Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Автотрофный и гетеротрофный типы питания и их взаимодействие у растений и цианей

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Автотрофный и гетеротрофный типы питания и их взаимодействие у растений и цианей"

'Г6 од

_ 9 ИЮП 1997

На правах рукописи

ПЕТРУХИН Юрий Алексеевич

АВТОТРОФНЬШ И ГЕТЕРОТРОФНЫЙ ТИПЫ ПИТАНИЯ Н ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ У РАСТЕНИЙ И ЦИАНЕЙ

03.00.12 — Физиология растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

МОСКВА 1997

Работа выполнена в Пермском государственном педагогическом университете.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор В. И. Ч'л ко в; доктор биологических наук, профессор Н. И. Якушкина; доктор биологических наук В. Ю. Любимов.

Ведущая организация — Санкт-Петербургский государственный университет.

Защита состоится . 'У . _ 1997 г.

в . . часов на заседании диссертационного совета

Д 120.35.07 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева (127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 49, корпус 8. Ученый совет ТСХА).

Автореферат разослан . . мс*я . . . 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета —

кандидат биологических наук, доцент

Д- С. Лосева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Консгитугативнши механизмами автотро<3>-ного и гетеротрофного питания являются фотосинтез и аэробное дыхание соответственно. На первый взгляд, зеркальный характер исходных веществ и конечных продуктов у этих фундаментальных фитофизио-логических функций придает им черты тезы и антитезы, однако, накоплено немало серьезных фактов, свидетельствующих о возможности переплетения трофических функций у растений. Многообразие эффектов, индуцируемых светом, но не связанных с фотосинтезом, включая участие света в генерации граномвыдранного потенциала в митохондриях /Балаур и др., 1983/, позволило выдвинуть идею о внутриклеточном полифункпиональном действии света /Шахов, 1992/. С другой стороны, широкое участие молекулярного кислорода в фотохимических процессах /псевдоциклическое фосфорилирование/ и углеродном обмене /гликолатный метаболизм/ фотосинтеза в совокупности с процессом хлоропластного дыхания Цмл^чс/г^ 1982/ являются хорошей иллюстрацией того, насколько непросто провести категоричную демаркацию между физиолого-биохимическими механизмами авто- и гете-ротрофии.

Традиционно принято считать высшие растения автотрофшлш организмами. Однако-приблизительно 1/3 часть своей жизни растения проводят в темноте, когда системы автотрофного метаболизма не функционируют. Все более важным является то, что становление автотро-фии у молодого проростка осуществляется на базе и за счет механизмов гетеротрофного обмена. Кроме того, далеко не все клетки и органы растения имеют фотооинтетический аппарат и обладают способностью ч автотрофки. По-видимому, именно слояшым и еще не полностью расшифрованным сочетанием автотрофной и гетеротрофной компонент в трофике растения можно объяснить факты несовпадения реальной продуктивности растений с той, которая прогнозируется - на основании углекислотных кривых фотосинтеза / ¿¡я-т ¿¿ъз 1990 и др./.

Многие водоросли в условиях лабораторной культуры сравнительно легко переключаются как на смешанный тип питания - миксотро-фию, так и на полную гетеротрофию. Поскольку в естественных ус-

ловиях обитания вряд ли встречаются ниши, полностью лишенные органических веществ, то можно полагать, что в природе миксотрофия у водорослей проявляется значительно шире, чем это принято считать в настоящее время. Особый интерес представляют проблемы углеродного питания синезеленых водорослей /цианобактерий/, среди которых имеются облигатно фотоавтотрофные виды.

Цель и задачи исследования. Основной целью нашей работы было изучение соотношения автотрофной и гетеротрофной компонент в углеродном питании растений и водорослей, находящихся в переходных /от гетеро- к автотрофии и наоборот/ и стабильных трофических состояниях. Для экспериментального решения были поставлены следующие задачи:

- изучить динамику формирования фотосинтетического углеродного метаболизма у проростков при их переходе к автотрофному образу жизни и роль внешних /освещенность, содержание С0£ и О2/ и эндогенных /запас, питательных веществ в семени/ факторов в этом процессе;

- выяснить особенности взаимоотношений фотосинтеза и дыхания, а также автотрофной и гетеротрофной ассимиляции СС^ в листьях;

- определить -влияние гетеротрофных тканей на углеродный метаболизм фотосинтезиругацих'тканей листа;

- изучить особенности роста,- фотосинтетического и дыхательного метаболизма цианей и эукариотных водорослей при автотройном

и миксотрофном типах питания.

