåíèÿ – ïîëîâèíà àïðåëÿ è ÷àñòü ìàÿ. Èõ óíèêàëüíàÿ ñïîñîáíîñòü áûñòðîãî ðîñòà è ðàçâèòèÿ ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå âûçûâàþò èíòåðåñ ó ôèçèîëîãîâ, çàíèìàþùèõñÿ ïðîáëåìàìè àäàïòàöèè è óñòîé÷èâîñòè ðàñòåíèé. Îäíàêî äûõàíèå ýòîé ñâîåîáðàçíîé ãðóïïû âèäîâ åùå ìàëî èçó÷åíî, íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî èìåííî äàííûå î äûõàíèè âàæíû êàê äëÿ ðåøåíèÿ âûøåíàçâàííûõ ïðîáëåì, òàê è äëÿ îöåíêè êðóãîîáîðîòîâ àçîòà è óãëåðîäà. Èçó÷åíèå äûõàíèÿ òåñíî ñâÿçàííîãî ñ ðîñòîì è ïðîäóêòèâíîñòüþ ðàñòåíèÿ, ïðåäñòàâëÿåò è ïðàêòè÷åñêèé èíòåðåñ, òàê êàê ìíîãèå ýôåìåðîèäû èñïîëüçóþòñÿ â ìåäèöèíå. Íàøè èññëåäîâàíèÿ ïðîâåäåíû íà äåñÿòè òèïè÷íûõ äëÿ âåñåííåé ñèíóçèè âèäàõ èç òðåõ ñåìåéñòâ. Ïåðâîé çàäà÷åé áûëî îïðåäåëèòü äûõàòåëüíóþ ñïîñîáíîñòü ýòèõ âèäîâ – ÄÑ, ò.å. õàðàêòåðíóþ äëÿ êàæäîãî âèäà èíòåíñèâíîñòü äûõàíèÿ â ïåðèîä ïîëíîãî öâåòåíèÿ ïðè ñðåäíåé òåìïåðàòóðå ìåñòîîáèòàíèÿ. Îïðåäåëåíèÿ äûõàíèÿ ëèñòüåâ ïðîâîäèëè ìàíîìåòðè÷åñêèì ìåòîäîì (àïïàðàò Âàðáóðãà).  îïûòå – íå ìåíåå òðåõ áèîëîãè÷åñêèõ ïîâòîðíîñòåé (ïðè ÷åòûðåõ-øåñòè îáñ÷åòàõ ïîêàçàíèé ïðèáîðà â êàæäîé). ÄÑ âû÷èñëÿëè êàê ñðåäíåå èç âñåõ îïûòîâ, ïðîâåäåííûõ â ôàçó ïîëíîãî öâåòåíèÿ â ðàçíûå ãîäû è íà ïðîáàõ, âçÿòûõ â ðàçíûõ ÷àñòÿõ ñàäà. Îòíîñèòåëüíî áîëüøîé ðàçáðîñ ïîëó÷åííûõ äàí- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 136 íûõ (±15-18 % ïðè n = 9-12 áèîëîãè÷åñêèõ ïîâòîðíîñòåé) ñâèäåòåëüñòâóåò î ëàáèëüíîñòè îáìåíà ó èçó÷åííûõ âèäîâ – îá èõ ñïîñîáíîñòè ê ìîäèôèêàöèîííûì èçìåíåíèÿì äûõàíèÿ â ñâÿçè ñ óñëîâèÿìè ñðåäû. Òåìïåðàòóðà äëÿ îïðåäåëåíèÿ äûõàíèÿ áûëà âûáðàíà ðàâíîé 13 °Ñ êàê ñðåäíÿÿ èç ïðîâåäåííûõ èçìåðåíèé â ïåðèîä öâåòåíèÿ îáúåêòîâ. Èòàê, ïîëó÷åííûå äàííûå ÄÑ ëèñòüåâ èìåþò ñëåäóþùèå âåëè÷èíû, âûðàæåííûå â ìã ÑÎ2 íà 1 ã ñûðîãî âåñà â ÷àñ: ñåìåéñòâî Liliaceae – 0.19, Scilla sibirica – 0.24, Erythronium sibiricum – 0.29, Chionodoxa luciliae – 0.22, ñåìåéñòâî Papaveraceae – Corydalis bracteata – 0.44, Corydalis halleri – 0.42, ñåìåéñòâî Ranunculaceae – Ficaria verna – 0.18, Anemone ranunculoides – 0.51, Anemone nemorosa – 0.54. Èç ïðèâåäåííûõ äàííûõ âèäíî îòìå÷åííîå íàìè ðàíåå (1992 ã.) ñõîäñòâî âåëè÷èí ÄÑ ó ïðåäñòàâèòåëåé îäíîãî è òîãî æå ðîäà. Áîëåå òîãî, ìàíîìåòðè÷åñêèå èçìåðåíèÿ, ïðîâåäåííûå Ò.Ê. Ãîðûøèíîé (1975 ã.) â ëåñîñòåïíûõ äóáðàâàõ, äàëè ñõîäíûå âåëè÷èíû ÄÑ ó Scilla sibirica, Ficaria verna è Corydalis halleri ïðè 15 °Ñ. Ïîäòâåðæäàåò èìåþùèåñÿ â ëèòåðàòóðå óêàçàíèÿ òîò ôàêò, ÷òî ó îäíîäîëüíûõ âèäîâ ÄÑ íèæå, ÷åì ó äâóäîëüíûõ. Ïåðåñ÷åò âåëè÷èí ÄÑ íà äðóãóþ åäèíèöó âûÿâëÿåò îäíó èç ïðè÷èí ýòîãî ðàçëè÷èÿ. Ïðè âûðàæåíèè ÄÑ íà ñóõîé âåñ ó äâóäîëüíûõ âèäîâ ÄÑ âûøå óæå íå â 2.5, à ëèøü â 1.3 ðàçà. Ñëåäîâàòåëüíî, ó äâóäîëüíûõ ýôåìåðîèäîâ áîëüøàÿ îâîäíåííîñòü ëèñòüåâ. Ñëåäóþùåé çàäà÷åé íàøåãî èññëåäîâàíèÿ áûëî ïðîñëåäèòü èçìåíåíèå äûõàíèÿ â ïåðèîä áóòîíèçàöèÿ – êîíåö öâåòåíèÿ. Çäåñü èñïîëüçîâàëñÿ ïîêàçàòåëü Èä – èíòåíñèâíîñòü äûõàíèÿ â äåíü ïðîâåäåíèÿ èçìåðåíèé (äâå-òðè áèîëîãè÷åñêèå ïîâòîðíîñòè, òî÷íîñòü ±10 %). Îêàçàëîñü, ÷òî ó áîëüøèíñòâà âèäîâ Èä ðåäêî ïàäàåò ïðè ïåðåõîäå ðàñòåíèÿ îò áóòîíèçàöèè ê öâåòåíèþ. Òàê, íàïðèìåð, ó Ficaria verna è Corydalis bracteata ÄÑ ñíèæàåòñÿ íà 50, ó Corydalis halleri – íà 40 %. Èíòåíñèâíîñòü äûõàíèÿ òåñíî ñâÿçàíà ñ òåìïîì ðîñòà ðàñòåíèÿ. Ïîýòîìó ðåçêîå ñíèæåíèå ÈÄ ïðîèñõîäèò, êîãäà ðîñò ïðåêðàùàåòñÿ. Âûÿâëåííîå ó ýôåìåðîèäîâ ïàäåíèå âåëè÷èíû ÈÄ ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî â êîíöå áóòîíèçàöèè ó íèõ êîí÷àåòñÿ ïåðèîä àêòèâíîãî ðîñòà. Ýòîò ôàêò ïðåäñòàâëÿåò èíòåðåñ êàê îäíà èç ÷åðò îáùåé õàðàêòåðèñòèêè ìåòàáîëèçìà ýôåìåðîèäîâ, êîòîðàÿ íóæíà è ïðè èñïîëüçîâàíèè íåêîòîðûõ âèäîâ â ìåäèöèíñêèõ öåëÿõ. Êðîìå òîãî, èçó÷åíèå äèíàìèêè èçìåíåíèé Èä âñêðûëî ðàçëè÷èå ìåæäó âèäàìè â èõ îòíîøåíèè ê èçìåíåíèÿì ñðåäû – â íàøåì ñëó÷àå ê ðåçêîìó ïîõîëîäàíèþ (îò 13-18 äî 3-5 °Ñ). Ïðè ïðèíÿòîé íàìè ìåòîäèêå îïðåäåëåíèÿ äûõàíèÿ (ïðè const. t° = 13 °Ñ) èçìåíåíèÿ ÈÄ âûÿâëÿëè íàëè÷èå ïîñëåäñòâèé ïîõîëîäàíèÿ Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 137 íà ìåòàáîëèçìå îáúåêòà. Ïî-âèäèìîìó, ñëåäóåò ïîä÷åðêíóòü, ÷òî ïîñëåäñòâèå ôàêòîðà èìååò íå ìåíüøåå çíà÷åíèå äëÿ ðàñòåíèÿ, ÷åì ïðÿìîå äåéñòâèå, òàê êàê äîëüøå äëèòñÿ è îáû÷íî ñâèäåòåëüñòâóåò î ïîâðåæäåíèè îáìåíà. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî îïðåäåëåíèÿ Èä ïðîâîäèëè ó íåñêîëüêèõ âèäîâ ïðàêòè÷åñêè îäíîâðåìåííî, èçìåíåíèÿ ðàâíîãî õîäà äûõàíèÿ â ôàçó öâåòåíèÿ (ïîñòåïåííîãî íåáîëüøîãî ñíèæåíèÿ Èä) áûëî îòìå÷åíî ëèøü ó íåêîòîðûõ. Âðåìåííîå äîñòîâåðíîå ñíèæåíèå Èä ïðîèñõîäèëî ó âñåõ òðåõ ïðåäñòàâèòåëåé ðîäà Corydalis è íå íàáëþäàëîñü ó âèäîâ Gagea è ó Scilla sibirica. Îáíàðóæåííîå ðàçëè÷èå óñòîé÷èâîñòè ê íåáëàãîïðèÿòíûì óñëîâèÿì ó ðàçíûõ ýôåìåðîèäîâ, âåðîÿòíî, ñâÿçàíî ñ äðóãèìè áèîëîãè÷åñêèìè îñîáåííîñòÿìè âèäîâ – èõ àðåàëàìè èëè ïðîèñõîæäåíèåì è, âîçìîæíî, áóäåò âîñòðåáîâàíî ïðè èçó÷åíèè ýòèõ îñîáåííîñòåé êàê äîïîëíèòåëüíàÿ èíôîðìàöèÿ. Òàêèì îáðàçîì, ïðåäñòàâëåííûé ìàòåðèàë î äûõàíèè ðàííåâåñåííèõ ýôåìåðîèäîâ íå òîëüêî õàðàêòåðèçóåò ýòîò âàæíåéøèé ïðîöåññ æèçíåäåÿòåëüíîñòè, íî è íåñåò äîïîëíèòåëüíóþ èíôîðìàöèþ îá îñîáåííîñòÿõ èçó÷åííûõ îáúåêòîâ. АНИЗОТРОПИЯ ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ КЛЕТОК КОРНЕПЛОДА DAUCUS CAROTA ПО ДАННЫМ ЯМР ТОМОГРАФИИ Anisotropy of water permeability of Daucus carota taproot cells measured by MRI 1 Т.А. Сибгатуллин1, 2, F.J. Vergeldt2, А.В. Анисимов1, Н. van As2 Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, г. Казань E-mail: Sibgatullin@mail.knc.ru 2 Laboratory of Biophysics and Wageningen NMR Centre, Wageningen University, Wageningen E-mail: Henk.vanAs@wur.nl Âîäíûé ñòàòóñ ðàñòåíèé â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿåòñÿ ïðîâîäèìîñòüþ ìåæêëåòî÷íûõ âîäíûõ òðàíñïîðòíûõ ïóòåé (ñèìïëàñòíûé, àïîïëàñòíûé è òðàíñêëåòî÷íûé), èç êîòîðûõ ïîñëåäíèé íàïðÿìóþ ñâÿçàí ñ ïðîíèöàåìîñòüþ ìåìáðàí êëåòêè.  ïîñëåäíèå ãîäû âñå ÷àùå ïðåäïî÷òåíèå â èññëåäîâàíèÿõ âîäíîãî òðàíñïîðòà ðàñòåíèé îòäàåòñÿ ìåòîäàì, îêàçûâàþùèì ìèíèìàëüíîå âîçäåéñòâèå íà öåëîñòíîñòü è ôóíêöèîíèðîâàíèå ðàñòåíèÿ, òàêèì êàê ìåòîäû ìàãíèòîðåçîíàíñíîé òîìîãðàôèè (ÌÐÒ).  íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðåäñòàâëåí êîëè÷åñòâåííûé ìåòîä, ïîçâîëÿþùèé íà îñíîâå äèôôóçèîííî-âçâåøåííîé ÌÐÒ ïîëó÷àòü ïðîñòðàíñòâåííî ðàçðåøåííóþ èíôîðìàöèþ î ðàçìåðå è ôîðìå Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 138 ðàñòèòåëüíûõ êëåòîê, îïðåäåëÿòü äèôôóçèîííóþ ïðîíèöàåìîñòü ìåæêëåòî÷íûõ âîäíûõ òðàíñïîðòíûõ ïóòåé. Ïðåäëîæåííûé ìåòîä ïîçâîëèë íà óðîâíå êëåòêè îïðåäåëèòü äèôôóçèîííóþ ïðîíèöàåìîñòü â ïðîäîëüíîì è ïîïåðå÷íîì íàïðàâëåíèè êîðíåïëîäà Daucus carota, íå íàðóøàÿ öåëîñòíîñòü îáúåêòà. Ïîêàçàíî, ÷òî àíèçîòðîïèÿ è ðàçëè÷èå ðàñòèòåëüíûõ òêàíåé ïî ãèäðàâëè÷åñêîé ïðîâîäèìîñòè ñâÿçàíû íå òîëüêî ñ ìîðôîëîãè÷åñêèìè îñîáåííîñòÿìè, íî òàêæå è àíèçîòðîïèåé è ðàçëè÷èåì òêàíåé ïî ïðîíèöàåìîñòè ìåæêëåòî÷íûõ òðàíñïîðòíûõ ïóòåé. Ïðåäëîæåííûé ìåòîä ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ èññëåäîâàíèÿ øèðîêîãî ðÿäà áèîñèñòåì.  ÷àñòíîñòè, ïîçâîëÿåò íà öåëîì ðàñòåíèè íåèíâàçèâíî îòñëåæèâàòü èçìåíåíèå âîäíîãî ðåæèìà â ðàçëè÷íûõ òêàíÿõ â îòâåò íà âîçäåéñòâèå âíåøíèõ ñòðåññîâûõ ôàêòîðîâ. УЧАСТИЕ ТИЛАКОИДНОЙ АЛЬФА-КА CHLAMYDOMONAS REINHARDTII В ГЕНЕРАЦИИ И ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ ФИКСАЦИИ СО2 Thylakoid alfa-CA participation in CO 2 generation and photosynthetic fixation in Chlamydomonas reinhardtii cells М.П. Синетова, А.Г. Маркелова, Е.В. Куприянова, В.Г. Ладыгин1, Н.А. Пронина Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва E-mail: m_sinetova@yahoo.com, npronina@ippras.ru 1 Институт фундаментальных проблем биологии РАН, г. Пущино Èññëåäîâàëè ëîêàëèçàöèþ ÊÀ (Cah3) â òèëàêîèäíûõ ìåìáðàíàõ äèêîãî òèïà è ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ ìóòàíòîâ Chlamydomonas reinhardtii ñ ðàçëè÷íûì ñîñòàâîì õëîðîôèëë-áåëêîâûõ êîìïëåêñîâ ôîòîñèñòåì, à òàêæå ôîòîñèíòåòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè äèêîãî òèïà è ìóòàíòà C. reinhardtii cia3, ëèøåííîãî àêòèâíîé ôîðìû Cah3. Ñ ïîìîùüþ âåñòåðíáëîòòèíãà ïîêàçàíî îòñóòñòâèå êðîññðåàêöèè ñ àíòèòåëàìè ê Cah3 ó ìóòàíòà, ëèøåííîãî ðåàêöèîííîãî öåíòðà ÔÑ2, â îòëè÷èå îò ìóòàíòîâ, ëèøåííûõ ÔÑ1 èëè ñâåòîñîáèðàþùèõ êîìïëåêñîâ ÔÑ1 è ÔÑ2. Ýòè äàííûå ïîêàçûâàþò, ÷òî Cah3 àññîöèèðîâàíà ñ ðåàêöèîííûì öåíòðîì ÔÑ2 è íå ñâÿçàíà ñ êîìïëåêñîì ÔÑ1 è ñâåòîñîáèðàþùèìè êîìïëåêñàìè ÔÑ1 è ÔÑ2. Ñêîðîñòü ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî âûäåëåíèÿ êèñëîðîäà è ôîòîõèìè÷åñêàÿ ýôôåêòèâíîñòü ÔÑ2 ó ìóòàíòà C. reinhardtii cia3, ëèøåííîãî àêòèâíîé ôîðìû Cah3, íèæå ïî ñðàâíåíèþ ñ äèêèì òèïîì, îñîáåííî â êëåòêàõ, âûðàùåííûõ ïðè íåäîñòàòêå ÑÎ 2. Ñ ïîìîùüþ ìåòîäà èììóíîýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè ñ àíòèòåëàìè ê Cah3 Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 139 C. reinhardtii ïîêàçàíî, ÷òî ôåðìåíò ïðåèìóùåñòâåííî ëîêàëèçîâàí â ëàìåëëàõ ïèðåíîèäà, â êîòîðîì íàõîäèòñÿ îñíîâíàÿ äîëÿ ÐÁÔÊ. Îáñóæäàåòñÿ ôóíêöèîíàëüíàÿ çíà÷èìîñòü ïèðåíîèäà êàê ñàìîñòîÿòåëüíîãî ìåòàáîëè÷åñêîãî ìèêðîêîìïàðòìåíòà, â êîòîðîì Cah3 èãðàåò êëþ÷åâóþ ðîëü â îáðàçîâàíèè è êîíöåíòðèðîâàíèè ÑÎ 2 äëÿ ÐÁÔÊ, ÷òî ìîæåò âíîñèòü ñóùåñòâåííûé âêëàä â óâåëè÷åíèå ýôôåêòèâíîñòè ôîòîñèíòåçà. ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ИНКУБАЦИИ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ С РАЗЛИЧНЫМИ БЕЛКАМИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИМБИОТИЧЕСКИХ СИСТЕМ СОИ Effect of preliminary incubation of nodule bacteria with different proteins on efficiency of soybean symbiotic systems D.M. Sytnikov, D.A. Kirizii, S.Ya. Kots, S.M. Malichenko Institute of plant physiology and genetics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev Е-mail: sytnikov@list.ru The influence of preincubation of nodule bacteria (Bradyrhizobium japonicum) of various activities with specific and non-specific proteins on the symbiotic efficiency, net assimilation and soybean plant (Glycine max (L.) Merr.) development was investigated under the condition of pot experiments. Ambiguous modulating action of specific soybean lectin (SBA) on symbiotic properties of strain with various activities was established, that is greatly reflected on physiological state of the soybean plant. The combined incubation of active strain (634b) with specific lectin intensify the nitrogen fixing activity of soybean nodules, what lead to increased net assimilation and weight gain of the plants. At the same time specific lectin suppressed the symbiotic properties of rhizobia non-active strain (604k). It was shown that preincubation of nodule bacteria with non-specific pea lectin (PSL) practically does not influence on the work of symbiotic apparatus and net assimilation, whereas the effect of preincubation of nodule bacteria with human albumin (USP) was similar to the action of specific lectin on symbiotic productivity. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 140 ФОСФАТИДНАЯ КИСЛОТА КАК АЛЛОСТЕРИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР 5-ЛИПОКСИГЕНАЗЫ ИЗ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ (SOLANUM TUBEROSUM L.) Phosphatidic acid as allosteric regulator of 5-lipoxygenase from potatoes tubers (Solanum tuberosum L.) Т.Д. Скатерная, О.В. Харченко Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, г. Киев E-mail: skaternaya@bpci.kiev.ua Ëèïîêñèãåíàçíûé ïóòü ïðåâðàùåíèÿ ïîëèíåíàñûùåííûõ æèðíûõ êèñëîò (ÏÍÆÊ) â áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûå ñîåäèíåíèÿ, â òîì ÷èñëå îêñèëèïèíû, îáåñïå÷èâàåò ôóíêöèîíèðîâàíèå ðàñòèòåëüíîé êëåòêè, â òîì ÷èñëå ïðèíèìàåò ó÷àñòèå â ðåàêöèè ðàñòåíèÿ íà äåéñòâèå ïàòîãåííûõ îðãàíèçìîâ, íàñåêîìûõ, ðàçëè÷íûõ àáèîòè÷åñêèõ ôàêòîðîâ. 5-ëèïîêñèãåíàçà (5-ËÎ) îòíîñèòñÿ ê ìåìáðàíîñâÿçàííûì ôåðìåíòàì, äëÿ àêòèâíîñòè êîòîðûõ íåîáõîäèìà òðàíñëîêàöèÿ áåëêîâîé ìîëåêóëû èç öèòîçîëÿ íà ìåìáðàíó êëåòêè. Äëÿ äåòàëüíîãî àíàëèçà ìåõàíèçìà äåéñòâèÿ ôîñôàòèäíîé êèñëîòû (ÔÊ) êàê ñòðóêòóðíîãî êîìïîíåíòà ìåìáðàíû âûäåëÿëè 5-ËÎ èç êëóáíåé êàðòîôåëÿ (Solanum tuberosum L.) ïî ñõåìå, âêëþ÷àþùåé ñòóïåí÷àòîå âûñàëèâàíèå (NH4)SO4, èîíîîáìåííóþ õðîìàòîãðàôèþ íà DEAE-Toyopearl, ãèäðîôîáíóþ õðîìàòîãðàôèþ íà Butyl-Toyopearl.  ìèöåëëÿðíîé ñèñòåìå, ñîñòîÿùåé èç íåèîííîãî äåòåðãåíòà Ëóáðîë ÐÕ è ìîëåêóë ëèíîëåâîé êèñëîòû (ËÊ), â ïðèñóòñòâèè ÔÊ 5-ËÎ èìååò äâà ðÍ îïò. – 5.0 è 6.9, òîãäà êàê â îòñóòñòâèè ÔÊ ðÍ îïò.= 6.9. Âíåñåíèå 50 ìêÌ ÔÊ â ðåàêöèîííóþ ñìåñü ïðè ðÍ 5.0 ïðèâîäèëî ê 15-êðàòíîìó óâåëè÷åíèþ ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòè (V max) ëèïîêñèãåíàçíîãî îêèñëåíèÿ ëèíîëåâîé êèñëîòû.  òàêèõ óñëîâèÿõ çíà÷åíèå Vmax ñîâïàäàåò ñî çíà÷åíèåì Vmax ëèïîêñèãåíàçíîé ðåàêöèè áåç ýôôåêòîðà ïðè ðÍ 6.9. Ýòè äàííûå ìîãóò ñâèäåòåëüñòâîâàòü î òîì, ÷òî ëîêàëüíîå èçìåíåíèå ðÍ â ïðèìåìáðàííîì ñëîå, ïðèâîäÿùåå ê ñèëüíîìó ñíèæåíèþ àêòèâíîñòè 5-ËÎ, ìîæåò áûòü êîìïåíñèðîâàíî ïðèñóòñòâèåì ìîëåêóë ÔÊ, êîòîðûå ñóùåñòâåííî àêòèâèðóþò ôåðìåíò è ïîçâîëÿþò ïîääåðæèâàòü óðîâåíü ñèíòåçà îêèñëåííûõ ÏÍÆÊ.  òî æå âðåìÿ èçâåñòíî, ÷òî îäíà èç èçîôîðì ôîñôîëèïàçû Ä – ôåðìåíòà, ïðîäóêòîì êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ ÔÊ è ñóáñòðàò 5-ËÎ ñâîáîäíûå ÏÍÆÊ, òàêæå àêòèâíà ïðè ðÍ 4.5-5.0. Ñäâèã ëîêàëüíîãî çíà÷åíèÿ ðÍ â êèñëóþ ñòîðîíó îòíîñèòñÿ ê ñàìûì ðàííèì ñîáûòèÿì â ðàñòèòåëüíîé êëåòêå â îòâåò íà äåéñòâèå ýëèñèòîðîâ. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 141 Ëèïîêñèãåíàçà – àëëîñòåðè÷åñêèé ôåðìåíò, ïðîÿâëÿþùèé ïîëîæèòåëüíóþ êîîïåðàòèâíîñòü ïî ñóáñòðàòó. Ðàññ÷èòàííûå êîýôôèöèåíòû Õèëëà óêàçûâàþò íà òî, ÷òî ïðè ðÍ 5.0 ñ ôåðìåíòîì ñâÿçûâàåòñÿ äî øåñòè ìîëåêóë ñóáñòðàòà, òîãäà êàê ïðè ðÍ 6.9 – ÷åòûðå ìîëåêóëû.  ïðèñóòñòâèè 15-50 ìêÌ ÔÊ ïðîèñõîäèò çàìåùåíèå ýôôåêòîðîì îò òðåõ äî äâóõ ìîëåêóë ñóáñòðàòà â àëëîñòåðè÷åñêîì öåíòðå ôåðìåíòà.  ñëó÷àå íåäîñòàòêà ñóáñòðàòà (50 è 100 ìêÌ ËÊ) ôåðìåíò ïðîÿâëÿåò ïîëîæèòåëüíóþ êîîïåðàòèâíîñòü ïî ýôôåêòîðó, ñâÿçûâàÿ îò ÷åòûðåõ äî òðåõ ìîëåêóë ÔÊ. Àíàëîãè÷íî äëÿ ôîñôîëèïàçû Ä â ëèòåðàòóðå ïîêàçàíî àëëîñòåðè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå ÔÊ ñ ìîëåêóëîé ôåðìåíòà. Òàêæå îáíàðóæåíî, ÷òî 30-50 ìêÌ ÔÊ ñíèæàåò êîíöåíòðàöèþ ïîëóíàñûùåíèÿ ñóáñòðàòîì íà 40-60 %, ÷òî â íåêîòîðîé ñòåïåíè ñâèäåòåëüñòâóåò î ïîâûøåíèè ñðîäñòâà ñóáñòðàòà ê ôåðìåíòó â ïðèñóòñòâèè ôîñôîëèïèäà. Ïðîâåäåí ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç âëèÿíèÿ 4-ãèäðîêñè-ÒÅÌÐÎ – èíãèáèòîðà íåôåðìåíòàòèâíûõ ñâîáîäíîðàäèêàëüíûõ ðåàêöèé, íå âëèÿþùåãî íà ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû ôåðìåíòà è íå êîíêóðèðóþùåãî ñ ñóáñòðàòîì íà ñêîðîñòü îáðàçîâàíèÿ îêèñëåííûõ ïðîèçâîäíûõ ëèíîëåâîé êèñëîòû â îòñóòñòâèå è â ïðèñóòñòâèå ÔÊ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî óðîâåíü íåôåðìåíòàòèâíûõ ïðîöåññîâ, ñîïðîâîæäàþùèõ 5-ëèïîêñèãåíàçíîå îêèñëåíèå ÏÍÆÊ ïðè íåôèçèîëîãè÷åñêèõ çíà÷åíèÿõ ðÍ íà 20 % íèæå â ïðèñóòñòâèè ÔÊ. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ôîñôàòèäíàÿ êèñëîòà ñïîñîáíà íåïîñðåäñòâåííî âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ ìîëåêóëîé 5-ëèïîêñèãåíàçû â àëëîñòåðè÷åñêîì öåíòðå ôåðìåíòà. Ïðè íåäîñòàòêå ñóáñòðàòà è íåôèçèîëîãè÷åñêèõ çíà÷åíèÿõ ðÍ ÔÊ ñïîñîáíà èçìåíÿòü àêòèâíîñòü 5-ËÎ, ïîääåðæèâàÿ îïðåäåëåííûé óðîâåíü ëèïîêñèãåíàçíûõ ìåòàáîëèòîâ ïóòåì çàìåùåíèÿ ìîëåêóë ñóáñòðàòà â àëëîñòåðè÷åñêîì öåíòðå ôåðìåíòà è ïîâûøåíèÿ ñðîäñòâà ôåðìåíòà ê ñóáñòðàòó. Ïðèñóòñòâèå ìîëåêóë ôîñôîëèïèäà ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ óðîâíÿ ñïåöèôè÷åñêèõ ïðîäóêòîâ ëèïîêñèãåíàçíîé ðåàêöèè. Òàêèì îáðàçîì, ôîñôàòèäíàÿ êèñëîòà ìîæåò âûñòóïàòü íå òîëüêî êàê âòîðè÷íûé ìåññåíäæåð ïðè ïåðåäà÷å ñèãíàëà â êëåòêå, íî è íåïîñðåäñòâåííî âëèÿòü íà àêòèâíîñòü ôåðìåíòîâ ëèïèäíîãî ìåòàáîëèçìà â ðàñòèòåëüíîé êëåòêå. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 142 ИЗМЕНЕНИЯ В СОДЕРЖАНИИ ГИСТОНА Н1 ПРИ АПОПТОЗЕ У КОЛЕОПТИЛЕЙ ПШЕНИЦЫ, И МОЖЕТ ЛИ ОН ВЫЗЫВАТЬ ВЫХОД ЦИТОХРОМА C ИЗ МИТОХОНДРИЙ? Changes in histone h1 content in wheat coleoptiles on apoptosis; may h1 induce the cytochrome с escape from mitochondria? Т.А. Смирнова, Н.В. Лобышева, А.А. Тоньшин, Б.Ф. Ванюшин НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва Е-mail: vanyush@belozersky.msu.ru Ðàíåå ìû óñòàíîâèëè, ÷òî àïîïòîç â êîëåîïòèëÿõ ó ýòèîëèðîâàííûõ ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû ñîïðîâîæäàåòñÿ ñíèæåíèåì ñîäåðæàíèÿ ãèñòîíà Í1 è ÄÍÊ. Ïðè ýòîì îòíîøåíèå ãèñòîí Í1/ÄÍÊ óâåëè÷èâàëîñü ïðèìåðíî â äâà ðàçà.  òî æå âðåìÿ èçìåíåíèé â ñîîòíîøåíèè ïîäôðàêöèé ãèñòîíà Í1 â êîëåîïòèëå ïî ìåðå åãî ðàçâèòèÿ è ñòàðåíèÿ íå îáíàðóæåíî. Òå æå ÿâëåíèÿ íàáëþäàëè è â âûäåëåííîé èç êîëåîïòèëÿ ôðàêöèè, îáîãàùåííîé ÿäåðíûì ìàòåðèàëîì. Ñëåäîâàòåëüíî, îòìå÷åííîå ñíèæåíèå ñîäåðæàíèÿ ãèñòîíà Í1 ïðè íåèçìåííîñòè ñîñòàâà ïîäôðàêöèé õàðàêòåðèçóåò ñîñòîÿíèå ãèñòîíà Í1 â ÿäðàõ êëåòîê ðàçâèâàþùåãîñÿ è ñòàðåþùåãî êîëåîïòèëÿ. Èçâåñòíî, ÷òî ó æèâîòíûõ êàñêàä àïîïòîçíûõ ñîáûòèé ìîæåò ïðîèñõîäèòü â ðåçóëüòàòå âûõîäà èç ÿäðà â öèòîïëàçìó îäíîé èç ïîäôðàêöèé ãèñòîíà Í1, êîòîðàÿ âûçûâàåò âûáðîñ èç ìèòîõîäðèé (ÌÕ) öèòîõðîìà c. Ìû ïîïûòàëèñü âûÿñíèòü, ñïîñîáåí ëè ðàñòèòåëüíûé ãèñòîí Í1 âûçûâàòü âûõîä öèòîõðîìà c èç ÌÕ in vitro.  òåñòîâîé ñèñòåìå èñïîëüçîâàëè ñóììàðíûé ãèñòîí Í1, âûäåëåííûé èç ÷àñòè÷íî î÷èùåííûõ êëåòî÷íûõ ÿäåð êîëåîïòèëåé ýòèîëèðîâàííûõ ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû, êîòîðûé ïðåäñòàâëåí â SDS-ÝÔ øåñòüþ ïîäôðàêöèÿìè, è ÌÕ èç ñåðäöà êðûñû, ïîëó÷åííûå ñòàíäàðòíûì ìåòîäîì, îáåñïå÷èâàþùèì âûñîêóþ ñòåïåíü èíòàêòíîñòè ýòèõ îðãàíåëë. Äîáàâëåíèå ê êðûñèíûì ÌÕ ïøåíè÷íîãî ãèñòîíà Í1 â êîíöåíòðàöèè 10 è 50 ìêã íà 1 ìë íå âûçûâàëî äîñòîâåðíîãî âûõîäà öèòîõðîìà c â ñóñïåíçèè ÌÕ. Èññëåäîâàíèå ñîäåðæàíèÿ öèòîõðîìà c â ãîìîãåíàòàõ è íàäîñàäî÷íîé æèäêîñòè ïðîâîäèëè ïóòåì àíàëèçà äèôôåðåíöèàëüíûõ îïòè÷åñêèõ ñïåêòðîâ îêèñëåííîé ôîðìû öèòîõðîìîâ ïðîòèâ âîññòàíîâëåííîé. Êîëè÷åñòâî öèòîõðîìà c îòíîñèòåëüíî óðîâíÿ öèòîõðîìîâ b, ïðî÷íî ñâÿçàííûõ ñ âíóòðåííåé ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíîé, îñòàâàëîñü òàêèì æå, êàê è â êîíòðîëå. Ïðè ýòîì â íàäîñàäî÷íîé æèäêîñòè öèòîõðîì c íå îáíàðóæèâàëñÿ. Òàêèì îáðàçîì, ãèñòîí Í1 êîëåîïòèëåé ýòèîëèðîâàííûõ ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû, ïî-âèäèìîìó, íå âûçûâàåò âûõîäà öèòîõðîìà c èç æèâîòíûõ ÌÕ. Работа поддержана РФФИ (грант 05-04-48071). Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 143 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АНТЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ ФОТОСИНТЕЗА У СИНЕЗЕЛЕНЫХ, КРАСНЫХ, ПРОХЛОРОФИТНЫХ И КРИПТОФИТОВЫХ ВОДОРОСЛЕЙ С ФОТОСИСТЕМАМИ I И II Interaction of light-harvesting antenna with photosystems I and II in blue-green, red, prochlorophyte and cryptophyte algae И.Н. Стадничук1, В.А. Бойченко2 Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН, г. Москва 2 Институт фундаментальных проблем биологии РАН, г. Пущино E-mail: stadnichuk@mail.ru; boichev@mail.ru 1 Äâå ïèãìåíòíûå ñèñòåìû îêñèãåííûõ ôîòîñèíòåòèêîâ îáîçíà÷àþòñÿ êàê ôîòîñèñòåìà I è ôîòîñèñòåìà II. Ñîáñòâåííûå, íàçûâàåìûå òàêæå ÿäåðíûìè èëè êîðîâûìè, ïèãìåíò-áåëêîâûå êîìïëåêñû ôîòîñèñòåì ñîäåðæàò ðåàêöèîííûå öåíòðû è äåñÿòêè àíòåííûõ ìîëåêóë õëîðîôèëëà à. Ñîãëàñíî ðåíòãåíîñòðóêòóðíûì äàííûì, íà îäèí ðåàêöèîííûé öåíòð â ôîòîñèñòåìå II ïðèõîäèòñÿ 36-37 è â ôîòîñèñòåìå I – 96 õëîðîôèëëüíûõ ìîëåêóë. Äëÿ êîìïåíñàöèè ïî÷òè òðîåêðàòíîé ðàçíèöû â ñâåòîïîãëîùåíèè ôîòîñèñòåìà II, êàê äàâíî óñòàíîâëåíî, âçàèìîäåéñòâóåò ñ äîïîëíèòåëüíîé àíòåííîé, êîòîðàÿ ñîäåðæèò äîïîëíèòåëüíûå ïèãìåíòû ôîòîñèíòåçà è íå íåñåò ðåàêöèîííûõ öåíòðîâ. Ðàçëè÷àþò òðè ãðóïïû ôîòîñèíòåòèêîâ: 1) ñlorophyta – îðãàíèçìû ñ Õë a/b-ñîäåðæàùèì ïèãìåíò-áåëêîâûì êîìïëåêñîì, ê êîòîðûì îòíîñÿòñÿ âñå âûñøèå ðàñòåíèÿ, à òàêæå çåëåíûå, õàðîâûå è ýâãëåíîâûå âîäîðîñëè; 2) ñhromophyta îáëàäàþò Õë a/c-ïðîòåèíîì è âêëþ÷àþò â ñåáÿ áîëüøèíñòâî îòäåëîâ æãóòèêîâûõ ìèêðîâîäîðîñëåé è áóðûå ìàêðîâîäîðîñëè; 3) òðåòüÿ ãðóïïà ïî íàëè÷èþ ôèêîáèëèïðîòåèíîâ îáúåäèíÿåò êðàñíûå âîäîðîñëè, èëè áàãðÿíêè, è ñèíåçåëåíûå âîäîðîñëè (öèàíîáàêòåðèè). Îñîáíÿêîì ñòîÿò êðèïòîôèòîâûå âîäîðîñëè ñ äâîéíîé àíòåííîé èç ôèêîáèëèïðîòåèíîâ è Õë a/c-ïðîòåèíà.  