Научная новизна и практическая знач -'»юсть работы. Впервые установлено, что в процессе перехода этиолированных проростков от гетеро- к автотрофии существует критический период, на протяжении которого происходит временный спад в развитии фотосинтеза. Свет играет определяющую роль на завершающих этапах формирования автотрофии у.проростков, тогда как на начальных этапах доминирующая роль принадлежит процессам дыхания. Показано, что более, высокий ростовой и фотосинтетический потенциал, приобретаемый проростками из крупных семян при их переходе к автотрофии, в дальнейшем может реализоваться только при высоком уровне минерального питания.

Впервые обнаружено, что гетеротрофные ткани на свету и зеленые листья в темноте способны ассимилировать С02 по автотрофному пути. Выявлено, что свет, подавляя использование глюкозы в дыхании зеленых листьев, одновременно стимулирует образование глу-тамата через цикл Кребса.

В работе доказано, что переключение водорослей и цианей с автотрофии на миксотрофию стимулирует их рост и сопровождается подавлением фотосинтеза и активацией дыхания. Впервые установлено, что синезеленая водоросль /щ'яно байте рил/Л^гс^/^ (¿¿¿¿АЛЬ не является облигатно автотрофным видом, так как способна к гетеротрофному росту в темноте. Впервые показано, что конечным продуктом фотосинтеза у./ пмЖи-бхлз при автотрофии является глутамат, а при миксотрофии - свободные углеводы.

Особенности дыхания разнокалиберных семян и фотосинтеза полученных из них проростков можно использовать при оценке качества посевного материала. Специфику роста и метаболизма водорослей и цианей в различных трофических условиях, установленную в нашей работе, следует учитывать при разработке биотехнологий, стимулирующих рост этих объектов в установках массового культивирования, а также мероприятиях по рекультивации техногенных земель и борьо'<? с "цветением" водоемов.

Полученные в работе данные могут быть использованы в преподавании таких учебных дисциплин, как физиология растений /эволюция и регуляция фотосинтеза, взаимосвязи физиологических процессов, регуляторные функции корней/, микробиология /трофика прокариотннх фотосинтетиков/ и экология /роль светового фактора, вклад гидробионтов в продукционный процесс/. .

Апробация работы. Материалы исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на: 2-м Всесоюзном биохимическом съезде /Ташкент, 1969/; координационных совещаниях фитофизиоло-гов педагогических ВУЗов РСФСР /Ярославль, 1978; Орел, 1981; Пенза, 1984; Челябинск, 1987; Вологда, 1990; Смоленск, 1993/; расширенном семинаре ВШГУ /Ленинград, 1980/; Всесоюзном совещании "Энергетика, метаболические пути и их регуляция в фотосинтезе" /Пуиино, 1981/; Всесоюзном совещании "Фотосинте-

тпчсский метаболизм и его регуляция"/Чернигов, 1983/; Всесоюзном совещании ботаников педагогических ВУЗов /Пермь, 1983/; Всесоюзной конференции "Проблемы фотоэнергетики растений и повышение урожайности" /Львов, 1984/; Всесоюзном симпозиуме "Связь метаболизма углерода и азота при фотосинтезе" /Пущино, 1985/; Рабочем совещании "Регуляция фотослнтетического метаболизма углерода" Дазань, 1986/; Четвертом совещании по координации : ботанических исследований на Урале /Пермь, Г986/; Пятом совещании по координации ботанических исследований на Урале /Курган, Г988/; 2-м съезде ВОФР /№инск, 1990/; Всесоюзном координационном совещании по проекту "Теоретические основы устойчивой продуктивности агроэкосистем"/Лущино, 1990/; 6-м совещании по координации ботанических исследований на Урале /Сыктывкар, 1990/; Международном совещании "Метаболизм углерода и азота при фотосинтезе" /Пущино, 1991/; 2-й Международной научно-практической конференции ' "Экология и охрана окружающей среда" /Пермь, 1995/; Расширенном семинаре Казанского института Биологии КФ РАН /Казань, 1996/.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 33 работы.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 313 страницах /без списка цитируемой литературы/ и состоит из введения, трех частей, заключения и выводов. В части!, включающей три глава, приведен теоретический анализ проблемы и сформулированы цели исследований; в части 2 описаны объекты и методы исследований; в части 3, включающей три главы, изложены результаты экспериментов и их интерпретация. Экспериментальные материалы представлены в 47 таблицах и на 68 рисунках. Список цитируемой литературы включает 588 работ, в том числе 425 иностранных.

. Объекта и методы исследования. В экспериментах использовали: этиолированные проростки кукурузы, , пшеницы и ячменя; нормальные проростки и взрослые растения кукурузы, пшеницы, ячменя и кормовых бобов, выращенные в вегетационном домике или на делянках в поле; дикорастущие растения ХиЛО-се-^сир гссЬаге и ¿'¿^¿¿¿¿шгг.

;• пестролистные растения СЖСаг-орбу'бшп со/пто£.', сшезеленуто водоросль /цианобактериJ>l¿t■cyJ¿¿s /^¿¿¿¿.¿¿сги

штаммы Г59, 257 602 и jL-Z ъ зеленую водоросль fO-Z-'S шгамм 146. Накопительные культуры водорослей вирацивали_ в асептических условиях в стеклянных сосудах при освещенности 6000 лк, фотопериоде 12 ч, температуре 25^2°С и круглосуточном барботировании суспензий обычным воздухом. Для А. /vU^ccdtZ/VS^ использовал^ среду

С" / , 1955/, для С. и _

среду Та-МНИЯ.. Фотоорганотрофные условия для водорослей создавали добгплением к минеральной среде стерильной глюкозы /до конечной концентрации 55 мМ или 15»/ и прокачиванием обычныгл воздухом, фотогетеротрофные - добавлением глюкозы и прокачиванием воздухом без COg, гетеротрофные - добавлением глюкозы в суспензии, помещенные в темноту.

Скорость и состав продуктов фиксации С02 у растений изучали радиоизотопными методами /Мокроносов, 1966, 1972/, у водорослей -по поглощению меченого бикарбоната /Романова, 1980/ или в замкнутой циркулирующей системе с буфером Варбурга й 6, приготовленном с Н. С03 /Демидов и др., 1978/. 0g - обмен водорослей и прорастающих семян измеряли манометрически /Семихатота и др., 1965/, содержание хлорофилла - спектрофотометрически /Йлык, 1971/, содержанир белка - по Лоури / 1951/. Ин-

гибиторы и меченые субстраты вводили в срезанные листья с транс-пирационным током. Рост водорослей оценивали по концентрации кле-. ток в суспензии, просчитанных в камере Горяева. Разделение мезофилла и обкладочной паренхимы у кукурузы осуществляли последовательным механическим разрушением листьев / Г970/. Фотохимическую активность изолированных пластид оценивали по восстановлению - дихлорфенолшдофенола. Активность ферментов'определяли в неочищенных экстрактах'листьев: енолазы, пируваткиназы и НДД/Ф/'Н - глицеральдегидрофосфатдегидрогеназы -по скорости окисления НАД/Ф/*Н, РЕФоксигеназы - по поглощению 0£. измеренному амперометрически.

Эксперименты проводили в 2-х-6-ти-кратной биологической пов-торносгя с обязательной статистической обработкой результатов-/Рокицкий, 1967/. ,

Основные положения, выносимые на защиту.

- При развитии фотосинтеза у зеленеющих этиолированных проростков имеется критический период, на протяжении которого снижаются основные фотосинтетические показатели: скорость фиксации С02, синтез хлорофилла, восстановление СО 2 до углеводов. На начальных этапах формирования фотоавтотрофии важную роль играют окислительные процессы, на завершающих - уровень освещенности. Более высокий фотосинтетический, ростовой потенциал, приобретенный проростками из крупных семян, впоследствии может реализоваться только на высоком фоне минерального питания.

- Интеграция автотрофных и гетеротрофных механизмов в общей системе углеродного питания автотрофов проявляется в том, что гетеротрофные ткани на свету и зеленые ткани в темноте способны ассимилировать С02 по автотрофному пути. Свет>стимулирует гетеротрофную фиксацию зеленых листьев, но подавляет их дыхание, активизируя, однако; при этом образование через цикл Кребса глу-тамата - метаболита, облигатно .необходимого для фотосинтетического аппарата.

- При переключении водорослей и цианей с автатрофного питания на миксотрофный стимулируется их рост и дыхание, но снижается фотосинтез и изменяется механизм восстановления С0£. Синезе-леная водоросль /цианобактерия// не является облигатно фотоавтотрофным видом. •

РЕЗУЛЬТАТЫ. ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ' РТЕРПРЕТАЦИЯ

Углеродный метаболизм проростков при переходе от гетеро-к автотрофии

• Этиолированные проростки являются классическим объектом

для изучения переломного этапа в жизни растения -. перехода от

гетеротрофного образа .жизни к автотрофному, поскольку при их

освещении различные компоненты фотоспнтетичесиого аппарата

возникают и полностью оформляются за 48-72 часа, и это дает возможность исследовать развитие фотосинтетической функции в"

Т «11 24 .48

БРЕИЯ Э-Сгодииии ни СЫ1Ч 1Г .Л

Рис. Г. Фиксация СО2 /I/ и накопление хлорофилла /2/ этиолированными прорсгками кукурузы при освещении ;/з/- величина

> ' Хл в

хорошо выраженной динамике.