õîäå ðàçëè÷íûõ èññëåäîâàíèé ñòàëè íàêàïëèâàòüñÿ ñâåäåíèÿ îá ó÷àñòèè äîïîëíèòåëüíîé àíòåííû â ôóíêöèîíèðîâàíèè ôîòîñèñòåìû I. Öåëü íàøåé ðàáîòû – èçó÷åíèå âçàèìîäåéñòâèÿ ñâåòîñîáèðàþùèõ àíòåíí ñ ôîòîñèñòåìàìè I è II ó êðàñíûõ, ñèíåçåëåíûõ è êðèïòîôèòîâûõ âîäîðîñëåé, îáúåäèíÿåìûõ ïðèñóòñòâèåì ôèêîáèëèïðîòåèíîâ. ×åòâåðòàÿ èññëåäîâàííàÿ ãðóïïà, ïðîõëîðîôèòû, ÿâëÿåòñÿ îñîáîé ðàçíîâèäíîñòüþ ñèíåçåëåíûõ âîäîðîñëåé, âìåñòî ôèêîáèëèïðîòåèíîâ, îáëàäàþùèõ Õë a/b-ïðîòåèíîì. Î ïðèíàäëåæíîñòè äîïîëíèòåëüíîé àíòåííû îïðåäåëåííîé ôîòîñèñòåìå ñóäèëè, âûÿâëÿÿ ñîîòâåòñòâóþùèå ïîëîñû ïèãìåíòîâ â ñïåêòðàõ äåéñòâèÿ. Ñïåêòð äåéñòâèÿ ôîòîñèñòåìû II ðåãèñòðèðîâàëè ïî ôîòîñèíòåòè÷åñêîìó âûäåëåíèþ êèñëîðîäà â îòâåò íà âñïûøêè ìî- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 144 íîõðîìàòè÷åñêîãî ñâåòà. Ñïåêòð äåéñòâèÿ ôîòîñèñòåìû I ðåãèñòðèðîâàëè àíàëîãè÷íî ïî ôîòîèíãèáèðîâàíèþ äûõàíèÿ èëè ôîòîñèíòåòè÷åñêîìó âûäåëåíèþ âîäîðîäà. ×èñëî àíòåííûõ ìîëåêóë ïèãìåíòîâ, ñâÿçàííûõ ñ îäíèì ðåàêöèîííûì öåíòðîì, îïðåäåëÿëè ïî ýôôåêòèâíîìó ñå÷åíèþ ôîòîðåàêöèè. Ñîîòíîøåíèå ôîòîñèñòåì I è II â ôîòîñèíòåòè÷åñêîì àïïàðàòå îïðåäåëÿëè ïî èíòåíñèâíîñòè ôîòîîòâåòà íà íàñûùàþùèå âñïûøêè ñâåòà èëè ñ ïîìîùüþ ìîäåëèðîâàíèÿ ñïåêòðà ïîãëîùåíèÿ êëåòîê ñóììîé ñïåêòðîâ äåéñòâèÿ. Êàê óñòàíîâëåíî, ïðè èçó÷åíèè îêîëî 20 ðàçëè÷íûõ âîäîðîñëåâûõ âèäîâ îáùåé çàêîíîìåðíîñòüþ ÿâëÿåòñÿ âçàèìîäåéñòâèå äîïîëíèòåëüíûõ àíòåíí ñ îáåèìè ôîòîñèñòåìàìè. Ôèêîáèëèñîìû â ñîñòàâå ñèíåçåëåíûõ è îäíîêëåòî÷íûõ êðàñíûõ âîäîðîñëåé, Õë a/bïðîòåèí ó ïðîõëîðîôèòíûõ âîäîðîñëåé è Õë a/c-ïðîòåèí – ó êðèïòîôèòîâûõ ïåðåäàþò ïîãëîùåííóþ ýíåðãèþ êàê ôîòîñèñòåìå I, òàê è ôîòîñèñòåìå II. Ìèãðàöèÿ ýíåðãèè îò àíòåííûõ êîìïëåêñîâ ê ôîòîñèñòåìå I ïðîèñõîäèò, íàèáîëåå âåðîÿòíî, íàïðÿìóþ, áåç ïðèâëå÷åíèÿ ìåõàíèçìà ñïèëëîâåðà. Ñîîòíîøåíèå âçàèìîäåéñòâóþùèõ àíòåííûõ êîìïëåêñîâ è ôîòîñèñòåì ïîëíîñòüþ ñîîòâåòñòâóåò èõ íàäìîëåêóëÿðíîìó ñòðîåíèþ. Òàê, ó ñèíåçåëåíûõ è êðàñíûõ âîäîðîñëåé ôèêîáèëèñîìû ñâÿçûâàþòñÿ ñ äèìåðàìè ôîòîñèñòåìû II è òðèìåðàìè ôîòîñèñòåìû I. Ó ïðîõëîðîôèòíûõ âîäîðîñëåé êàæäûé äèìåð ôîòîñèñòåìû II îêðóæåí â ïëîñêîñòè ôîòîñèíòåòè÷åñêîé ìåìáðàíû ñåìüþ ìåíüøèìè ïî ðàçìåðó êîìïëåêñàìè Õë a/b-ïðîòåèíà, à òðèìåðû ôîòîñèñòåìû I íàõîäÿòñÿ â îêðóæåíèè 18-òè Õë a/ b-ïðîòåèíîâ. Ëèøü ó êðèïòîôèòîâûõ âîäîðîñëåé ôèêîáèëèïðîòåèíû ïðèíàäëåæàò èñêëþ÷èòåëüíî ôîòîñèñòåìå II âñëåäñòâèå òîãî, ÷òî âìåñòî ôèêîáèëèñîì, èìåþùèõ ðàçìåðû, ñðàâíèìûå ñ ðàçìåðàìè êîìïëåêñîâ ôîòîñèñòåì I è II, ýòè áåëêè-ïèãìåíòû ñîáðàíû â ìåíüøèå ïî âåëè÷èíå ãåêñàìåðû, ïîçâîëÿþùèå «òî÷å÷íûì» îáðàçîì ñîåäèíÿòüñÿ ñ îäíîé èç ôîòîñèñòåì. Îäíàêî ó ôîòîñèñòåìû I êðèïòîôèòîâûõ âîäîðîñëåé ñîõðàíÿåòñÿ ñâÿçü ñ Õë a/c-ñâåòîñîáèðàþùèì êîìïëåêñîì. Îñîáåííîñòüþ âñåõ âîäîðîñëåé ÿâëÿåòñÿ ïðåîáëàäàíèå â ïèãìåíòíîì àïïàðàòå ôîòîñèñòåìû I, ÷üå ñîäåðæàíèå â òèëàêîèäàõ â äâà-ïÿòü ðàç ïðåâûøàåò êîëè÷åñòâî ôîòîñèñòåìû II. Èñêëþ÷èòü âçàèìîäåéñòâèå äîïîëíèòåëüíîé àíòåííû ñ ôîòîñèñòåìîé I èëè II óäàåòñÿ ëèøü â ìóòàíòíûõ îðãàíèçìàõ, ëèøåííûõ ðÿäà ïîëèïåïòèäîâ òîãî èëè èíîãî êîìëåêñà.  ýòèõ ñëó÷àÿõ â ïèãìåíòíîì àïïàðàòå êîìïåíñàòîðíî âîçðàñòàåò äîëÿ ôîòîñèñòåìû II, ïîñêîëüêó ïðè åå ìåíüøåé ñîáñòâåííîé àíòåííå îòñóòñòâèå âñïîìîãàòåëüíûõ ïèãìåíòîâ èëè îñëàáëåíèå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ íèìè â íàèáîëüøåé ñòåïåíè íàðóøàåò óñòàíîâèâøååñÿ ñîîòíîøåíèå â ñâåòîïîãëîùåíèè äâóõ ôîòîñèñòåì. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 145 АКТИВНОСТЬ КИСЛЫХ ФОСФАТАЗ КОРНЕЙ ПРОРОСТКОВ КОРОТКОСТЕБЕЛЬНЫХ СОРТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ФОСФОРНОГО ПИТАНИЯ Acid phosphatase activity of the semidwarf winter wheat seedlings roots depending on phosphorus nutrition level М.П. Стахив, В.В. Швартау Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, г. Kиев E-mail: schwartau@mail.ru, stahiv@ukr.net Îäíèì èç îñíîâíûõ ýòàïîâ ôîðìèðîâàíèÿ âûñîêèõ óðîæàåâ îçèìîé ïøåíèöû ÿâëÿåòñÿ ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè ïîñòóïëåíèÿ è âêëþ÷åíèÿ â ìåòàáîëèçì ýëåìåíòîâ ïèòàíèÿ. Äàííîå íàïðàâëåíèå ìàëî èññëåäîâàíî äëÿ ñîâðåìåííûõ êîðîòêîñòåáåëüíûõ ñîðòîâ îçèìîé ïøåíèöû. Ýòè ñîðòà çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàþò âûñîêîðîñëûå ïî óðîæàéíîñòè, òðåáîâàòåëüíû ê ðåæèìó îðîøåíèÿ è ýëåìåíòàì ïèòàíèÿ, îäíèì èç êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ ôîñôîð. Ñîäåðæàíèå ôîñôîðíûõ ñîåäèíåíèé â ïî÷âå âåñüìà âûñîêîå, íî êîíöåíòðàöèÿ äîñòóïíîãî äëÿ ðàñòåíèé îðòîôîñôàòà ðåäêî ïðåâûøàåò 1 ìêÌ. Èçâåñòíî, ÷òî òîëüêî 10-20 % ôîñôîðà èñïîëüçóåòñÿ ðàñòåíèÿìè â ïåðâûé ãîä ïîñëå âíåñåíèÿ óäîáðåíèé. Îñòàòîê ôîñôàòîâ ôèêñèðóåòñÿ ïî÷âàìè è ñî âðåìåíåì ñòàíîâèòñÿ íåäîñòóïíûì äëÿ ðàñòåíèé. Ñóùåñòâóåò âçàèìîñâÿçü ìåæäó óðîâíåì ôîñôàòàçíîé àêòèâíîñòè ðàñòåíèé è ýôôåêòèâíîñòüþ èñïîëüçîâàíèÿ ôîñôîðà èç ïî÷âû è óäîáðåíèé. Ôîñôàòàçíàÿ àêòèâíîñòü êîðíåé ïøåíèöû ìàëî çàâèñèò îò ñîäåðæàíèÿ ôîñôîðà èëè âîçðàñòàåò ïðè åãî íåäîñòàòêå â ïî÷âå. Ïîâûøåíèå äîç ôîñôîðíûõ óäîáðåíèé èíãèáèðóåò ôîñôàòàçíóþ àêòèâíîñòü, ÷òî ïðåïÿòñòâóåò äîñòèæåíèþ âûñîêèõ óðîâíåé óñâîåíèÿ è âêëþ÷åíèÿ â ìåòàáîëèçì ôîñôîðà èç îðãàíè÷åñêèõ è íåîðãàíè÷åñêèõ ýôèðîâ ðàñòåíèÿìè ïøåíèöû. Äàííûå ïî îïðåäåëåíèþ ôîñôàòàçíîé àêòèâíîñòè è ñïîñîáíîñòè êîðîòêîñòåáåëüíûõ ñîðòîâ îçèìîé ïøåíèöû ïîãëîùàòü ôîñôîð ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóþò. Ïîýòîìó öåëü íàøåé ðàáîòû – îïðåäåëåíèå àêòèâíîñòè êèñëûõ ôîñôàòàç êîðíåé ïðîðîñòêîâ êîðîòêîñòåáåëüíûõ ñîðòîâ îçèìîé ïøåíèöû â çàâèñèìîñòè îò óðîâíÿ îðòîôîñôàòà â ñðåäå âûðàùèâàíèÿ. Îáúåêòàìè èññëåäîâàíèé áûëè êîðîòêîñòåáåëüíûå ñîðòà îçèìîé ïøåíèöû Ñìóãëÿíêà, Êîëóìáèÿ, ñîçäàíûå â Èíñòèòóòå ôèçèîëîãèè ðàñòåíèé è ãåíåòèêè ÍÀÍ Óêðàèíû, à òàêæå âûñîêîðîñëûé Óêðàèíêà 0246. Ñåìåíà ïðîðàùèâàëè â óñëîâèÿõ âîäíîé êóëüòóðû íà ðàñòâîðå, ñîäåðæàùåì 10 ìÌ ÊÑl è 0.5 ìÌ CaCl2. Êîíöåíòðàöèþ îðòîôîñôàòà èçìåíÿëè îò 0 äî 10 ìÌ äîáàâëåíèåì ÊÍ 2ÐÎ4. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 146 ðÍ â ðàñòâîðå âûðàùèâàíèÿ ïîääåðæèâàëè íà óðîâíå 6.0.  êà÷åñòâå ñóáñòðàòà ôîñôàòàç èñïîëüçîâàëè ãåêñàãèäðàò äèíàòðèåâîé ñîëè r-íèòðîôåíèëôîñôàòà (ÍÔÔ). Ðåêöèþ ïî îïðåäåëåíèþ ôîñôàòàçíîé àêòèâíîñòè ïðîâîäèëè íà âîäÿíîé áàíå ïðè 25 °Ñ. Îïòè÷åñêóþ ïëîòíîñòü ðàñòâîðîâ îïðåäåëÿëè ïðè äëèíå âîëíû 405 íì. Ïîâòîðíîñòü îïûòîâ øåñòèêðàòíàÿ. Ïðè èññëåäîâàíèè îñîáåííîñòåé ôîñôîðíîãî ïèòàíèÿ ïðîðîñòêîâ êîðîòêîñòåáåëüíûõ è âûñîêîðîñëîãî ñîðòîâ îçèìîé ïøåíèöû âûÿâëåíà ðàçíèöà â èõ ðåàêöèè íà ïîâûøåíèå ôîíà ôîñôîðíîãî ïèòàíèÿ. Óðîâåíü ôîñôîðà âûøå 10 ìêÌ âûçûâàë óãíåòåíèå ðîñòîâûõ ïðîöåññîâ íà ðàííèõ ýòàïàõ ðàçâèòèÿ ïøåíèöû âûñîêîðîñëîãî ñîðòà. Äëÿ êîðîòêîñòåáåëüíûõ ñîðòîâ óñòàíîâëåíî óâåëè÷åíèå íàêîïëåíèÿ ìàññû ñóõîãî âåùåñòâà êîðíÿìè ïðîðîñòêîâ ïðè ïîâûøåíèè ôîíà ôîñôîðíîãî ïèòàíèÿ. Ïîêàçàíî, ÷òî ïðè ïðîðàùèâàíèè ñåìÿí íà êîíòðîëüíîì ðàñòâîðå (10 ìÌ ÊÑl + 0.5 ìÌ CaCl2) ó êîðîòêîñòåáåëüíûõ ñîðòîâ îçèìîé ïøåíèöû àêòèâíîñòü êèñëûõ ôîñôàòàç êîðíåé ïðîðîñòêîâ ïîâûøàåòñÿ ïðè óâåëè÷åíèè ôîñôîðíîãî ïèòàíèÿ.  òî æå âðåìÿ äëÿ âûñîêîðîñëîãî ñîðòà óðîâåíü îðòîôîñôàòà â ñðåäå âûðàùèâàíèÿ äîñòîâåðíî íå âëèÿë íà àêòèâíîñòü ôåðìåíòîâ. Îòëè÷èÿ â èíäóêöèè êèñëûõ ôîñôàòàç áîëåå ÷åòêî ïðîÿâëÿëèñü ïðè ïðîðàùèâàíèè ñåìÿí íà êîíòðîëüíîì ðàñòâîðå ñ ïîñëåäóþùåé èíêóáàöèåé íà ïðîòÿæåíèè ñóòîê íà ñðåäàõ ñ îðòîôîñôàòîì (10 ìêÌ – 10 ìÌ). Åñëè íà ñðåäå áåç ôîñôîðà óðîâåíü àêòèâíîñòè êèñëûõ ôîñôàòàç êîðíåé ñîñòàâèë 7.4-7.5 ìêÌ ãåêñàãèäðàòà äèíàòðèåâîé ñîëè (ÍÔÔ)´ìèí–1´ã–1 ìàññû ñûðîãî âåùåñòâà, òî ïðè ïðîðàùèâàíèè ïðîðîñòêîâ êîðîòêîñòåáåëüíûõ ñîðòîâ íà ðàñòâîðàõ ñ óðîâíåì ôîñôîðà îò 10 ìêÌ äî 10 ìÌ óðîâåíü ôåðìåíòàòèâíîé àêòèâíîñòè óâåëè÷èâàëñÿ â 2.8-2.9 ðàçà. Äàííàÿ çàâèñèìîñòü ñîâïàäàåò ñ èçìåíåíèÿìè â ñîäåðæàíèè ñóõèõ âåùåñòâ ïðîðîñòêîâ ïðè ðàçíûõ óðîâíÿõ ôîñôîðíîãî ïèòàíèÿ. Î÷åâèäíî, ÷òî ïðîðîñòêè êîðîòêîñòåáåëüíûõ ñîðòîâ ìîãóò ðàñòè íà áîëåå âûñîêèõ êîíöåíòðàöèÿõ ôîñôîðà â ñðåäå âûðàùèâàíèÿ. Âíåñåíèå ðàçíûõ äîç îðòîôîñôàòà íå ïðèâîäèëî ê èçìåíåíèÿì ôåðìåíòàòèâíîé àêòèâíîñòè ó âûñîêîðîñëîãî ñîðòà Óêðàèíêà 0246 â îòëè÷èå îò êîðîòêîñòåáåëüíûõ ñîðòîâ. Ïîëó÷åííûå äàííûå ñâèäåòåëüñòâóþò î âîçìîæíîñòè è öåëåñîîáðàçíîñòè ñîçäàíèÿ âûñîêèõ óäåëüíûõ êîíöåíòðàöèé ôîñôîðà äëÿ ïèòàíèÿ êîðîòêîñòåáåëüíûõ ñîðòîâ îçèìîé ïøåíèöû è ÿâëÿþòñÿ îáîñíîâàíèåì äëÿ ðàçðàáîòêè ñïåöèàëèçèðîâàííûõ óäîáðåíèé. Ïîâûøåííûå òðåáîâàíèÿ ê óñëîâèÿì ôîñôîðíîãî ïèòàíèÿ ìîãóò èìåòü çíà÷åíèå äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ âûñîêîãî è êà÷åñòâåííîãî óðîæàÿ. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 147 РОЛЬ ЦИТОСКЕЛЕТА И СИГНАЛЬНЫХ СИСТЕМ В РЕГУЛЯЦИИ АКТИВНОСТИ ЛЕКТИНОВ ПРИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОМ И ГОРМОНАЛЬНОМ ВОЗДЕЙСТВИЯХ Regulation of lectin activity by cytoskeleton and signal pathways under low temperature and hormones О.А. Тимофеева, Ю.Ю. Чулкова, Л.Д. Гараева, И.А. Коваль, М.А. Московкина, Л.П. Хохлова Казанский государственный университет, г. Казань Е-mail: Olga.Timofeeva@ksu.ru Èçó÷àëîñü âëèÿíèå íèçêèõ òåìïåðàòóð íà àêòèâíîñòü ëåêòèíîâ ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû. Ïîêàçàíî, ÷òî ñóùåñòâóåò ïðÿìàÿ çàâèñèìîñòü ìåæäó àêòèâíîñòüþ ëåêòèíîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè è ñòåïåíüþ ìîðîçîóñòîé÷èâîñòè èññëåäîâàííûõ ñîðòîâ îçèìîé ïøåíèöû. Îáíàðóæåííàÿ ôàçíîñòü êðèâûõ, îòðàæàþùèõ èçìåíåíèÿ àêòèâíîñòè ëåêòèíîâ, ñâèäåòåëüñòâóåò îá èõ ó÷àñòèè â ôîðìèðîâàíèè ñòðåññîâîãî ñîñòîÿíèÿ èëè íåñïåöèôè÷åñêîãî àäàïòàöèîííîãî ñèíäðîìà êëåòî÷íîé ñèñòåìû. Óñòàíîâëåíî, ÷òî äëÿ ëåêòèíîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè õàðàêòåðíà áîëåå áûñòðàÿ ðåàêöèÿ íà õîëîäîâîå âîçäåéñòâèå ïî ñðàâíåíèþ ñ ðàñòâîðèìûìè ëåêòèíàìè. Èññëåäîâàíèÿ ïî âûÿñíåíèþ ìåõàíèçìîâ ðåãóëÿöèè àêòèâíîñòè ëåêòèíîâ ñ ó÷àñòèåì ýëåìåíòîâ öèòîñêåëåòà ïîêàçàëè, ÷òî îáðàáîòêà ðàñòåíèé îçèìîé ïøåíèöû èíãèáèòîðàìè ïîëèìåðèçàöèè öèòîñêåëåòà (îðèçàëèíîì, 10 ìÌ; öèòîõàëàçèíîì Á, 10 ìÌ) ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ àêòèâíîñòè ëåêòèíîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè, à îáðàáîòêà öèòîñêåëåò-ñòàáèëèçèðóþùèì ïðåïàðàòîì äèìåòèëñóëüôîêñèäîì âûçûâàåò åå óìåíüøåíèå. Ïîëó÷åííûå äàííûå óêàçûâàþò íà çàâèñèìîñòü àêòèâíîñòè ëåêòèíîâ îò ñòðóêòóðíîé öåëîñòíîñòè öèòîñêåëåòà. Îáíàðóæåíî ñîðòîñïåöèôè÷íîå âëèÿíèå íèçêîòåìïåðàòóðíîãî çàêàëèâàíèÿ è ÀÁÊ íà öèòîñêåëåò-èíäóöèðîâàííûå èçìåíåíèÿ àêòèâíîñòè ëåêòèíîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè îçèìîé ïøåíèöû, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü ó÷àñòèå ïîâåðõíîñòíîãî àïïàðàòà ðàñòèòåëüíîé êëåòêè â òðàíñäóêöèè ãîðìîíàëüíîãî è íèçêîòåìïåðàòóðíîãî ñèãíàëîâ. Âïîëíå âîçìîæíî, ÷òî íàáëþäàåìûå èçìåíåíèÿ àêòèâíîñòè ëåêòèíîâ â ïðîöåññå íèçêîòåìïåðàòóðíîé àäàïòàöèè ñâÿçàíû ñ ïðîöåññàìè ñáîðêè è ðàçáîðêè ìèêðîòðóáî÷åê. Ïðè äåéñòâèè ìîäèôèêàòîðîâ ñèãíàëüíûõ ñèñòåì àêòèâíîñòü ëåêòèíîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè èçìåíÿëàñü ïðÿìî ïðîòèâîïîëîæíûì îáðàçîì. Òàê, áëîêàòîð êàëüöèåâûõ êàíàëîâ âåðàïàìèë óâåëè÷èâàë àêòèâíîñòü ëåêòèíîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè â íåçàêàëåííûõ ðàñòåíèÿõ, à èíãèáèòîð ôîñôîäèýñòåðàçû öÀÌÔ òðåíòàë óìåíüøàë. Ïðè Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 148 ãèïîòåðìèè âåðàïàìèë ïåðâîíà÷àëüíî óñèëèâàë îòâåòíóþ ðåàêöèþ ëåêòèíîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè, à òðåíòàë îñëàáëÿë. Ñðåäè âîçìîæíûõ ìåõàíèçìîâ ðåãóëÿöèè ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòè öèòîñêåëåòà âàæíîå ìåñòî îòâîäèòñÿ ïðîöåññàì ôîñôîðèëèðîâàíèÿ-äåôîñôîðèëèðîâàíèÿ öèòîñêåëåòíûõ áåëêîâ, îñóùåñòâëÿåìûõ ïðè ó÷àñòèè ñèãíàëüíûõ ñèñòåì, â ÷àñòíîñòè, êàëüöèåâîé. Âïîëíå âîçìîæíî, ÷òî óâåëè÷åíèå èëè óìåíüøåíèå ïåðâîãî ïèêà àêòèâíîñòè ëåêòèíîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè ñâÿçàíî ñ óñèëåíèåì èëè çàìåäëåíèåì ïðîöåññîâ äåïîëèìåðèçàöèè öèòîñêåëåòíûõ áåëêîâ ïîä âëèÿíèåì âåðàïàìèëà èëè òðåíòàëà ñîîòâåòñòâåííî. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííûå äàííûå ñâèäåòåëüñòâóþò î âàæíîé ðîëè ñèãíàëüíûõ ñèñòåì, òàêèõ êàê êàëüöèåâàÿ è àäåíèëàòöèêëàçíàÿ, â ðåãóëÿöèè àêòèâíîñòè ëåêòèíîâ. Ïðè ýòîì èõ âëèÿíèå íà àêòèâíîñòü ëåêòèíîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè ìîæåò áûòü îïîñðåäîâàíî ñîñòîÿíèåì öèòîñêåëåòà. Êëåòî÷íàÿ ñòåíêà ðàñòåíèé, ÿâëÿÿñü ìåòàáîëè÷åñêè àêòèâíûì è äèíàìè÷íûì êîìïàðòìåíòîì, âîâëåêàåòñÿ â ðåàêöèþ ôîðìèðîâàíèÿ ìîðîçîóñòîé÷èâîãî ñîñòîÿíèÿ îçèìûõ ðàñòåíèé.  õîäå õîëîäîâîãî çàêàëèâàíèÿ âî âíåêëåòî÷íîì ìàòðèêñå ðàñòåíèé óâåëè÷èâàåòñÿ ñîäåðæàíèå ýêñòåíñèíà, àêòèâèðóåòñÿ ðÿä ôåðìåíòîâ, èçìåíÿåòñÿ åå áåëêîâûé ñîñòàâ. Íàáëþäàåìûå íàìè ñîðòîñïåöèôè÷åñêèå êîëè÷åñòâåííûå è êà÷åñòâåííûå èçìåíåíèÿ ëåêòèíîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè ïðè íà÷àëüíîì âîçäåéñòâèè ãèïîòåðìèè ïîçâîëÿþò ïðåäïîëîæèòü èõ âàæíóþ ðîëü â òðàíñäóêöèè ñèãíàëà. Îáíàðóæåííûå â ñïåêòðå ëåêòèíîâ êëåòî÷íûõ ñòåíîê àðàáèíîãàëàêòàíîâûå áåëêè ÿâëÿþòñÿ îäíîâðåìåííî àäãåçèâíûìè è ñèãíàëüíûìè ìîëåêóëàìè. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî îíè ìîãóò âûñòóïàòü â êà÷åñòâå ìîëåêóë, ñâÿçûâàþùèõ öèòîñêåëåò è êëåòî÷íóþ ñòåíêó ðàñòåíèé. Èçâåñòíî, ÷òî öèòîñêåëåò ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç ïåðâè÷íûõ «ìèøåíåé» äåéñòâèÿ íèçêèõ òåìïåðàòóð. Òàê, êðàòêîâðåìåííàÿ ðàçáîðêà òóáóëèíîâûõ è àêòèíîâûõ ôèëàìåíòîâ íåîáõîäèìà äëÿ ðàçâèòèÿ àäàïòàöèè è ïîâûøåíèÿ òåðìîðåçèñòåíòíîñòè ðàñòåíèé. Âåðîÿòíî, ïîÿâëåíèå è/èëè ìîäèôèêàöèÿ ëåêòèíîâ êëåòî÷íûõ ñòåíîê, â òîì ÷èñëå è àðàáèíîãàëàêòàíîâûõ áåëêîâ, ïîä âëèÿíèåì íèçêèõ òåìïåðàòóð ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ òðàíñìåìáðàííûõ âçàèìîäåéñòâèé â ñèñòåìå êëåòî÷íàÿ ñòåíêà – ïëàçìàëåììà – öèòîñêåëåò.  ðåçóëüòàòå ïîâûøàåòñÿ äèíàìè÷åñêàÿ íåñòàáèëüíîñòü ìèêðîòðóáî÷åê è ìèêðîôèëàìåíòîâ, ÷òî çàïóñêàåò êàñêàä îòâåòíûõ ðåàêöèé, îáåñïå÷èâàþùèõ ñêîîðäèíèðîâàííîå ôóíêöèîíèðîâàíèå çàùèòíî-ïðèñïîñîáèòåëüíûõ ñèñòåì â êëåòêàõ è ôîðìèðîâàíèå ìîðîçîóñòîé÷èâîñòè ðàñòåíèé. Íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ïðåäïîëàãàåòñÿ ñõåìà ó÷àñòèÿ ëåêòèíîâ êëåòî÷íîé ñòåíêè â èíäóêöèè ïðîöåññîâ íèçêîòåìïåðàòóðíîé àäàïòàöèè ðàñòåíèé. Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 149 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ МОРФОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ХЛОРОПЛАСТОВ И МИТОХОНДРИЙ КУЛЬТУРНОЙ И ДИКОРАСТУЩЕЙ ФОРМ ПОДСОЛНЕЧНИКА (HELIANTHUS ANNUUS L.) Comparative ultra-structural analysis of chloroplastes and mithohondrion in cultural and wild-growing forms in sunflower ( Helianthus annuus L.) Г.М. Федоренко1, Н.С. Колоколова2, А.В. Усатов2 Южный научный центр РАН, г. Ростов-на-Дону E-mail: gfedorenko@mail.ru 2 Научно-исследовательский институт биологии Южного федерального университета, г. Ростов-на-Дону E-mail: usatova@mail.ru 1 Äèêîðàñòóùèå âèäû ñ/õ ðàñòåíèé ïî ñðàâíåíèþ ñ èõ êóëüòóðíûìè ôîðìàìè, êàê ïðàâèëî, îáëàäàþò ïîâûøåííîé óñòîé÷èâîñòüþ ê äåéñòâèþ ýêñòðåìàëüíûõ ôàêòîðîâ ñðåäû â ðåçóëüòàòå òîãî, ÷òî ÿâëÿþòñÿ íîñèòåëÿìè ãåííûõ êîìïëåêñîâ, êîàäàïòèðîâàííûõ äëèòåëüíûì åñòåñòâåííûì îòáîðîì.  ñâÿçè ñ ýòèì îäíèì èç âîçìîæíûõ ïîäõîäîâ â èññëåäîâàíèè êëåòî÷íûõ ìåõàíèçìîâ óñòîé÷èâîñòè ìîæåò ñòàòü àíàëèç îñîáåííîñòåé òîíêîé ñòðóêòóðû êëåòî÷íûõ îðãàíåëë ýòèõ ôîðì. Îáúåêòîì èññëåäîâàíèÿ ñëóæèëè ðàñòåíèÿ äèêîðàñòóùåé è êóëüòóðíîé ôîðì ïîäñîëíå÷íèêà Helianthus annuus L., âûðàùåííûå â ïîëåâûõ óñëîâèÿõ.  ôàçó áóòîíèçàöèè ðàñòåíèé â êëåòêàõ ëèñòîâîé ïàðåíõèìû êîëè÷åñòâåííî îöåíèâàëè ñòðóêòóðíûå õàðàêòåðèñòèêè îñíîâíûõ ýíåðãîîáðàçóþùèõ îðãàíåëë – ïëàñòèä è ìèòîõîíäðèé, íàèáîëåå ïîëíî îòðàæàþùèå óðîâåíü èõ ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòè: ïëîùàäü ñðåçà îðãàíåëë, ïëîùàäü ñðåçà âíóòðåííèõ ìåìáðàí, ÷èñëî ìèòîõîíäðèàëüíûõ êðèñò, ÷èñëî òèëàêîèäîâ â ãðàíàõ è äð. Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ýëåêòðîííîãðàìì êëåòî÷íûõ îðãàíåëë äèêîðàñòóùåé è êóëüòóðíîé ôîðì âûÿâèë äîñòîâåðíûå ðàçëè÷èÿ óëüòðàñòðóêòóðíûõ ïîêàçàòåëåé. Ýòè ðàçëè÷èÿ ñâèäåòåëüñòâóþò î áîëåå âûñîêîì óðîâíå ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòè õëîðîïëàñòîâ êóëüòóðíîé ôîðìû. Òàê, ïî ñðàâíåíèþ ñ äèêîðàñòóùåé ôîðìîé, ïðè áîëüøåé îáùåé ïëîùàäè îðãàíåëëû, îòíîñèòåëüíàÿ ïëîùàäü ñðåçà âíóòðåííèõ ìåìáðàí áûëà ñóùåñòâåííî âûøå – áîëåå ÷åì íà 30 %.  ñîîòâåòñòâèè ñ óðîâíåì ôîðìèðîâàíèÿ âíóòðåííèõ ìåìáðàí ñîäåðæàíèå õëîðîôèëëîâ â ëèñòüÿõ ó êóëüòóðíîé ôîðìû áûëî òàêæå áîëüøå, ÷åì ó äèêîðàñòóùåé. Íàïðîòèâ, âûÿâëåííûå ðàçëè÷èÿ ñòðóêòóðíûõ ïàðàìåòðîâ ìèòîõîíäðèé ñâèäåòåëüñòâóþò î áîëåå âûñîêîé èíòåíñèâíîñòè ïðîöåññîâ àýðîáíîãî äûõàíèÿ, ïðîòåêàþùèõ â êëåòî÷íûõ îðãàíåëëàõ äèêîðàñòóùèõ ðàñòåíèé (îòíîøåíèå ïëîùàäè êðèñò ê îáùåé ïëîùàäè îðãàíåëëû ïî÷òè â äâà ðàçà ïðåâûøàåò ýòîò ïîêàçàòåëü êóëüòóð- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 150 íîé ôîðìû). Ñîïîñòàâëåíèå ïîëó÷åííûõ äàííûõ ïðåäïîëàãàåò íàëè÷èå ðåöèïðîêíîé çàâèñèìîñòè ìåæäó óðîâíåì ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòè ïëàñòèä è ìèòîõîíäðèé èññëåäóåìûõ ôîðì: âûñîêîìó óðîâíþ ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòè õëîðîïëàñòîâ êóëüòóðíîé ôîðìû ïîäñîëíå÷íèêà ñîîòâåòñòâóåò áîëåå íèçêèé óðîâåíü äûõàòåëüíîé àêòèâíîñòè ìèòîõîíäðèé è, íàîáîðîò, îòíîñèòåëüíî íèçêîìó óðîâíþ ôîòîñèíòåòè÷åñêîé àêòèâíîñòè õëîðîïëàñòîâ äèêîðàñòóùåé ôîðìû ñîîòâåòñòâóþò ìèòîõîíäðèè ñ âûñîêèì óðîâíåì àýðîáíîãî îêèñëåíèÿ äûõàòåëüíûõ ñóáñòðàòîâ. Áèîëîãè÷åñêèé ñìûñë òàêîé ðåöèïðîêíîé çàâèñèìîñòè î÷åâèäåí, åñëè ïðåäïîëîæèòü, ÷òî (÷ðåçìåðíî) ôîòîñèíòåòè÷åñêè àêòèâíûå õëîðîïëàñòû êóëüòóðíûõ ðàñòåíèé (êàê ðåçóëüòàò èñêóññòâåííîãî îòáîðà) ìîãóò âûçûâàòü ó íèõ ñîñòîÿíèå «áèîòè÷åñêîãî ñòðåññà». Ïî ñîâðåìåííûì ïðåäñòàâëåíèÿì â óñëîâèÿõ ñòðåññà ïîâûøàåòñÿ âåðîÿòíîñòü ïîâðåæäåíèÿ êëåòî÷íûõ ñòðóêòóð àêòèâíûìè ôîðìàìè êèñëîðîäà (ÀÔÊ). Äëÿ óìåíüøåíèÿ äåñòðóêòèâíîãî äåéñòâèÿ ÀÔÊ â êëåòêå ñóùåñòâóåò ìíîãîóðîâíåâàÿ ñèñòåìà çàùèòíûõ ìåõàíèçìîâ. Îäíèì èç ýòèõ óðîâíåé çàùèòû ìîæåò áûòü ñíèæåíèå èíòåíñèâíîñòè äûõàíèÿ â ìèòîõîíäðèÿõ êëåòîê ëèñòîâîé ïàðåíõèìû ðàñòåíèé, óìåíüøàþùåå ãåíåðàöèþ ÀÔÊ ýòèìè îðãàíåëëàìè (÷òî ìîæåò ÿâëÿòüñÿ âàæíûì óñëîâèåì íîðìàëèçàöèè ìåòàáîëèçìà êóëüòóðíûõ ôîðì).  ñâîþ î÷åðåäü, ìåíåå àêòèâíûì â ôóíêöèîíàëüíîì îòíîøåíèè õëîðîïëàñòàì äèêîðàñòóùåé ôîðìû ñîîòâåòñòâóþò ìèòîõîíäðèè ñ âûñîêèì óðîâíåì àýðîáíîãî äûõàíèÿ (ðåçóëüòàò åñòåñòâåííîãî îòáîðà). Ýòî ñîîòâåòñòâèå ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê âàæíûé ýëåìåíò ðåàêöèè äèêîðàñòóùåé ôîðìû ïîäñîëíå÷íèêà íà âîçìîæíîå äåéñòâèå ðàçëè÷íûõ íåáëàãîïðèÿòíûõ ôàêòîðîâ âíåøíåé ñðåäû. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 06-04-96754. РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ВНЕШНЕЙ РОТЕНОН-НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ NADHДЕГИДРОГЕНАЗЫ ТОМАТА КРАСНЫМ СВЕТОМ Regulation of tomato external rotenone-insensitive NADH-dehydrogenase activity by red light О.Ю. Фоменко, Е.А. Воронцова, В.Н. Попов Воронежский государственный университет, г. Воронеж Е-mail: fomenych2001@mail.ru  äûõàòåëüíîé öåïè ðàñòèòåëüíûõ ìèòîõîíäðèé NAD(P)H îêèñëÿåòñÿ çà ñ÷åò ôóíêöèîíèðîâàíèÿ êàê ìèíèìóì òðåõ ðàçëè÷íûõ ôåðìåíòîâ. Âíóòðèìèòîõîíäðèàëüíûé NADH îêèñëÿåòñÿ êîìïëåêñîì I, à òàêæå ðîòåíîí-íå÷óâñòâèòåëüíîé NADH-äåãèäðîãåíàçîé, ôóíêöèîíèðîâàíèå êîòîðîé íå ñîïðÿæåíî ñ ãåíåðèðîâàíèåì Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 151 òðàíñìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà. Êðîìå òîãî, âîçìîæíî ïðÿìîå îêèñëåíèå öèòîçîëüíîãî NAD(P)H çà ñ÷åò ðàáîòû âíåøíèõ NAD(P)Häåãèäðîãåíàç, ëîêàëèçîâàííûõ íà âíåøíåé ñòîðîíå âíóòðåííåé ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíû. Äàííûå ôåðìåíòû íåñîïðÿæåííîãî äûõàíèÿ èãðàþò âàæíóþ ðîëü â ñíèæåíèè âíóòðèêëåòî÷íîé êîíöåíòðàöèè êèñëîðîäà, ïðåîäîëåíèÿ ñèòóàöèè overflow è â ïîääåðæàíèè æèçíåäåÿòåëüíîñòè ðàñòèòåëüíîé êëåòêè ïðè ïîâðåæäåíèÿõ êîìïëåêñà IÝÒÖ. Òàêèì îáðàçîì, ïðåäñòàâëÿåòñÿ èíòåðåñíûì âîïðîñ î ìåõàíèçìàõ ðåãóëÿöèè èõ àêòèâíîñòè. Ñóùåñòâóþò ìíîãî÷èñëåííûå äàííûå î òîì, ÷òî êðàñíûé ñâåò ñïîñîáåí îêàçûâàòü èíãèáèðóþùåå èëè ñòèìóëèðóþùåå äåéñòâèå íà àêòèâíîñòü ôåðìåíòîâ. Ðåãóëèðóþùåå äåéñòâèå êðàñíîãî ñâåòà îïîñðåäóåòñÿ ÷åðåç ñèñòåìó ôèòîõðîìîâ. Íàìè áûëî ïðåäïîëîæåíî, ÷òî ðåãóëÿöèÿ àêòèâíîñòè ðîòåíîí-íå÷óâñòâèòåëüíûõ NADHäåãèäðîãåíàç ìîæåò òàêæå îñóùåñòâëÿòüñÿ ÷åðåç ñèñòåìó ôèòîõðîìîâ. Öåëü äàííîé ðàáîòû – èçó÷åíèå âëèÿíèÿ ñâåòà ñ ðàçëè÷íûìè ñïåêòðàëüíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè íà àêòèâíîñòü âíåøíåé ðîòåíîí-íå÷óâñòâèòåëüíîé NADHäåãèäðîãåíàçû çåëåíûõ ëèñòüåâ òîìàòà. Îïûòíûå ðàñòåíèÿ èíêóáèðîâàëèñü 24 ÷àñà â òåìíîòå, à çàòåì ïîäâåðãàëèñü 15-ìèíóòíîìó îáëó÷åíèþ ñâåòîì ðàçëè÷íûõ äëèí âîëí.  êà÷åñòâå êîíòðîëüíûõ îáúåêòîâ èñïîëüçîâàëèñü ðàñòåíèÿ òîìàòà, ïîäâåðãíóòûå 24-÷àñîâîé èíêóáàöèè â òåìíîòå. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ÷åðåç 24 ÷àñà ïîñëå îáëó÷åíèÿ ðàñòåíèé òîìàòà êðàñíûì ñâåòîì (l = 660 íì) ñ èíòåíñèâíîñòüþ 0.044 Äæ/ì2∙ñ àêòèâíîñòü âíåøíåé ðîòåíîí-íå÷óâñòâèòåëüíîé âîçðàñòàëà â 1.8 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì. Çíà÷èòåëüíîå óâåëè÷åíèå àêòèâíîñòè â äàííûõ óñëîâèÿõ ïîçâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü ó÷àñòèå ôèòîõðîìíîé ñèñòåìû â ðåãóëÿöèè àêòèâíîñòè èññëåäóåìîãî ôåðìåíòà. Äîïîëíèòåëüíûì äîêàçàòåëüñòâîì â ïîëüçó ó÷àñòèÿ ôèòîõðîìíîé ñèñòåìû â ðåãóëÿöèè àêòèâíîñòè ôåðìåíòîâ àëüòåðíàòèâíîãî ïóòè îêèñëåíèÿ NADH ñëóæèò òîò ôàêò, ÷òî ïîñëåäóþùåå îáëó÷åíèå îïûòíûõ ðàñòåíèé äàëüíèì êðàñíûì ñâåòîì (l = 730 íì) ñ èíòåíñèâíîñòüþ 0.044 Äæ/ì2∙ñ ïðèâîäèëî ê ñíÿòèþ ýôôåêòà, âûçâàííîãî êðàñíûì ñâåòîì. Ïðè ýòîì íàáëþäàëîñü ïàäåíèå àêòèâíîñòè âíåøíèõ NADHäåãèäðîãåíàç âïëîòü äî óðîâíÿ êîíòðîëÿ. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ïðè îáëó÷åíèè ðàñòåíèé äàëüíèì êðàñíûì ñâåòîì àêòèâíàÿ ôîðìà ôèòîõðîìà ïåðåâîäèòñÿ â íåàêòèâíóþ ôîðìó, íå îêàçûâàþùóþ ôèçèîëîãè÷åñêîãî ýôôåêòà. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííûå äàííûå ïîçâîëÿþò ïðåäïîëîæèòü ó÷àñòèå ôèòîõðîìíîé ñèñòåìû â ðåãóëÿöèè àêòèâíîñòè âíåøíåé ðîòåíîí-íå÷óâñòâèòåëüíîé NADHäåãèäðîãåíàçû òîìàòà. Ôèçèîëîãè÷åñêàÿ ðîëü òàêîé ðåãóëÿöèè ìîæåò çàêëþ÷àòüñÿ â óâåëè÷åíèè åå àêòèâíîñòè â äíåâíîå âðåìÿ ñóòîê, ò.å. â ïåðèîä, êîãäà íàèáîëåå âåðîÿòíî âîçíèêíîâåíèå ñèòóàöèè overflow èç-çà èíòåíñèâíî Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 152 ïðîòåêàþùåãî ïðîöåññà ôîòîñèíòåçà. Работа частично подержана грантами РФФИ и Президента России для молодых докторов наук. РОЛЬ ФОСФАТИДИЛХОЛИНА И ФОСФАТИДИЛИНОЗИТА В ЛИПОКСИГЕНАЗНОМ КАТАЛИЗЕ Role of phosphatidylcholine and phosphatidyl inositol in the lipoxygenase catalysis А.И. Харитоненко, О.В. Харченко Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, г. Киев E-mail: anna@bpci.kiev.ua Îáðàçîâàíèå ãèäðîïåðîêñèäîâ ïîëèíåíàñûùåííûõ æèðíûõ êèñëîò, êàòàëèçèðóåìîå ëèïîêñèãåíàçàìè (ËÎ) (ëèíîëåàò:êèñëîðîä îêñèäîðåäóêòàçû ÊÔ 1.13.11.12), ÿâëÿåòñÿ êëþ÷åâîé ðåàêöèåé ôåðìåíòàòèâíîãî êàñêàäà, ïðîäóêòû êîòîðîãî îáåñïå÷èâàþò çàùèòíóþ ðåàêöèþ ðàñòèòåëüíîãî îðãàíèçìà íà äåéñòâèå áèîòè÷åñêèõ è àáèîòè÷åñêèõ ñòðåññîâ; èíèöèèðóþò ïðîöåññû ñòàðåíèÿ êëåòêè è ðàííèå ñòàäèè àïîïòîçà. Îñíîâíàÿ ÷àñòü ñóáñòðàòà ðåàêöèè ëîêàëèçîâàíà â ñîñòàâå ìåìáðàííûõ ñòðóêòóð, ýòàï òðàíñëîêàöèè ôåðìåíòà èç öèòîçîëüíîé ôðàêöèè íà ïîâåðõíîñòü ìåìáðàíû è âçàèìîäåéñòâèå ñ åå ñòðóêòóðíûìè ýëåìåíòàìè èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå â ðåãóëÿöèè óðîâíÿ ëèïîêñèãåíàçíîé àêòèâíîñòè. Ðàíåå áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ðàñïðîñòðàíåííûå ôîñôîëèïèäû (ÔË) – ôîñôàòèäèëõîëèí (ÔÕ) è ôîñôàòèäèëèíîçèò (ÔÈ) â êîíöåíòðàöèÿõ 0.005-0.3 ìÌ èçìåíÿþò ñòàöèîíàðíóþ ñêîðîñòü îêèñëåíèÿ ëèíîëåâîé êèñëîòû (Ñ18:2) â ïðèñóòñòâèè 5-ËÎ èç êëóáíåé êàðòîôåëÿ â ñòîðîíó óìåíüøåíèÿ è óâåëè÷åíèÿ ñîîòâåòñòâåííî. Öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû – èçó÷åíèå ìåõàíèçìà âëèÿíèÿ ÔË íà ñêîðîñòü ëèïîêñèãåíàçíîãî îêèñëåíèÿ ëèíîëåâîé êèñëîòû â ìèöåëëÿðíîé ñèñòåìå, îáðàçîâàííîé íåèîííûì äåòåðãåíòîì Lubrol PX. ÔÈ è ÔÕ â èññëåäóåìûõ êîíöåíòðàöèÿõ íåñóùåñòâåííî èçìåíÿëè çíà÷åíèÿ ïîâåðõíîñòíîãî ïîòåíöèàëà ìèöåëëû è çíà÷åíèÿ ðÍ ìèöåëÿðíîé ïîâåðõíîñòè. 5-ËÎ áûëà âûäåëåíà èç êëóáíåé êàðòîôåëÿ ñîðòà Ëóãîâñêàÿ è î÷èùåíà ïî ñõåìå, ñîñòîÿùåé èç âûñàëèâàíèÿ 25-50 % ñóëüôàòîì àììîíèÿ, äèàëèçà, èîíîîáìåííîé õðîìàòîãðàôèè (ÄÅÀÅ-öåëëþëîçà, ðÍ 7.5) è ãèäðîôîáíîé õðîìàòîãðàôèè (áóòèë-ñåôàðîçà, ðÍ 7.5). Èññëåäóåìûå ÔË â êîíöåíòðàöèè 0.1 ìÌ âûçûâàëè èçìåíåíèå ñèãìîèäíîé ôîðìû çàâèñèìîñòè ñòàöèîíàðíîé ñêîðîñòè ðåàêöèè îò êîíöåíòðàöèè ñóáñòðàòà, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î íåïîñðåäñòâåííîì âëèÿíèè äàííûõ ñîåäèíåíèé íà ìåõàíèçì ëèïîêñèãåíàçíîãî êàòàëèçà. Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 153 êèíåòè÷åñêèõ êîíñòàíò, ðàññ÷èòàííûõ ïî óðàâíåíèþ Õèëëà, ïîêàçàë, ÷òî ÔÕ ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ, à ÔÈ – ê óâåëè÷åíèþ ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòè îêèñëåíèÿ ëèíîëåâîé êèñëîòû. Ïðèñóòñòâèå ÔË â äâà ðàçà óâåëè÷èâàåò çíà÷åíèå ñóáñòðàòíîé êîíñòàíòû è óìåíüøàåò êîëè÷åñòâî ìîëåêóë ñóáñòðàòà, ñâÿçàíûõ ñ 5-ËÎ ñ ÷åòûðåõ äî äâóõ, ÷òî ïîçâîëÿåò ãîâîðèòü îá àëëîñòåðè÷åñêîì ìåõàíèçìå ðåãóëÿöèè 5-ëèïîêñèãåíàçíîãî êàòàëèçà äàííûìè ôîñôîëèïèäàìè. Ïîäîáíûé òèï ðåãóëÿöèè, îñíîâàííûé íà ëèïèä-áåëêîâûõ âçàèìîäåéñòâèÿõ, ïîçâîëÿåò ïîääåðæèâàòü ïîñòîÿííûé óðîâåíü àêòèâíîñòè êëþ÷åâûõ ôåðìåíòîâ ìåòàáîëèçìà ðàñòåíèé ïðè èçìåíÿþùèõñÿ êîíöåíòðàöèÿõ ñóáñòðàòà. КИНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИНОЛЕВОГО СПИРТА В ПРИСУТСТВИИ 5-ЛИПОКСИГЕНАЗЫ ИЗ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ (SOLANUM TUBEROSUM L.) Kinetic pecularities of enzymatic oxidation of linoleic alcohol in the presence of 5-lipoxygenase from potato tubers ( Solanum tuberosum L.) О.В. Харченко, М.Г. Казачков, Т.Д. Скатерная, А.И. Харитоненко, В.Н. Копич Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, г. Киев E-mail: olga@bpci.kiev.ua Îäíîé èç ãðóïï ôåðìåíòîâ, èãðàþùèõ ñóùåñòâåííóþ ðîëü â ðåãóëÿöèè ôèçèîëîãè÷åñêèõ ôóíêöèé ðàñòåíèé, ÿâëÿþòñÿ ëèïîêñèãåíàçû (ÊÔ 1.13.11.12). Ëèïîêñèãåíàçíûå ìåòàáîëèòû ó÷àñòâóþò â ðåãóëÿöèè ðîñòà, äèôôåðåíöèàöèè, ôîðìèðîâàíèè ãåíåðàòèâíûõ îðãàíîâ, ðåàêöèÿõ èììóíèòåòà ðàñòåíèé. Ñóáñòðàòàìè ëèïîêñèãåíàçíîé ðåàêöèè ÿâëÿþòñÿ ëèíîëåâàÿ, ëèíîëåíîâàÿ, gëèíîëåíîâàÿ êèñëîòû. Íàìè ïðîâåäåíî èññëåäîâàíèå àýðîáíîãî îêèñëåíèÿ ëèíîëåâîãî ñïèðòà, êàòàëèçèðóåìîãî 5-ëèïîêñèãåíàçîé èç êëóáíåé êàðòîôåëÿ. Îáíàðóæåíî, ÷òî â ìèöåëëÿðíîé ñèñòåìå, ñîñòîÿùåé èç íåèîííîãî äåòåðãåíòà ëóáðîëà ÐÕ è ëèíîëåâîãî ñïèðòà, íàáëþäàþòñÿ äâà ðÍ îïòèìóìà ëèïîêñèãåíàçíîé àêòèâíîñòè – 3.8 è 6.5. Ðàññ÷èòàííûå ïî óðàâíåíèþ V st=Vst1/(1+[H+]/K2+K1/ [H+])+Vst2/(1+[H+]/K4+K3/[H+]) çíà÷åíèÿ V st1, Vst2 ñîîòâåòñòâåííî ñîñòàâèëè 4.71 è 2.67 îïò. åä. 235/ìèí., à pÊ1, pÊ2, pÊ3 è pÊ4 – 2.75, 4.86, 5.57 è 7.48. ðÍ îïòèìóì 6.5 ÿâëÿåòñÿ ñòàíäàðòíûì äëÿ 5-ëèïîêñèãåíàç, çíà÷åíèå æå ïåðâîãî ðÍ îïòèìóìà – 3.8 íåîáû÷íî äëÿ ýòèõ ôåðìåíòîâ è ìîæåò áûòü îáúÿñíåíî íàëè÷èåì èçëèøêà ïðîòîíîâ, êîìïåíñèðóþùåãî îòñóòñòâèå êàðáîêñèëüíîé ãðóïïû â ìîëåêóëå ñóáñòðàòà. Äîáàâëåíèå â ðåàêöèîííóþ ñðåäó ñ ðÍ 6.3 äîäåöèëñóëüôàòà íàòðèÿ (ÄÄÑ) â äèàïàçîíå êîíöåíòðàöèé 0.0050.15 ìÌ ñóùåñòâåííî ïîâûøàåò ñòàöèîíàðíóþ ñêîðîñòü ðåàêöèè Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 154 îêèñëåíèÿ ëèíîëåâîãî ñïèðòà (ìàêñèìàëüíàÿ ñòåïåíü àêòèâàöèè 200 ðàç). Ïîêàçàíî, ÷òî 5-ëèïîêñèãåíàçà ïðîÿâëÿåò ïîëîæèòåëüíóþ êîîïåðàòèâíîñòü ïî ñóáñòðàòó – ëèíîëåâîìó ñïèðòó. Ïðè ïîñòåïåííîì ïîâûøåíèè êîíöåíòðàöèè ÄÄÑ ïðîèñõîäèò çàìåùåíèå ñóáñòðàòà â àëëîñòåðè÷åñêîì öåíòðå ôåðìåíòà ìîëåêóëàìè àêòèâàòîðà, ñ ôåðìåíòîì ñâÿçûâàåòñÿ îò òðåõ äî äâóõ ìîëåêóë ëèíîëåâîãî ñïèðòà. Àêòèâèðóþùèé ýôôåêò íà 5-ëèïîêñèãåíàçó â ðåàêöèè îêèñëåíèÿ ëèíîëåâîãî ñïèðòà îêàçûâàåò è ïðèðîäíîå àìôèôèëüíîå ñîåäèíåíèå – ôîñôàòèäíàÿ êèñëîòà.  ïðèñóòñòâèè 50 ìêÌ ôîñôàòèäíîé êèñëîòû ñòàöèîíàðíàÿ ñêîðîñòü ðåàêöèè 5-ëèïîêñèãåíàçíîãî îêèñëåíèÿ ëèíîëåâîãî ñïèðòà ïðè ðÍ 3.8 óâåëè÷èâàåòñÿ â ñåìü ðàç. Äîáàâëåíèå â ðåàêöèîííóþ ñðåäó ñ ðÍ 6.3 ôîñôàòèäíîé êèñëîòû â êîíöåíòðàöèè 120 ìêÌ òàêæå ïðèâîäèò ê øåñòèêðàòíîìó ïîâûøåíèþ àêòèâíîñòè 5-ëèïîêñèãåíàçû. Ñèíòåçèðîâàííûé íàìè ïðîäóêò 5-ëèïîêñèãåíàçíîãî îêèñëåíèÿ ëèíîëåâîãî ñïèðòà - 9(S)-ãèäðîïåðîêñè-10Å,12Z-îêòàäèåí-1-îë â êîíöåíòðàöèè 25 ìêÌ ñíèæàë â äâà ðàçà ñòàöèîíàðíóþ ñêîðîñòü ðåàêöèè îêèñëåíèÿ ëèíîëåâîé êèñëîòû, êàòàëèçèðóåìîé 5-ëèïîêñèãåíàçîé, à òàêæå óìåíüøàë ëàã-ïåðèîä êèíåòè÷åñêîé êðèâîé ñ 4.5 äî 0.5 ìèí. è îêàçûâàë èíãèáèðóþùåå âëèÿíèå íà àêòèâíîñòü ãèäðîïåðîêñèäëèàçû èç êëóáíåé êàðòîôåëÿ â ðåàêöèÿõ ïðåâðàùåíèÿ 9- è 13ãèäðîïåðîêñèäîâ ëèíîëåâîé êèñëîòû. Òàêèì îáðàçîì, óñòàíîâëåííàÿ íàìè âîçìîæíîñòü ôåðìåíòàòèâíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ íåîáû÷íûõ ïðàêòè÷åñêè íåðàñòâîðèìûõ ñóáñòðàòîâ â ïðèñóòñòâèè íå òîëüêî ñèíòåòè÷åñêèõ (ÄÄÑ), íî è ïðèðîäíûõ àìôèôèëüíûõ ñîåäèíåíèé (ôîñôàòèäíàÿ êèñëîòà), îòêðûâàåò ïåðñïåêòèâû â ïîèñêå íîâûõ ëèïîêñèãåíàçíûõ ìåòàáîëèòîâ â ðàñòåíèÿõ è èçó÷åíèè èõ êàê ïîòåíöèàëüíûõ áèîðåãóëÿòîðîâ ëèïèäíîé ïðèðîäû, ñèíòåçèðîâàííûõ ñ ó÷àñòèåì ëèïîêñèãåíàç. ИММУНОЦИТОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ ИНФЕКЦИОННОЙ НИТИ У ГОРОХА ПОСЕВНОГО (PISUM SATIVUM L.) Immunocytochemical analysis of infection thread development in pea (Pisum sativum L.) А.В. Ходоренко 1, В.Е. Цыганов1, А.Ю. Борисов1, N.J. Brewin 2, И.А. Тихонович1 1 Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии, г. Санкт-Петербург E-mail: anna_khodorenko@arriam.spb.ru 2 John Innes Centre, Norwich Ðàçâèòèå áîáîâî-ðèçîáèàëüíîãî ñèìáèîçà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîâîêóïíîñòü äâóõ ïðîöåññîâ – ïîñòðîåíèå êîìïàðòìåíòîâ, ñîäåðæàùèõ êëåòêè ðèçîáèé (ìåæêëåòî÷íûå èíôåêöèîííûå íèòè, âíóò- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 155 ðèêëåòî÷íûå ñèìáèîñîìû) è îðãàíîãåíåç êëóáåíüêà. Êîëîíèçàöèÿ êîðíåé ðàñòåíèé ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå ôîðìèðîâàíèÿ òðàíñêëåòî÷íîé òóííåëåïîäîáíîé ñòðóêòóðû, íàçûâàåìîé èíôåêöèîííîé íèòüþ, êîòîðàÿ ðàñòåò ÷åðåç öèòîïëàçìó êëåòêè â ðåçóëüòàòå ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ìàòåðèàëà ïåðâè÷íîé êëåòî÷íîé ñòåíêè. Ïîâåðõíîñòü ñèìáèîòè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ñëóæèò ôèçè÷åñêîé òî÷êîé êîíòàêòà ìåæäó ìèêðîñèìáèîíòîì è õîçÿèíîì âî âðåìÿ ñîâìåñòèìîé èíôåêöèè, à íà ïîçäíèõ ñòàäèÿõ èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îáìåíà ïèòàòåëüíûìè âåùåñòâàìè è äðóãèìè ìîëåêóëàìè ìåæäó îáîèìè ïàðòíåðàìè. Âî âðåìÿ ðàçâèòèÿ ñèìáèîçà ïîâåðõíîñòíûå êîìïîíåíòû ðàñòåíèÿ è ðèçîáèé ïîäâåðãàþòñÿ çíà÷èòåëüíûì èçìåíåíèÿì, îáåñïå÷èâàþùèì ìîëåêóëÿðíîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó ñèìáèîòè÷åñêèìè ïàðòíåðàìè. Ñî ñòîðîíû áàêòåðèàëüíûõ êëåòîê áîëüøóþ ðîëü â íîðìàëüíîì ðàçâèòèè êëóáåíüêà èãðàþò áàêòåðèàëüíûå ýêçî- è ëèïîïîëèñàõàðèäû. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïîâåðõíîñòü âçàèìîäåéñòâèÿ õîçÿèíà ñîñòàâëÿþò ïëàçìàòè÷åñêàÿ ìåìáðàíà ðàñòèòåëüíîé êëåòêè, êëåòî÷íàÿ ñòåíêà è ìàòåðèàë âíåêëåòî÷íîãî ìàòðèêñà, â êîòîðûé çàêëþ÷åíû áàêòåðèàëüíûå êëåòêè.  íàñòîÿùåì èññëåäîâàíèè áûëà èñïîëüçîâàíà ñåðèÿ îäèíî÷íûõ è äâîéíûõ ìóòàíòîâ ãîðîõà (Pisum sativum L.), íåñïîñîáíûõ ôèêñèðîâàòü àòìîñôåðíûé àçîò, áëîêèðîâàííûõ íà ðàçëè÷íûõ ñòàäèÿõ ðàçâèòèÿ èíôåêöèîííîé íèòè, à òàêæå èõ ðîäèòåëüñêèå ëèíèè: SGE (ä.ò.), SGEFix--1 (sym40), SGEFix--2 (sym33), RBT3 (sym33, sym40), RBT4 (sym33, sym42), Finale (ä.ò.), RisFixV (sym42). Âî âñåõ ýêñïåðèìåíòàõ ðàñòåíèÿ áûëè èíîêóëèðîâàíû øòàììîì 3841 Rhizobium leguminosarum bv. viciae. Êëóáåíüêè ãîðîõà áûëè ñîáðàíû è èññëåäîâàíû ñ ïîìîùüþ ñâåòîâîé, ôëóîðåñöåíòíîé, êîíôîêàëüíîé è òðàíñìèññèîííîé ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè. Áûëà ïðîâåäåíà èììóíîëîêàëèçàöèÿ àðàáèíîãàëàêòàí ïðîòåèíîâ-ýêñòåíçèíîâ (ÀÃÏ), ïåêòèíîâ ïåðâè÷íîé êëåòî÷íîé ñòåíêè è áàêòåðèàëüíûõ ëèïîïîëèñàõàðèäîâ øòàììà 3841 Rhizobium leguminosarum bv. viciae. Ó ìóòàíòîâ SGEFix--1 (sym40) è SGEFix--2 (sym33) âûÿâëåíî óâåëè÷åíèå ñèíòåçà ÀÃÏ â ìåæêëåòî÷íîì ïðîñòðàíñòâå. Ó ìóòàíòà ïî ãåíó sym42 îòìå÷åíî óñèëåíèå çàùèòíûõ ðåàêöèé â âèäå ñèíòåçà êàëëîçû âîêðóã èíôåêöèîííûõ íèòåé è èíôèöèðîâàííûõ êëåòîê è ïåêòèíîâûõ âåùåñòâ âîêðóã ñòàðåþùèõ áàêòåðîèäîâ â èíôèöèðîâàííûõ êëåòêàõ êëóáåíüêîâ. Òàêèì îáðàçîì, áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ìóòàöèÿ â ãåíå sym42 çàïóñêàåò çàùèòíûå ðåàêöèè ðàñòåíèÿ â îòâåò íà èíôåêöèþ êëóáåíüêîâûìè áàêòåðèÿìè, ïðèâîäÿùèå ê ôîðìèðîâàíèþ àíîìàëüíî óòîëùåííûõ ñòåíîê çà ñ÷åò îòëîæåíèÿ êàëëîçû. Ðàíåå ïîäîáíîå ïðîÿâëåíèå çàùèòíûõ ðåàêöèé íå áûëî îïèñàíî íè äëÿ îäíîãî èç ñèìáèîòè÷åñêèõ ìóòàíòîâ áîáîâûõ ðàñòåíèé. Ïðè ïðîâåäåíèè äàííîãî èññëåäîâàíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ìó- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 156 òàöèîííîãî ïîäõîäà äîêàçàíà âàæíàÿ ðîëü ïåðåêèñè âîäîðîäà â ðàçâèòèè èíôåêöèîííîãî ïðîöåññà â ñèìáèîòè÷åñêîì êëóáåíüêå ãîðîõà, à òàêæå â õîäå ñòàðåíèÿ ñèìáèîòè÷åñêîãî êëóáåíüêà. Ïîêàçàíî ýïèñòàòèðîâàíèå ìóòàíòíîé àëëåëè ãåíà sym33 íàä ìóòàíòíîé àëëåëüþ ãåíà sym40 â îòíîøåíèè ïðèçíàêà ëîêàëèçàöèè ïåðåêèñè âîäîðîäà â ñèìáèîòè÷åñêîì êëóáåíüêå.  òî æå âðåìÿ âûÿâëåíî âçàèìîäåéñòâèå ìóòàíòíûõ àëëåëåé ãåíîâ sym33 è sym42 â îòíîøåíèè ïðèçíàêà ëîêàëèçàöèè ïåðåêèñè âîäîðîäà â ñèìáèîòè÷åñêîì êëóáåíüêå, ïðèâîäÿùåå ê íîâîîáðàçîâàíèþ ôåíîòèïà. Àíàëèç ìóòàíòíûõ ôåíîòèïîâ îäèíî÷íîãî ìóòàíòà SGEFix --2 è äâîéíîãî ìóòàíòà RBT3, äëÿ êîòîðûõ õàðàêòåðíî îòñóòñòâèå ýíäîöèòîçà áàêòåðèé èç èíôåêöèîííûõ íèòåé â öèòîïëàçìó ðàñòèòåëüíîé êëåòêè, ïîçâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü âîçìîæíóþ íîâóþ âàæíóþ ôóíêöèþ ïåðåêèñè âîäîðîäà â ðàçâèòèè ñèìáèîòè÷åñêèõ êëóáåíüêîâ – â ïðîöåññå ýíäîöèòîçà. Ïðèñóòñòâèå ïåðåêèñè âîäîðîäà ó äâîéíîãî ìóòàíòà RBT4, äëÿ êîòîðîãî òàêæå õàðàêòåðíî îòñóòñòâèå ýíäîöèòîçà áàêòåðèé, ìîæíî îáúÿñíèòü âëèÿíèåì âòîðîé ìóòàöèè â ãåíå sym42, âûçûâàþùåé ïîâûøåííûé óðîâåíü ïåðåêèñè âîäîðîäà, âñëåäñòâèå àêòèâàöèè çàùèòíûõ ðåàêöèé ðàñòåíèÿ â îòâåò íà èíôåêöèþ êëóáåíüêîâûìè áàêòåðèÿìè. Работа была поддержана ИНТАС (YSF 04-83-3196), Федеральным агентством по науке (РИ-19.0/002/140) и РФФИ (05-04-49105-а). ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ГОРОХА ПОСЕВНОГО (PISUM SATIVUM L.) И ЕГО СИМБИОТИЧЕСКИХ СИСТЕМ К КАДМИЮ Genetic analysis of garden pea (Pisum sativum L.) tolerance and its symbiotic systems to cadmium В.Е. Цыганов1, А.И. Жернаков 1, А.В. Ходоренко 1, А.А. Белимов1, В.А. Сафронова1, А.Ю. Борисов1, K.-J. Dietz 3, F. Baluška 2, И.А. Тихонович1 1 Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии, г. Санкт-Петербург E-mail: viktor_tsyganov@arriam.spb.ru 2 Bonn University 3 Bielefeld University Êàäìèé, çà ðåäêèì èñêëþ÷åíèåì, òîêñè÷åí äëÿ âñåõ æèâûõ îðãàíèçìîâ. Ó ðàñòåíèé îí âûçûâàåò èíãèáèðîâàíèå ðîñòà ñòåáëåé è êîðíÿ, íåêðîçû è õëîðîçû. Äàííûå ýôôåêòû îáúÿñíÿþòñÿ âëèÿíèåì êàäìèÿ íà ìíîãî÷èñëåííûå áèîõèìè÷åñêèå è ôèçèîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû. Íà êëåòî÷íîì óðîâíå êàäìèé âûçûâàåò íåêîòîðûå ñòðóêòóðíûå èçìåíåíèÿ ó ðàñòåíèé. Îí âëèÿåò òàêæå è íà ñèìáèîòè÷åñêèå âçàèìîäåéñòâèÿ ðàñòåíèé. Òàê áûëî ïîêàçàíî, ÷òî îáðà- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 157 áîòêè êàäìèåì âåäóò ê ñíèæåíèþ óðîâíÿ àçîòôèêñàöèè è àññèìèëÿöèè àììîíèÿ â êëóáåíüêàõ ñîè, à òàêæå ïðåæäåâðåìåííîìó ñòàðåíèþ, âûçâàííîìó, ïî-âèäèìîìó, îêèñëèòåëüíûì ñòðåññîì. Ìèêîðèçíûå àññîöèàöèè ñïîñîáíû ñíèæàòü ïîñëåäñòâèÿ êàäìèåâîãî ñòðåññà äëÿ ðàñòåíèé.  òî æå âðåìÿ ïðèñóòñòâèå êàäìèÿ ìîæåò ñíèæàòü èëè çàäåðæèâàòü êîëîíèçàöèþ êîðíåé ìèêîðèçíûìè ãðèáàìè. Ïîêàçàíî, ÷òî óñòîé÷èâîñòü ðàñòåíèé ê íåìó îïðåäåëÿåòñÿ ãåíåòè÷åñêè. Ïðè ýòîì îíà çàâèñèò îò âçàèìîñâÿçàííîé öåïè ôèçèîëîãè÷åñêèõ è ìîëåêóëÿðíûõ ìåõàíèçìîâ, êîòîðûå âêëþ÷àþò ïîãëîùåíèå è àêêóìóëÿöèþ êàäìèÿ ïîñðåäñòâîì ñâÿçûâàíèÿ ñ âíåêëåòî÷íûìè ýêñóäàòàìè, êëåòî÷íîé ñòåíêîé, îáðàçîâàíèå êîìïëåêñíûõ èîíîâ âíóòðè êëåòêè ñ îðãàíè÷åñêèìè êèñëîòàìè, àìèíîêèñëîòàìè, ôèòîõåëàòèíàìè è èõ òðàíñïîðò â âàêóîëè, èíäóêöèþ áèîõèìè÷åñêèõ ñòðåññîâûõ îòâåòíûõ ðåàêöèé, òàêèõ êàê èíäóêöèþ àíòèîêñèäàíòíûõ ôåðìåíòîâ. Íåäàâíî â ÃÍÓ ÂÍÈÈ ñåëüñêîõîçÿéñòâåííîé ìèêðîáèîëîãèè c ïîìîùüþ õèìè÷åñêîãî ìóòàãåíåçà (ñ èñïîëüçîâàíèåì ýòèëìåòàíñóëüôîíàòà (ÝÌÑ)) ïîëó÷åí ìóòàíò ãîðîõà SGECdt, õàðàêòåðèçóþùèéñÿ ïîâûøåííûìè àêêóìóëÿöèåé êàäìèÿ â òêàíÿõ ðàñòåíèÿ è óñòîé÷èâîñòüþ ê òîêñè÷íûì êîíöåíòðàöèÿì êàäìèÿ. Îí ÿâëÿåòñÿ ïåðâûì ìóòàíòîì âûñøèõ ðàñòåíèé, õàðàêòåðèçóþùèìñÿ ïîâûøåííîé óñòîé÷èâîñòüþ ê êàäìèþ. Äàííûé ìóòàíò ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé óíèêàëüíóþ ìîäåëü äëÿ èçó÷åíèÿ ìîëåêóëÿðíî-ãåíåòè÷åñêèõ è êëåòî÷íûõ ìåõàíèçìîâ óñòîé÷èâîñòè âûñøèõ ðàñòåíèé ê êàäìèþ. Òîò ôàêò, ÷òî îí ïîëó÷åí íà áîáîâîì ðàñòåíèè, äåëàåò òàêæå âîçìîæíûì èçó÷åíèå âëèÿíèÿ êàäìèÿ íà ðàçâèòèå ñèìáèîòè÷åñêèõ ñèñòåì, ôîðìèðóåìûõ ðàñòåíèåì (àðáóñêóëÿðíàÿ ìèêîðèçà è àçîòôèêñèðóþùèå êëóáåíüêè). Ïîêàçàíî, ÷òî ó ìóòàíòà ñíèæåíà, ïî ñðàâíåíèþ ñ èñõîäíîé ëèíèåé, ñòåïåíü èíäóêöèè êàäìèåì àêòèâíîñòè íåêîòîðûõ ôåðìåíòîâ, èíäóöèðóþùèõñÿ ïîä âëèÿíèåì ñòðåññà, à òàêæå ñèíòåçà ôèòîõåëàòèíîâ è ãëóòàòèîíà.  òî æå âðåìÿ âûÿâëåíî, ÷òî ìóòàíò ñïîñîáåí íå òîëüêî ïîääåðæèâàòü ñâîé ðîñò íà òîêñè÷íûõ êîíöåíòðàöèÿõ êàäìèÿ, íî è ïîääåðæèâàòü, â îòëè÷èå îò èñõîäíîé ëèíèè, ãîìåîñòàç íåêîòîðûõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, îñîáåííî äâóõâàëåíòíûõ ìåòàëëîâ: êàëüöèÿ, ìàãíèÿ, ìàðãàíöà. Òàêæå ïîêàçàíî, ÷òî ìóòàíò SGECd t õàðàêòåðèçóåòñÿ ñïîñîáíîñòüþ ïîääåðæèâàòü îðãàíèçàöèþ ìèòîòè÷åñêèõ è êîðòèêàëüíûõ ìèêðîòðóáî÷åê íà êîíöåíòðàöèÿõ Cd, âûçûâàþùèõ ñåðüåçíûå íàðóøåíèÿ â èõ îðãàíèçàöèè ó ðàñòåíèé èñõîäíîé ëèíèè SGE. Äîêàçàíî, ÷òî ìóòàíò, â îòëè÷èå îò èñõîäíîé ëèíèè, ñîõðàíÿåò ñïîñîáíîñòü ôîðìèðîâàòü ñèìáèîòè÷åñêèå êëóáåíüêè íà áîëåå âûñîêèõ êîíöåíòðàöèÿõ êàäìèÿ.  òî æå âðåìÿ ïîêàçàíî, ÷òî ìóòàíò õàðàêòåðèçóåòñÿ ñíèæåííûì óðîâíåì ìèêîðèçàöèè, ïî ñðàâíåíèþ ñ èñõîäíîé ëèíèåé, â êîíòðîëüíîì âàðèàíòå áåç êàä- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 158 ìèÿ.  óñëîâèÿõ æå êàäìèåâîãî ñòðåññà ñòåïåíü ñíèæåíèÿ óðîâíÿ ìèêîðèçàöèè, ïî ñðàâíåíèþ ñ âàðèàíòîì áåç êàäìèÿ, áûëà íèæå ó ìóòàíòíîé ëèíèè. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû êðàéíå âàæíû äëÿ ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ, ïîñêîëüêó ÿâëÿþòñÿ òåîðåòè÷åñêîé áàçîé äëÿ ñîçäàíèÿ ðàñòèòåëüíî-ìèêðîáíûõ ñèñòåì äëÿ ôèòîðåìåäèàöèè ïî÷â, çàãðÿçíåííûõ êàäìèåì. Работа была финансово поддержана Администрацией Санкт-Петербурга (PD04-1/4-230, PD06-1.4-210), ИНТАС (01-2170 PC 2001, YSF 04-83-3143). ЛАТЕРАЛЬНАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ АКВАПОРИНОВ PIP-ТИПА В ПЛАЗМАЛЕММЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК Lateral heteroheinity of the pip-aquaporin in plant cell plasmalemma Т.А. Шевырева, И.М. Жесткова, М.С. Трофимова Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва E-mail: pmembrane@ippras.ru Ñîãëàñíî ñîâðåìåííûì ïðåäñòàâëåíèÿì, ñòðóêòóðà áèîëîãè÷åñêèõ ìåìáðàí âêëþ÷àåò äîìåíû, îòëè÷àþùèåñÿ ïî ñîñòàâó è ôèçèêî-õèìè÷åñêèì ñâîéñòâàì. Ïðèìåðàìè òàêèõ äîìåíîâ ìîãóò ñëóæèòü òàê íàçûâàåìûå «ðàôòû». Èç-çà âûñîêîãî ñîäåðæàíèÿ â íèõ ñòåðèíîâ, ãëèêîñôèíãîëèïèäîâ è ëèïèäîâ ñ íàñûùåííûìè æèðíûìè êèñëîòàìè «ðàôòû» õàðàêòåðèçóþòñÿ áîëåå ïëîòíîé óïàêîâêîé ëèïèäíûõ ìîëåêóë ïî ñðàâíåíèþ ñ îêðóæàþùèìè èõ ó÷àñòêàìè ìåìáðàí. Êðîìå ñïåöèôè÷åñêîãî ëèïèäíîãî ñîñòàâà, ýòè ìåìáðàííûå äîìåíû õàðàêòåðèçóþòñÿ è îïðåäåëåííûì áåëêîâûì ïðîôèëåì.  «ðàôòàõ» ïëàçìàòè÷åñêèõ ìåìáðàí ðàñòåíèé èäåíòèôèöèðîâàíû ÀÒÔàçû P- è V-òèïà, ïðîòåèíêèíàçû, ìîíîìåðíûå è ãåòåðîìåðíûå G-áåëêè, b-òóáóëèí, áåëêè 14-3-3 ñåìåéñòâà, àêâàïîðèíû PIP-òèïà è äð. Ïîêàçàíî, ÷òî âñòðàèâàíèå â ìåìáðàíó èëè äåñîðáöèÿ èç íåå ñîïðîâîæäàåòñÿ èçìåíåíèåì àêòèâíîñòè íåêîòîðûõ ïðîòåèíêèíàç è G-áåëêîâ. Êðîìå òîãî, óñòàíîâëåíî, ÷òî îòäåëüíûå ìåìáðàííûå äîìåíû ìîãóò âçàèìîäåéñòâîâàòü ìåæäó ñîáîé ñ îáðàçîâàíèåì êëàñòåðîâ áîëüøèõ ðàçìåðîâ, ÷òî ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê îäèí èç ìåõàíèçìîâ ðåãóëÿöèè àêòèâíîñòè áåëêîâ, âêëþ÷åííûõ â «ðàôòû». Áèîõèìè÷åñêè ëèïèäíûå «ðàôòû» ìîæíî õàðàêòåðèçîâàòü êàê ìåìáðàííûé ìàòåðèàë, íå ñîëþáèëèçèðóåìûé â ðàñòâîðàõ ìÿãêèõ íåèîííûõ äåòåðãåíòîâ. Òàêèì îáðàçîì, ìåìáðàííûå «ðàôòû» ðàññìàòðèâàþòñÿ êàê ñïåöèôè÷åñêèå è ëàáèëüíûå ïî ñòðóêòóðå è ñâîéñòâàì äîìåíû, ôóíêöèè êîòîðûõ àê- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 159 òèâíî èññëåäóþòñÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ. Ðàíåå íàìè ïîêàçàíî, ÷òî êðàòêîâðåìåííûé îñìîòè÷åñêèé ñòðåññ àêòèâèðóåò êàê ýêçî-, òàê è ýíäîöèòîç â ïðîòîïëàñòàõ èç êëåòîê ñóñïåíçèîííîé êóëüòóðû ìåçîôèëëà ñàõàðíîé ñâåêëû. Êðîìå òîãî, îáíàðóæåíî, ÷òî òðàíñïîðòèðóåìûå âåçèêóëû ñëàáî îáîãàùåíû àêâàïîðèíàìè PIP-òèïà. Ýòîò ôàêò ïîçâîëèë ïðåäïîëîæèòü, ÷òî PIP-àêâàïîðèíû ëîêàëèçîâàíû â ìàëîïîäâèæíûõ äîìåíàõ ïëàçìàëåììû, êîòîðûå ìîãóò ïðåäñòàâëÿòü ñîáîé «ðàôòû». Äëÿ ýêñïåðèìåíòàëüíîãî îáîñíîâàíèÿ ýòîãî ïðåäïîëîæåíèÿ áûëî èñïîëüçîâàíî äâà ìåòîäè÷åñêèõ ïîäõîäà. Ïåðâûé ñîñòîÿë â íàáëþäåíèè çà ëîêàëèçàöèåé ìàðêåðà ñòåðèíîâ – ôèëèïèíà â ïðîòîïëàñòàõ. Èçìåíåíèå åãî ëîêàëèçàöèè ïðè îñìîòè÷åñêîì ñòðåññå ìîãëî ñâèäåòåëüñòâîâàòü î ìèãðàöèè «ðàôòîâ» èç ïëàçìàëåììû. Âòîðîé – â àíàëèçå ðàñïðåäåëåíèÿ PIP-àêâàïîðèíîâ ïîñëå ñîëþáèëèçàöèè ïëàçìàëåììû ðàçíûìè òèïàìè íåèîííûõ äåòåðãåíòîâ. Ïîñêîëüêó èçâåñòíî, ÷òî Òðèòîí Õ-100 ñîõðàíÿåò ñòðóêòóðó «ðàôòîâ», à äîäåöèë ìàëüòîçèä ðàçðóøàåò, òî íàëè÷èå PIP-àêâàïîðèíîâ â îñàäêå (100000 g, 1 ÷) ïîñëå ñîëþáèëèçàöèè ïëàçìàëåììû Òðèòîíîì Õ-100 ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü î ïðèñóòñòâèè èõ â «ðàôòàõ». Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè ãèïåðîñìîòè÷åñêîì ñòðåññå ìåìáðàííûå ñòðóêòóðû, ïîìå÷åííûå ôèëèïèíîì, íå èçìåíÿëè ñâîåãî ïîëîæåíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ èçîîñìîòè÷åñêèìè óñëîâèÿìè. Èõ ïîâåäåíèå ïîâòîðÿëî òàêîâîå äëÿ PIP-àêâàïîðèí ñîäåðæàùèõ ó÷àñòêîâ ïëàçìàëåììû. Ýòè ðåçóëüòàòû ïîçâîëÿþò íàì çàêëþ÷èòü, ÷òî «ðàôò»ïîäîáíûå ìåìáðàííûå ñòðóêòóðû ïëàçìàëåììû ðàñòèòåëüíûõ êëåòîê ñîäåðæàò àêâàïîðèíû PIÐ-òèïà è îáëàäàþò îòíîñèòåëüíî íèçêîé ïîäâèæíîñòüþ ïðè îñìîòè÷åñêè èíäóöèðóåìîì ýíäîöèòîçå. Àêâàïîðèíû PIP-òèïà îáëàäàëè ðàçëè÷íîé óñòîé÷èâîñòüþ ê ñîëþáèëèçàöèè äîäåöèëìàëüòîçèäîì è Òðèòîíîì Õ-100. Îáíàðóæåíî, ÷òî ïîñëå ñîëþáèëèçàöèè ïëàçìàëåììû Òðèòîíîì Õ-100, àêâàïîðèíû êîíöåíòðèðóþòñÿ â îñàäêå, â òî âðåìÿ êàê ïîñëå ñîëþáèëèçàöèè äîäåöèëìàëüòîçèäîì ïåðåõîäÿò â ñóïåðíàòàíò. Ýòî òàêæå ñâèäåòåëüñòâóåò î ïðèñóòñòâèè èõ â «ðàôòàõ» è ïîäòâåðæäàåò ïðåäïîëîæåíèå î ëàòåðàëüíîé ãåòåðîãåííîñòè àêâàïîðèíîâ PIP-òèïà â ïëàçìàëåììå. Исследования выполнены при поддержке РФФИ (грант № 05-04-48919). Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 160 СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА ХВОИ НЕКОТОРЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ГОЛОСЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ В СВЯЗИ С СЕЗОННЫМ НАКОПЛЕНИЕМ РОДОКСАНТИНА В ХЛОРОПЛАСТАХ Structurally and functional characteristics of the needles photosynthetic apparatus of some gymnosperms in connection with the seasonal rhodoxanthin accumulation in chloroplasts О.А. Шерстнёва, Т.Г. Маслова, Л.С. Буболо, Н.С. Мамушина, Е.К. Зубкова Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, г. Санкт-Петербург Е-mail: olgasherst@mail.ru Îäíèìè èç îñíîâíûõ çàùèòíûõ ìåõàíèçìîâ ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà íà óðîâíå ïèãìåíòíûõ ñèñòåì ÿâëÿþòñÿ ôóíêöèîíèðîâàíèå âèîëàêñàíòèíîâîãî öèêëà (ÂÖ) è íàêîïëåíèå êàðîòèíîèäà çåàêñàíòèíà (Çê). Îäíàêî íåêîòîðûå ðàñòåíèÿ ñïîñîáíû â îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ê ïîñëåäóþùåìó íåôåðìåíòàòèâíîìó îêèñëåíèþ Çê äî âòîðè÷íûõ êàðîòèíîèäîâ, ðàññìàòðèâàåìûõ êàê áîëåå ýôôåêòèâíûå ôîòîïðîòåêòîðíûå èëè ýêðàíèðóþùèå àãåíòû. Íàñòîÿùàÿ ðàáîòà íàïðàâëåíà íà êîìïëåêñíîå èññëåäîâàíèå ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà õâîè Taxus baccata (Taxaceae), Thuja occidentalis è Th.occidentalis f. «Reingold» (Cupressaceae) ïðè íàêîïëåíèè/óáûëè âòîðè÷íîãî êàðîòèíîèäà ðîäîêñàíòèíà (Ðä) â õîäå âåãåòàöèîííîãî öèêëà ðàñòåíèé. Âûáðàííûå îáúåêòû ñóùåñòâåííî ðàçëè÷àëèñü ïî õàðàêòåðèñòèêàì ïèãìåíòíîãî êîìïëåêñà è â ïåðâóþ î÷åðåäü, ïî èíòåíñèâíîñòè ñèíòåçà Ðä â ñåçîííîì àñïåêòå. Òàê, â õâîå T. baccata Ðä íå áûë îáíàðóæåí. Ó Th. occidentalis Ðä íà÷èíàë íàêàïëèâàòüñÿ çèìîé è îñîáåííî ðàííåé âåñíîé, ïðè ñî÷åòàíèè âûñîêîé èíñîëÿöèè è íèçêèõ òåìïåðàòóð âîçäóõà åãî óðîâåíü äîñòèãàë 15-20 % îò SÊàð. Th. oc. f. «Reingold» õàðàêòåðèçîâàëàñü çíà÷èòåëüíî ìåíüøèì ñîäåðæàíèåì âñåõ ãðóïï ïèãìåíòîâ (îñîáåííî Õë) è ñïîñîáíîñòüþ ñèíòåçèðîâàòü Ðä â òå÷åíèå âñåãî âåãåòàöèîííîãî ñåçîíà: åãî îòíîñèòåëüíîå êîëè÷åñòâî â ãîäè÷íîì öèêëå êîëåáàëîñü â ïðåäåëàõ 13-26 % îò SÊàð, à àáñîëþòíîå óâåëè÷èâàëîñü áîëåå ÷åì â ïÿòü ðàç â âåñåííèé ïåðèîä. Íàêîïëåíèå Ðä â êëåòêàõ ñîïðîâîæäàëîñü ïîÿâëåíèåì ôðàêöèè Çê (ïîðÿäêà 50 % îò îáùåãî), íå âñòóïàþùåé â ñâåòîçàâèñèìûå ïðåâðàùåíèÿ êñàíòîôèëëîâ è, ïî-âèäèìîìó, ÿâëÿþùåéñÿ ñóáñòðàòîì äëÿ äàëüíåéøåãî îêèñëåíèÿ äî Ðä. Íà ôîíå çíà÷èòåëüíîãî ñîäåðæàíèÿ Ðä ðåàêöèè ÂÖ ïðîõîäèëè íåñáàëàíñèðîâàííî è ñ äîñòàòî÷íî íèçêîé èíòåíñèâíîñòüþ, â îòëè÷èå îò ðàáîòû ÂÖ ó T. baccata. Îáðàòíàÿ Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 161 ðåàêöèÿ ÂÖ îñóùåñòâëÿëàñü íå ïîëíîñòüþ, ïðè÷åì ñî çíà÷èòåëüíî áîëüøåé ñêîðîñòüþ ïðîõîäèëà åå ïåðâàÿ ñòóïåíü: ýïîêñèäàöèÿ Çê äî ïðîìåæóòî÷íîãî êîìïîíåíòà àíòåðàêñàíòèíà, ÷òî õàðàêòåðíî äëÿ õëîðîïëàñòîâ ñ íåñôîðìèðîâàâøèìèñÿ ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíûìè âçàèìîñâÿçÿìè. Àêòèâèçàöèÿ ðàáîòû ÂÖ íà÷èíàëàñü â àïðåëå ïðè íåêîòîðîì ñíèæåíèè óðîâíÿ Ðä. ×òî êàñàåòñÿ äðóãèõ ïîêàçàòåëåé ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà õâîéíûõ, òî ïðè ñìåíå ñåçîíîâ ãîäà, êîãäà åñòåñòâåííî èçìåíÿþòñÿ îñâåùåíèå è òåìïåðàòóðà âîçäóõà, îíè ïðåòåðïåâàëè ðÿä ñóùåñòâåííûõ îáðàòèìûõ ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíûõ ïåðåñòðîåê. Òàê, â îñåííå-çèìíèé ïåðèîä ïðîèñõîäèëî íàêîïëåíèå ñóììàðíîãî êîëè÷åñòâà ïèãìåíòîâ, â âåñåííèé (ìàðò-àïðåëü) – ñíèæåíèå Õë íà ôîíå íàðàñòàíèÿ óðîâíÿ Êàð. Èçìåíåíèå ñîäåðæàíèÿ Êàð îñóùåñòâëÿëîñü ó âñåõ îáúåêòîâ â îñíîâíîì çà ñ÷åò íàêîïëåíèÿ êñàíòîôèëëîâ ÂÖ (áîëåå ÷åì â äâà ðàçà) è Ðä (ó òóé). Âåëè÷èíû ïîòåíöèàëüíîé èíòåíñèâíîñòè ôîòîñèíòåçà, èçìåðÿåìûå ïðè òåìïåðàòóðå ñðåäû îáèòàíèÿ, òàêæå èìåëè ñåçîííóþ çàâèñèìîñòü: áûëè ìàêñèìàëüíûìè â ëåòíèé ïåðèîä, ñ êîíöà íîÿáðÿ äî ñåðåäèíû âåñíû – ìèíèìàëüíûìè, à ê êîíöó àïðåëÿ ôîòîñèíòåòè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü íà÷èíàëà âîññòàíàâëèâàòüñÿ. Ïîêàçàíà ÷åòêàÿ ñåçîííàÿ äèíàìèêà èçìåíåíèé ðàçìåðîâ è ôîðìû ïëàñòèä, èõ ìåñòîðàñïîëîæåíèå â êëåòêå. Âûÿâëåíà ñåçîííàÿ ðåîðãàíèçàöèÿ òèëàêîèäíîé ñèñòåìû õëîðîïëàñòîâ.  çèìíå-âåñåííèé ïåðèîä â ñòðîìå íàêàïëèâàëèñü êðàõìàë è ïëàñòîãëîáóëû (Ïã). Õîòÿ èçìåíåíèå ÷èñëà õëîðîïëàñòîâ è ðàçìåðîâ òèëàêîèäíîé ñèñòåìû íå ñîâïàäàëî ñ äèíàìèêîé ñîäåðæàíèÿ îáùåãî êîëè÷åñòâà ïèãìåíòîâ, áûëà ïîêàçàíà ÷åòêàÿ êîððåëÿöèÿ ìåæäó íàêîïëåíèåì Êàð è óâåëè÷åíèåì îáúåìà Ïã äëÿ âñåõ èçó÷åííûõ âèäîâ. Ó Th. oc. f. «Reingold» â ñòðîìå ïëàñòèä ïðèñóòñòâîâàëè êàê îñìèîôèëüíûå (îáû÷íîãî âèäà), òàê è ñâåòëî-ñåðûå îêðóãëûå è áîëåå êðóïíûå, ÷åì Ïã, âêëþ÷åíèÿ, íàèáîëüøåå êîëè÷åñòâî êîòîðûõ áûëî â ìàðòå íà ôîíå ìàêñèìàëüíîãî íàêîïëåíèÿ êëåòêàìè Ðä. Âîçìîæíî, Ðä ñîäåðæèòñÿ èìåííî â ýòèõ âíóòðèõëîðîïëàñòíûõ îáðàçîâàíèÿõ. Òàêèì îáðàçîì, â ñåçîííîì àñïåêòå ïîêàçàíî, ÷òî íàêîïëåíèå Ðä â õëîðîïëàñòàõ ïðîèñõîäèò ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ âîçäóõà, òîðìîçÿùèõ ôåðìåíòàòèâíûå ðåàêöèè. Äëÿ ýòîãî ïåðèîäà õàðàêòåðíû ñóùåñòâåííîå ïðåîáðàçîâàíèå ïëàñòèäîìà è î÷åíü íèçêàÿ ôîòîñèíòåòè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü õâîè. Òàê, íàèáîëüøåå ñîäåðæàíèå Ðä ïðèõîäèòñÿ íà ñàìûé ôóíêöèîíàëüíî íåàêòèâíûé ýòàï â âåãåòàöèîííîì öèêëå âå÷íîçåëåíûõ ðàñòåíèé. Àêòèâèçàöèÿ ôîòîñèíòåòè÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè â àïðåëå ñâÿçàíà ñ âîçâðàùåíèåì ïëàñòèäîìà â ñîñòîÿíèå, áëèçêîå ê ëåòíåìó, è ñîïðîâîæäàåòñÿ èíòåíñèôèêàöèåé ðàáîòû ÂÖ è ñíèæåíèåì óðîâíÿ Ðä. Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ôóíêöèîíàëüíàÿ çíà÷èìîñòü Ðä çàêëþ÷àåòñÿ, âî-ïåðâûõ, â åãî âûñîêîé àíòèîêèñëèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè. Âî-âòîðûõ, Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 162 íàêîïëåíèå Ðä â çíà÷èòåëüíûõ êîëè÷åñòâàõ â ïðåäåëàõ õëîðîïëàñòà, âîçìîæíî, îáðàòèìî èçìåíÿåò åãî ñòðóêòóðó, ïîäàâëÿÿ ôóíêöèîíàëüíóþ àêòèâíîñòü â ìîìåíòû ñàìîãî íåáëàãîïðèÿòíîãî ïåðèîäà â ñåçîííîì öèêëå ðàçâèòèÿ ðàñòåíèé. МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МИТОХОНДРИЙ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ОСМОТИЧЕСКОГО СТРЕССА Metabolic activity of plant mitochondria under osmotic stress А.Г. Шугаев, Н.А. Шугаева, И.П. Генерозова, Э.И. Выскребенцева Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва Е-mail: ag_shugaev@ippras.ru Èçâåñòíî, ÷òî ìèòîõîíäðèè ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ðåàãèðóþò ïîäîáíî îñìîìåòðàì íà èçìåíåíèÿ òîíè÷íîñòè èíêóáàöèîííîé ñðåäû. Ïðè ýòîì èçìåíåíèå îáúåìà ìàòðèêñà îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ìåòàáîëè÷åñêóþ àêòèâíîñòü îðãàíåëë.  ÷àñòíîñòè, â ìèòîõîíäðèÿõ ïå÷åíè êðûñû â óñëîâèÿõ, ïðèâîäÿùèõ ê êîíäåíñàöèè ìàòðèêñà (â ãèïåðòîíè÷åñêèõ 0.5-0.7 Ì ðàñòâîðàõ ñàõàðîçû èëè ìàííèòà), íàáëþäàëîñü ïðàêòè÷åñêè ïîëíîå èíãèáèðîâàíèå ñêîðîñòè îêèñëåíèÿ ñóáñòðàòîâ â ñîñòîÿíèè 3 (ïîòåðÿ äûõàòåëüíîãî êîíòðîëÿ) è àêòèâíîñòè ÀÒÔàçû. Ðåçóëüòàòû àíàëîãè÷íûõ èññëåäîâàíèé, ïðîâåäåííûõ íà ìèòîõîíäðèÿõ ðàñòåíèé, íåìíîãî÷èñëåííû è ïðîòèâîðå÷èâû. Ïîëó÷åííûå íàìè ðåçóëüòàòû ñâèäåòåëüñòâóþò î íàëè÷èè îáùåé (ñ ìèòîõîíäðèÿìè æèâîòíûõ) òåíäåíöèè ê èçìåíåíèþ â ãèïåðòîíè÷åñêèõ ðàñòâîðàõ ñàõàðîçû èëè ìàííèòà ïðîöåññà îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ â ìèòîõîíäðèÿõ êîðíåïëîäà ñâåêëû è ãèïîêîòèëåé ýòèîëèðîâàííûõ ïðîðîñòêîâ ãîðîõà.  ÷àñòíîñòè, ïðè èçìåíåíèè êîíöåíòðàöèè îñìîòèêîâ â äèàïàçîíå 0.5-1.0 Ì íàáëþäàëîñü ñíèæåíèå â 33.5 ðàçà ñêîðîñòè îêèñëåíèÿ ìàëàòà â ñîñòîÿíèè 3 è ñêîðîñòè ñèíòåçà ÀÒÔ, à òàêæå óìåíüøåíèå â ïîëòîðà-äâà ðàçà âåëè÷èíû äûõàòåëüíîãî êîíòðîëÿ (ÄÊ) ïî ×àíñó.  òî æå âðåìÿ ìèòîõîíäðèè ðàñòåíèé îêàçàëèñü ãîðàçäî áîëåå óñòîé÷èâûìè ê îñìîòè÷åñêîìó ñòðåññó è ñîõðàíÿëè ñïîñîáíîñòü ê ñèíòåçó ÀÒÔ è îò÷åòëèâûé ÄÊ â ãèïåðòîíè÷åñêèõ 1.0 Ì-íûõ ðàñòâîðàõ ñàõàðîçû è ìàííèòà. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ïðè÷èíû îáíàðóæåííûõ ðàçëè÷èé íå èçâåñòíû è òðåáóþò äàëüíåéøèõ èññëåäîâàíèé, î÷åâèäíî, ÷òî ïîäîáíîå ñâîéñòâî ìèòîõîíäðèé ðàñòåíèé ìîæåò èìåòü âàæíîå çíà÷åíèå äëÿ ïîääåðæàíèÿ ïðîöåññà âûðàáîòêè ýíåðãèè â ýêñòðåìàëüíûõ óñëîâèÿõ. Èçâåñòíî, ÷òî ïðè äåéñòâèè íà ðàñòåíèÿ ðàçëè÷íûõ òèïîâ àáèîòè÷åñêîãî ñòðåññà (çàñóõè, çàñîëåíèÿ) ïðîèñõîäÿò ñóùåñòâåííîå Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 163 îáåçâîæèâàíèå îðãàíèçìà è ïîâûøåíèå îñìîòè÷íîñòè öèòîïëàçìû êëåòîê. Работа поддержана грантом РФФИ № 07-04-01615. ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ОСНОВНЫХ МЕТАБОЛИТОВ НА РАННИХ ЭТАПАХ ОНТОГЕНЕЗА БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ И БЕРЕЗЫ ПУШИСТОЙ Changes in the content of primary metabolites at early ontogeny stages in Betula pendula and B. pubescens Т.А. Шуляковская, М.К. Ильинова, Г.К. Канючкова, С.М. Шредерс, А.В. Репин Институт леса Карельского НЦ РАН, г. Петрозаводск Е-mail: sea@onego.ru Öåëü íàøåé ðàáîòû – èçó÷åíèå äèíàìèêè ïîêàçàòåëåé îñíîâíîãî ìåòàáîëèçìà â ïðîöåññå ïðîðàñòàíèÿ ñåìÿí è ôîðìèðîâàíèÿ ïðîðîñòêîâ, âñõîäîâ, ñåÿíöåâ áåðåçû äâóõ íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ âèäîâ. Îáúåêòàìè èññëåäîâàíèÿ ÿâèëèñü ñåìåíà, îäíîíåäåëüíûå è òðåõíåäåëüíûå ïðîðîñòêè, øåñòè-å è 10-íåäåëüíûå âñõîäû, 15-íåäåëüíûå ñåÿíöû áåðåçû ïîâèñëîé Betula pendula Roth è áåðåçû ïóøèñòîé B. pubescens Ehrh. Èç ïîêàçàòåëåé ìåòàáîëèçìà îïðåäåëÿëè ñîäåðæàíèå ëèïèäîâ è èõ æèðíîêèñëîòíûé ñîñòàâ, à òàêæå ñîäåðæàíèå áåëêîâîãî àçîòà, ñîñòàâ è ñîäåðæàíèå ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò. Æèðíîêèñëîòíûé ñîñòàâ ëèïèäîâ èçó÷àëè ñ ïîìîùüþ õðîìàòîãðàôà «Õðîìàòýê-Êðèñòàëë-500», ñâîáîäíûå àìèíîêèñëîòû – íà àâòîìàòè÷åñêîì àìèíîêèñëîòíîì àíàëèçàòîðå ÀÀÀ339. Ëèïèäû – ãëàâíàÿ ôîðìà çàïàñà óãëåðîäà â ñåìåíàõ ìíîãèõ âèäîâ ðàñòåíèé. Ó áåðåçû â ñåìåíàõ âåëèêî ñîäåðæàíèå ëèïèäîâ: 67 % îò àáñîëþòíî ñóõîãî âåùåñòâà ó áåðåçû ïóøèñòîé è 48 – ó á. ïîâèñëîé. Ê òðåõíåäåëüíîìó âîçðàñòó ïðîðîñòêè ñîäåðæàëè óæå 20 % ëèïèäîâ ó á. ïóøèñòîé è 26 ó á. ïîâèñëîé. Ê ïåðèîäó ôîðìèðîâàíèÿ øåñòèíåäåëüíûõ âñõîäîâ óðîâåíü ëèïèäîâ äîøåë äî 5-6 %, ïðè÷åì èõ ñîäåðæàíèå áûëî ïðèìåðíî îäèíàêîâûì â ëèñòüÿõ, ñòåáåëüêàõ è êîðíÿõ âñõîäîâ áåðåçû îáîèõ âèäîâ. Äàëüíåéøåå ðàçâèòèå âñõîäîâ (îíî ïðîèñõîäèëî â áëàãîïðèÿòíûõ óñëîâèÿõ ïèòàíèÿ, îñâåùåíèÿ, âëàæíîñòè) ñîïðîâîæäàëîñü íàêîïëåíèåì ëèïèäîâ â íàäçåìíûõ îðãàíàõ.  ñîñòàâå çàïàñíûõ ëèïèäîâ ñåìåíè íà ëèíîëåâóþ êèñëîòó (18:2) ïðèõîäèëîñü áîëåå 80 % îò îáùåãî êîëè÷åñòâà æèðíûõ êèñëîò. Ëèíîëåíîâàÿ êèñëîòà (18:3) áûëà ïðåäñòàâëåíà ëèøü 1-2 %.  òðåõíåäåëüíûõ ïðîðîñòêàõ ïðåîáëàäàëè Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 164 òðèåíîâûå êèñëîòû (ãëàâíûì îáðàçîì, ëèíîëåíîâàÿ), äîëÿ êîòîðûõ ñîñòàâèëà ïðèìåðíî òðåòü îò îáùåãî êîëè÷åñòâà. Ïàðàëëåëüíî ïðîèñõîäèëî ñíèæåíèå óðîâíÿ äèåíîâûõ êèñëîò (ãëàâíûì îáðàçîì, ëèíîëåâîé), îòíîñèòåëüíîå ñîäåðæàíèå êîòîðûõ äîõîäèëî äî 20 %.  ëèñòüÿõ âñõîäîâ áåðåçû äîëÿ òðèåíîâûõ êèñëîò ïðîäîëæàëà ðàñòè: â øåñòèíåäåëüíûõ èõ ñòàëî 47 % ó á. ïóøèñòîé è 49 – ó á. ïîâèñëîé, â äåñÿòèíåäåëüíûõ – 54 è 57 % ñîîòâåòñòâåííî.  ñòåáåëüêàõ è êîðíÿõ ëèïèäû ñîäåðæàëè áîëüøå âñåãî äèåíîâûõ êèñëîò: 30-43 â ñòåáëå è 41-52 % â êîðíÿõ. Òàêèì îáðàçîì, â ïðîðîñòêàõ, à çàòåì â ëèñòüÿõ âñõîäîâ ëèíîëåâàÿ êèñëîòà ïðåâðàùàëàñü â ëèíîëåíîâóþ, ò.å. îòìå÷àëàñü äåñàòóðàöèÿ, êîòîðàÿ ïðîèñõîäèò ïîä âëèÿíèåì ìåìáðàíîñâÿçàííûõ äåñàòóðàç õëîðîïëàñòîâ è ýíäîïëàçìàòè÷åñêîé ñåòè â ïðèñóòñòâèè àêòèâèðîâàííûõ ôîðì êèñëîðîäà. Áîëüøåå êîëè÷åñòâî äâîéíûõ ñâÿçåé â æèðíîé êèñëîòå äåëàåò åå áîëåå àêòèâíîé â îáìåííûõ ïðîöåññàõ. Áåëêè ÿâëÿþòñÿ ãëàâíîé ôîðìîé çàïàñà àçîòà â ñåìåíàõ ðàñòåíèé.  ñåìåíàõ á. ïóøèñòîé 86 % îáùåãî àçîòà ïðèõîäèëîñü íà áåëêîâûé, ó á. ïîâèñëîé – 75.  ïåðâóþ íåäåëþ ïðîðàñòàíèÿ ñåìÿí óðîâåíü áåëêîâîãî àçîòà ñíèæàëñÿ äî 46 è 49 % ñîîòâåòñòâåííî, ÷òî ñâÿçàíî ñ àêòèâíûì ãèäðîëèçîì çàïàñíûõ áåëêîâ. Èíòåíñèâíûé ðîñò è ðàçâèòèå ïðîðîñòêîâ ïðèâîäèëè ê òîìó, ÷òî â òðåõíåäåëüíîì âîçðàñòå â íèõ óæå 76-79 % îáùåãî àçîòà âõîäèëî â ñîñòàâ áåëêîâ.  îðãàíàõ âñõîäîâ áåëêîâûé àçîò âîçðîñ äî óðîâíÿ áîëåå 90 % îò îáùåãî.  ñåìåíàõ áåðåçû ñâîáîäíûå àìèíîêèñëîòû îïðåäåëÿëèñü â î÷åíü íåçíà÷èòåëüíûõ êîëè÷åñòâàõ.  îäíîíåäåëüíûõ ïðîðîñòêàõ áåðåçû ïóøèñòîé îáíàðóæåíî 23 ðàçëè÷íûõ àìèíîêèñëîòû â ñâîáîäíîì ñîñòîÿíèè, ó á. ïîâèñëîé – 21. Ó îáåèõ áåðåç ïðåîáëàäàëè îäíè è òå æå àìèíîêèñëîòû: ãëóòàìèí (31 è 39 % ñîîòâåòñòâåííî), àñïàðàãèí (26 è 18) è àðãèíèí (25 è 15).  ðåçóëüòàòå ãèäðîëèòè÷åñêîãî ðàñïàäà çàïàñíûõ áåëêîâ ñåìåíè ïðè ïðîðàñòàíèè âûäåëÿþòñÿ ãëóòàìèíîâàÿ è àñïàðàãèíîâàÿ êèñëîòû, èç êîòîðûõ çàòåì îáðàçóþòñÿ àìèäû ãëóòàìèí è àñïàðàãèí, ïðåäîõðàíÿþùèå äèêàðáîíîâûå àìèíîêèñëîòû îò îêèñëåíèÿ. Âûñîêîå ñîäåðæàíèå àðãèíèíà â ïðîðàñòàþùèõ ñåìåíàõ ãîâîðèò î çíà÷èòåëüíîì ó÷àñòèè ýòîé àìèíîêèñëîòû â ïîñòðîåíèè çàïàñíûõ áåëêîâ.  òðåõíåäåëüíûõ ïðîðîñòêàõ áîëüøå ïîëîâèíû âñåõ àìèíîêèñëîò ñîñòàâëÿë öèòðóëëèí. Ýòà íåïðîòåèíîãåííàÿ àìèíîêèñëîòà ÿâëÿåòñÿ òðàíñïîðòíûì àçîòñîäåðæàùèì âåùåñòâîì, õàðàêòåðíûì äëÿ áåðåçû.  âûñîêèõ êîíöåíòðàöèÿõ îïðåäåëÿëñÿ öèòðóëëèí â ñòåáëÿõ è êîðíÿõ âñõîäîâ áåðåçû (â øåñòèíåäåëüíûõ – äî ïîëîâèíû âñåõ êèñëîò, à â 10-íåäåëüíûõ – äî 75-77 %).  ëèñòüÿõ âñõîäîâ ïðîõîäèë àêòèâíûé îáìåí àìèíîêèñëîò. Ïðè çíà÷èòåëüíîì ïðåîáëàäàíèè öèòðóëëèíà â ñòåáåëüêàõ è êîðíÿõ øåñòèíåäåëüíûõ âñõîäîâ â èõ ëèñòüÿõ îáíàðóæèâàëîñü íåñêîëüêî àìèíîêèñëîò ñ Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 165 ïðèìåðíî îäèíàêîâûì ñîäåðæàíèåì: g-àìèíîìàñëÿíîé êèñëîòû â ëèñòüÿõ. Ýòà êèñëîòà ÿâëÿåòñÿ ÷àñòüþ ìåæêëåòî÷íîãî ñèãíàëüíîãî ïóòè, ïðèâîäÿùåãî ê ðåãóëÿöèè ðîñòà è ðàçâèòèÿ ðàñòåíèÿ. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åíà êàðòèíà ïåðåñòðîéêè ìåòàáîëèçìà îò ðàñùåïëåíèÿ è èñïîëüçîâàíèÿ çàïàñíûõ âåùåñòâ îñíîâíûõ ýëåìåíòîâ – óãëåðîäà è àçîòà – ïðè ïðîðàñòàíèè ñåìÿí äî ñòàáèëèçàöèè îáìåííûõ ïðîöåññîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ æèçíåäåÿòåëüíîñòü áåðåçû íà ðàííèõ ýòàïàõ îíòîãåíåçà. ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА АМИНОКИСЛОТ В ПОЧКАХ И ЛИСТЬЯХ БЕРЕЗЫ В ПЕРИОД ВЕГЕТАЦИИ Changes in amino acid composition in buds and leaves of birch during the growing season Т.А. Шуляковская, Л.В. Ветчинникова, А.В. Репин, С.М. Шредерс Институт леса Карельского НЦ РАН, г. Петрозаводск Е-mail: sea@onego.ru Àìèíîêèñëîòû èãðàþò âàæíóþ ðîëü â ôèçèîëîãî-áèîõèìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ, ïðîèñõîäÿùèõ â ðàñòåíèÿõ.  òî æå âðåìÿ èõ ñîñòàâ è ñîäåðæàíèå â òêàíÿõ è îðãàíàõ äðåâåñíûõ ðàñòåíèé èññëåäîâàíû ïîêà íåäîñòàòî÷íî. Öåëü íàøåé ðàáîòû – èçó÷åíèå äèíàìèêè ñîñòàâà è ñîäåðæàíèÿ àìèíîêèñëîò ïî÷åê è ëèñòüåâ áåðåçû â ïðîöåññå èõ ðàçâèòèÿ. Îáúåêòàìè èññëåäîâàíèÿ ñëóæèëè 20-30ëåòíèå äåðåâüÿ áåðåçû ïîâèñëîé Betula pendula Roth è áåðåçû ïóøèñòîé B. pubescens Ehrh. Ïî÷êè è ëèñòüÿ îòáèðàëè â ñëåäóþùèå ôàçû ðàçâèòèÿ: íàáóõàþùèå ïî÷êè (â óñëîâèÿõ Êàðåëèè – êîíåö àïðåëÿ), ðàñïóñêàþùèåñÿ ïî÷êè (íà÷àëî ìàÿ), ñôîðìèðîâàâøèåñÿ ëèñòüÿ (êîíåö èþíÿ), æåëòåþùèå ëèñòüÿ è ìîëîäûå ïî÷êè òåêóùåãî ãîäà (êîíåö ñåíòÿáðÿ), ïîêîÿùèåñÿ ïî÷êè (ñåðåäèíà íîÿáðÿ). Èçâëå÷åíèå àìèíîêèñëîò èç òêàíåé îñóùåñòâëÿëè ïî ìåòîäó Á.Ï. Ïëåøêîâà (1976), î÷èñòêó ýêñòðàêòà îò ñàõàðîâ – íà êîëîíêå ñ êàòèîíèòîì (ñìîëà ÊÓ-2). Îñâîáîæäåíèå ñâÿçàííûõ àìèíîêèñëîò èç áåëêîâ ïðîâîäèëè ïóòåì ãèäðîëèçà ñ 6N HCl â çàïàÿííûõ àìïóëàõ â òåðìîñòàòå ïðè òåìïåðàòóðå 105 °Ñ â òå÷åíèå îäíèõ ñóòîê. Ñîñòàâ àìèíîêèñëîò è èõ ñîäåðæàíèå èçó÷àëè ñ ïîìîùüþ àâòîìàòè÷åñêîãî àìèíîêèñëîòíîãî àíàëèçàòîðà ÀÀÀ-339. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïîêàçàëè, ÷òî ó èññëåäîâàííûõ áåðåç íàèáîëüøåå êîëè÷åñòâî áåëêîâûõ è ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò (íà åäèíèöó ñóõîãî âåùåñòâà) íàêàïëèâàëîñü â ïî÷êàõ â ïåðèîä èõ íàáóõàíèÿ è ðàñïóñêàíèÿ. Ýòî îáóñëîâëåíî íà÷àëîì ðîñòîâûõ ïðîöåññîâ ðàñòåíèé â âåñåííèé ïåðèîä, êîãäà â àïèêàëüíûõ ÷àñòÿõ ìåòàáîëèçì àìèíîêèñëîò íàïðàâëåí ãëàâíûì îáðàçîì íà ñèíòåç Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 166 áåëêà. Îñíîâíîé ïðèòîê àìèíîêèñëîò â ìåðèñòåìàòè÷åñêèå êëåòêè ïðîèñõîäèò èç çðåëûõ òêàíåé. Ïî ìåðå ðîñòà ëèñòîâîé ïëàñòèíêè ìåíÿëîñü ñîîòíîøåíèå êîëè÷åñòâà áåëêîâûõ àìèíîêèñëîò è ñâîáîäíûõ: åãî ìàêñèìàëüíàÿ âåëè÷èíà íàáëþäàëàñü â ñôîðìèðîâàâøèõñÿ ëèñòüÿõ (â êîíöå èþíÿ). Ñíèæåíèå ñîäåðæàíèÿ ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò â ýòî âðåìÿ îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ïðè çàâåðøåíèè ðîñòà ëèñòîâûõ ïëàñòèíîê ó íèõ ñóùåñòâåííî óìåíüøàþòñÿ ïîòðåáíîñòè â îáðàçîâàíèè áåëêà, à âíîâü ñèíòåçèðóåìûå âî âçðîñëûõ ëèñòüÿõ àìèíîêèñëîòû ïåðåìåùàþòñÿ â ðàñòóùèå òêàíè.  îñåííèé ïåðèîä ïîæåëòåíèå ëèñòüåâ ñîïðîâîæäàëîñü ðàñïàäîì áåëêîâ è óñèëåíèåì îòòîêà îáðàçóþùèõñÿ ïðè ýòîì ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò, âûíîñÿùèõ àçîò èç ëèñòüåâ ïåðåä îïàäîì.  ñîñòàâå áåëêîâ ïî÷åê è ëèñòüåâ áåðåç îáíàðóæåíî 16 àìèíîêèñëîò. Ïðåîáëàäàþùèìè èç íèõ ÿâëÿþòñÿ ëèçèí, à òàêæå ãëóòàìèíîâàÿ, àñïàðàãèíîâàÿ êèñëîòû, ëåéöèí è àðãèíèí. Àìèíîêèñëîòíûé ñîñòàâ áåëêîâ ïî÷åê è ëèñòüåâ áåðåçû íåçíà÷èòåëüíî èçìåíÿëñÿ â ïðîöåññå èõ âåãåòàòèâíîãî ðàçâèòèÿ îò íàáóõàíèÿ ïî÷åê âåñíîé äî ôîðìèðîâàíèÿ íîâûõ ïî÷åê îñåíüþ. Íåáîëüøàÿ âàðèàáåëüíîñòü êîëè÷åñòâà îòäåëüíûõ ñâÿçàííûõ êèñëîò, îòìå÷åííàÿ ïðè ñìåíå ôàç ðàçâèòèÿ ðàñòåíèé, ìîãëà áûòü âûçâàíà èçìåíåíèåì íå òîëüêî ñîñòàâà àìèíîêèñëîò, íî è ñîîòíîøåíèÿ ðàçëè÷íûõ ãðóïï áåëêîâ, ïîñêîëüêó â íàøåé ðàáîòå àíàëèçèðîâàëñÿ óñðåäíåííûé ñîñòàâ ñóììàðíûõ áåëêîâûõ àìèíîêèñëîò, ïîëó÷åííûé ïðè ãèäðîëèçå ðàçíîîáðàçíûõ áåëêîâ ðàñòèòåëüíûõ òêàíåé. Ñîñòàâ ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò áîëåå ìîáèëüíûé, ÷åì áåëêîâûõ. Òàê, â ïî÷êàõ ïðè íàáóõàíèè è ðàñïóñêàíèè íåêîòîðîå ïðåèìóùåñòâî íàä îñòàëüíûìè áûëî ó àñïàðàãèíîâîé êèñëîòû (13-15 % îò âñåõ êèñëîò – â àïðåëå è 12-23 – â ìàå). Ñîäåðæàíèå ãëóòàìèíîâîé è g-àìè-íîìàñëÿíîé êèñëîò, àðãèíèíà â ýòè ôàçû ðàçâèòèÿ ðàñòåíèé äîñòèãëî äåñÿòè è áîëåå ïðîöåíòîâ. Âî âçðîñëûõ ëèñòüÿõ îáíàðóæåíî ñóùåñòâåííîå ïðåèìóùåñòâî ãëóòàìèíîâîé è àñïàðàãèíîâîé êèñëîò (24-28 è 22-25 % îò îáùåãî êîëè÷åñòâà àìèíîêèñëîò ñîîòâåòñòâåííî).  æåëòåþùèõ ëèñòüÿõ óâåëè÷èëàñü äîëÿ ãëóòàìèíîâîé êèñëîòû (30-39 %), à àñïàðàãèíîâîé çàìåòíî ñíèçèëàñü (12-16 %).  ýòî æå âðåìÿ âî âíîâü îáðàçîâàâøèõñÿ ïî÷êàõ îòìå÷åíî çíà÷èòåëüíîå ñîäåðæàíèå àðãèíèíà (19-34 %).  ïîêîÿùèõñÿ ïî÷êàõ êîíöåíòðàöèÿ àðãèíèíà âîçðîñëà äî 29-47 %. Ïðåîáëàäàíèå îòäåëüíûõ ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò â îïðåäåëåííûå ôàçû ðàçâèòèÿ èçó÷åííûõ áåðåç, âåðîÿòíî, ñâÿçàíî ñ èõ ôóíêöèîíàëüíîé ðîëüþ íà ðàçíûõ ýòàïàõ âåãåòàöèè ðàñòåíèé.  ïåðèîä ðîñòà, êîãäà ïðîèñõîäèò àêòèâíûé ìåòàáîëèçì â ðàñïóñêàþùèõñÿ ïî÷êàõ, ïîâûøàåòñÿ äîëÿ êèñëîò ãëóòàìèíîâîé è àñïàðàãèíîâîé ãðóïï. Ñðåäè íèõ àñïàðòàò è îñîáåííî ãëóòàìàò ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå àêòèâíûìè ìåòàáîëèòàìè. Íàõîäÿñü â öåíòðå îáìåííûõ ïðîöåññîâ â ðàñòóùèõ òêàíÿõ, ãëóòàìàò àêòèâíî ðàñõîäóåòñÿ. Âî âçðîñëûõ, ïîëíîñòüþ ñôîðìèðîâàííûõ ëèñòü- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 167 ÿõ, çàâåðøåíèå ðîñòîâûõ ïðîöåññîâ ñîïðîâîæäàåòñÿ íàêîïëåíèåì ãëóòàìèíîâîé è àñïàðàãèíîâîé êèñëîò, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ íå òàê èíòåíñèâíî, êàê â ïåðèîä ðîñòà. Äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå äîëè ãëóòàìàòà â æåëòåþùèõ ëèñòüÿõ ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ ðàñïàäîì áåëêîâ è ïîäãîòîâêîé àçîòíûõ ñîåäèíåíèé ê îòòîêó èç ëèñòüåâ ïåðåä èõ îïàäîì.  îñåííèõ ïî÷êàõ, îñîáåííî â ïåðèîä ïîêîÿ, îòìå÷åíà âûñîêàÿ äîëÿ àðãèíèíà, êîòîðûé ñëóæèò âàæíûì çàïàñíûì àçîòíûì ñîåäèíåíèåì, íàêàïëèâàþùèìñÿ îñåíüþ è ðàñõîäóåìûì âåñíîé. Îïèñàííûå âûøå èçìåíåíèÿ â ñîñòàâå ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò â ïî÷êàõ è ëèñòüÿõ áåðåç ñâÿçàíû ñî ñìåíîé ôàç ðàçâèòèÿ ðàñòåíèé è íå çàâèñÿò îò èõ âèäîâîé ïðèíàäëåæíîñòè. ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ФОТОСИНТЕЗА У МУТАНТНЫХ ФОРМ РАСТЕНИЙ Energetic suppent of photosynthesis in mutants forms of plants М.М. Якубова, З.М. Хамрабаева Таджикский государственный национальный университет, г. Душанбе Е-mail: awst2001@mail.ru Í+-ÀÒÔàçà õëîðîïëàñòîâ ÿâëÿåòñÿ ñîñòàâíîé ÷àñòüþ ýíçèìàòè÷åñêîé ñèñòåìû, îáåñïå÷èâàþùåé àêêóìóëÿöèþ è èñïîëüçîâàíèå ýíåðãèè â õîäå ôèçèîëîãî-áèîõèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â îðãàíèçìå. Èññëåäîâàíèå àêòèâíîñòè äàííîãî ôåðìåíòà è âûÿâëåíèå åãî ôóíêöèîíàëüíûõ îñîáåííîñòåé ïðåäñòàâëÿþò åùå áîëüøèé èíòåðåñ â ñâÿçè ñ èçó÷åíèåì ìóòàíòíûõ ôîðì ðàñòåíèé. Èñïîëüçîâàíèå ìóòàíòîâ îòêðûâàåò øèðîêèå ïåðñïåêòèâû äëÿ èçó÷åíèÿ ìåõàíèçìà ôîòîñèíòåçà, âçàèìîñâÿçè ìåæäó ôóíêöèîíàëüíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè è ñòðóêòóðíîé îðãàíèçàöèåé ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà, à òàêæå äëÿ èññëåäîâàíèÿ åãî ïîòåíöèàëüíûõ âîçìîæíîñòåé. Èç õëîðîïëàñòîâ õëîï÷àòíèêà è àðàáèäîïñèñà âïåðâûå áûë âûäåëåí î÷èùåííûé ñîïðÿãàþùèé ôàêòîð CF1, èçó÷åíû åãî ÀÒÔàçíàÿ àêòèâíîñòü è âëèÿíèå íà íåå ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ. Âûÿâëåíà âàæíàÿ çàêîíîìåðíîñòü, óêàçûâàþùàÿ íà òî, ÷òî áîëåå âûñîêàÿ àêòèâíîñòü ôåðìåíòà ó ðàñòåíèé, îáëàäàþùèõ áîëüøåé ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòüþ õëîðîïëàñòîâ, à òàêæå ïðîäóêòèâíîñòüþ ñâÿçàíà íå ñ èçìåíåíèåì ñòðóêòóðû ñàìîé Í+-ÀÒÔàçû, à ñ îñîáåííîñòÿìè ìåìáðàííîé îðãàíèçàöèè ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà è åãî ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòüþ. Îòâåòíàÿ ðåàêöèÿ CF1 â ìåìáðàíîñâÿçàííîì è ðàñòâîðèìîì ñî- Симпозиум 1. Энергетика и метаболизм растительной клетки 168 ñòîÿíèÿõ â ðåçóëüòàòå âîçäåéñòâèÿ ýòàíîëà êàê ìîäèôèêàòîðà ìåìáðàíû íà óðîâíå áåëîê-ëèïèäíûõ âçàèìîäåéñòâèé ó ðàñòåíèé, îòíîñÿùèõñÿ ê ðàçëè÷íûì òàêñîíîìè÷åñêèì ãðóïïàì (õëîï÷àòíèê è àðàáèäîïñèñ), ïðîÿâëÿåòñÿ ïî-ðàçíîìó. Êîíöåíòðàöèè ýòàíîëà, ïðè êîòîðûõ íàáëþäàåòñÿ ìàêñèìóì àêòèâèðóþùåãî äåéñòâèÿ, áûëè îäèíàêîâûìè äëÿ CF1 õëîðîïëàñòîâ àðàáèäîïñèñà êàê â ìåìáðàíîñâÿçàííîì, òàê è ðàñòâîðèìîì ñîñòîÿíèÿõ. Ýòè äàííûå ïîäòâåðæäàþò ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî àêòèâàöèè ïîäâåðãàåòñÿ èìåííî ñîëþáèëèçèðîâàííàÿ ôîðìà ôåðìåíòà. Ïðèíÿòî ñ÷èòàòü, ÷òî àêòèâàöèÿ ÀÒÔàçû ïðè âûñîêèõ êîíöåíòðàöèÿõ ñïèðòà îáóñëîâëåíà äèññîöèàöèåé CF1 è àêòèâàöèåé óæå ñîëþáèëèçèðîâàííîãî ôåðìåíòà. Äèññîöèàöèÿ CF 1 â ïðèñóòñòâèè âûñîêèõ êîíöåíòðàöèé ñïèðòà ñâÿçàíà, ïî-âèäèìîìó, ñ óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ ñïèðòà â ìåìáðàíå, ÷òî ïðèâîäèò ê ïåðåñòðîéêå ëèïèäíîãî áèñëîéíîãî îêðóæåíèÿ ìåìáðàííûõ áåëêîâ è èçìåíåíèþ ëèïèäíîãî ìàòðèêñà. ×òî æå êàñàåòñÿ õëîï÷àòíèêà, òî áûëà âûÿâëåíà äðóãàÿ çàêîíîìåðíîñòü: ýòàíîë êàê ìîäèôèêàòîð ÀÒÔàçíîé àêòèâíîñòè îêàçûâàë íåîäèíàêîâîå âîçäåéñòâèå íà î÷èùåííûé CF 1 ó èñõîäíîãî ñîðòà è åãî ìóòàíòà. Óäåëüíàÿ àêòèâíîñòü CF 1, âûäåëåííîãî èç õëîðîïëàñòîâ ìóòàíòà, ïðåâûøàëà òàêîâóþ ó èñõîäíîé ôîðìû. Ìîæíî áûëî áû ñ÷èòàòü, ÷òî ðàçëè÷èÿ â àêòèâíîñòè î÷èùåííîãî CF1 âûçâàíû èçìåíåíèÿìè â ñàìîì ôåðìåíòå, íî äåíñèòîãðàììû áåëêîâ CF1 ïîñëå ýëåêòðîôîðåçà è ó èñõîäíîãî ñîðòà, è ó ìóòàíòà èäåíòè÷íû, ò.å. ïî ìîëåêóëÿðíîé ìàññå, ñóáúåäèíè÷íîìó ñîñòàâó èçìåíåíèé íå ïðîèçîøëî. Ýòè ðåçóëüòàòû íàòàëêèâàþò íà ìûñëü î òîì, ÷òî îáíàðóæåííûå ðàçëè÷èÿ â ÀÒÔàçíîé àêòèâíîñòè CF 1 äâóõ ôîðì õëîï÷àòíèêà ìîãóò áûòü îáóñëîâëåíû ðàçëè÷èÿìè êîíôîðìàöèîííîé ñòðóêòóðû áåëêîâ CF 1.  ëèòåðàòóðå âñòðå÷àþòñÿ ñîîáùåíèÿ î ìèêðîãåòåðîãåííîñòè ñîïðÿãàþùèõ áåëêîâ, âûäåëåííûõ èç õëîðîïëàñòîâ øïèíàòà, ïøåíèöû, ðæè. Ðàçëè÷èÿ ÀÒÔàçíîé àêòèâíîñòè ýëåêòðîôîðåòè÷åñêè ÷èñòûõ ïðåïàðàòîâ CF 1, èçîëèðîâàííûõ èç õëîðîïëàñòîâ äâóõ ôîðì õëîï÷àòíèêà, ïîêà ìîæíî îáúÿñíèòü ëèøü ìèêðîãåòåðîãåííîñòüþ ýòèõ ôîðì CF1. Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî õëîðîïëàñòû ðàñòåíèé, ðàçëè÷àþùèõñÿ ïî àêòèâíîñòè ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà, õàðàêòåðèçóþòñÿ ðàçëè÷íûì óðîâíåì ýíåðãîîáìåíà, êîòîðîå, âîçìîæíî, îáóñëîâëåíî ãåíåòè÷åñêèìè îñîáåííîñòÿìè ñàìîãî ðàñòåíèÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, ÀÒÔàçíàÿ àêòèâíîñòü CF1 òèëàêîèäíûõ ìåìáðàí ìîæåò ñëóæèòü áèîõèìè÷åñêèì èíñòðóìåíòîì, îïðåäåëÿþùèì ïîòåíöèàëüíûå âîçìîæíîñòè õëîðîïëàñòà ïðè âûÿâëåíèè àäàïòàöèîííûõ ìåõàíèçìîâ íà óðîâíå ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà, à òàêæå è â êà÷åñòâå òåñòà, óêàçûâàþùåãî íà ïðîäóêòèâíîñòü ðàñòåíèÿ.