При исследовании зеленеющих этиолянтов мы обнаружили в интервале 6-12 ч освещения заметный спад в развитии фотосинтеза, который проявляется не только в замедлении фиксации С02 и на-

копленки хлорофилла /рис. I/, но и в нарушении кинетики ассимиляции С02 /рис. 2/. К 6 ч освещения в листьях формируется

система (Тотосинтетического восстановления С0о довольно высоТА

кой активности: Солее СО^» фиксированного.при 15-сек.

"глотке", через 10 мин восстанавливается до углеводов /рис. 2 В/.

Однако в последующие 6 ч происходит снижение этой активности: доля 14С в углеводах уменьшается до Що /рис. 2 Г/. Важно подчеркнуть, что нарушения происходят на завершающих этапах восстановления углекислоты. При сравнении рисунков 2 В и 2 Г видно, что при относительно коротком /до 120 сек./ выдерживании листьев после 15-сек. фотосинтеза скорость убыли метки из С-4 кислот, ФГК и ФЭС и накопления ее в углеводах в период 6 - 12 ч зеленения заметно возрастает, тогда как при длительном /600 сек./ выдерживании доля метки в углеводах в период 12 ч существенно ниже, чем при 6 ч. После 12 ч освещения система фотосинтетической ассимиляции С0£ восстанавливается и к 24 ч ее кинетика достигает уровня, характерного для зрелых листьев.

В этот же период снижается включение в высокомолеку-

лярные .вещества и гетеротрофная /темновая/ фиксация С0£. В специальных опытах было установлено, что обнаруженные аномалии не связаны с суточной ритмикой, подсыханием листьев или уменьшением устьичной апертуры, и, следовательно, являются отражением серьезных перестроек системы углеродного питания листа в этот период.

Характерно, что в работах других исследователей встречаются спады в процессе формирования фотосинтеза у зеленеющих . этиолянтов, аналогичные обнаруженным нами, которые, однако, авторы оставляют без внимания /Ходжаев, 1963-/иг,"?. , 1979;а/,, 1986 и др./. Следует подчерк- . нуть, что и в онтогенезе нормально растущих проростков происходит временное ухудшение фотосинтетических показателей, также не останавливающее внимание исследователей /Ладыгин, Биль, 1982;

1983 и др./.

На наш взгляд, одна из причин временного замедления в раз-

Г 12 часов

Время после б-'и сек. Фотосинтеза с СО(, сек.

Рис.2. Кинетика восстановления на Разных этапах

зеленения'этиолированных проростков кукурузы. I - сумма С-4 кислот, 2 - ФГК + ФЭС, 3 - углевода

витии фотосинтеза зеленеющих этиолянтов связана с изменениями окислительного метаболизма в этот период. В исследованиях группы Р.Хэюша установлено, что после включения света происходит очень быстрая активизация дыхания этиолированных листьев, пик которой приходится на. 3 ч, но к 6 ч освещения синтез

АТФ в митохондриях снижается на 1/3, а фосфорилирукщая активность пластид достигает половины того уровня, который регистрируется после 24 ч освещения ,

1980 и др.). Энергетический заряд клетки на протяжении 24 ч зеленения не изменяется 1980), и

это постоянство в период снижения образования АТФ в митохондриях может поддерживаться только замедлением энергопотребляющих процессов. Мы, таким образом, полагаем, что падение темпов развития фотосинтетического метаболизма в интервале 6-12 ч освещения связано с уменьшением вклада процесса дыхания в момент, когда фотосинтетический аппарат еще не в состоянии взять на себя всю нагрузку по энергообеспечению клеточного метаболизма.

Результаты наших экспериментов такке свидетельствуют о важной роли окислительного метаболизма именно на начальных этапах развития фотосинтеза зеленеющих этиолянтов. Б частности, доля продуктов фотосинтеза, используемых в цикле Кребса, к 6 ч достигает 21,0$, но к 24 ч пад&ет до 8,4 %, а доля щэодуктов фотосинтеза, окисляющихся до С0£, снижается с 38$ в первые кинуты освещения; до 9% к 12 ч. Аналогичные изменения претерпевает и активность гликолитических ферментов (табл. I).

Таблица I

Активность гликолитических ферментов в листьях кукурузы, мк М субстрата/г сырых листьев за I ч

Зеленение, часы Пируваткиназа Енолаза

0 178,2 48,6

6 90,6 14,4

Зеленые листья 225,0 30,6

Не следует исключать и возможности того, что та еще весьма разреженная ткань фотосинтетического метаболизма, которая успевает сформироваться в этиолированных листьях на протяжении первых 6 ч освещения, может частично разрушаться в. результате каких-то сдвигов на структурном уровне. С этой точки зрения кооперативный механизм фотосинтетического метаболизма у С-4 растений особо уязвим, поскольку нарушение хода хлоро-пластогенеза или его относительное отставание в одной из тка-

ней будет неизбежно отражаться на функционировании-кооперированной ткани и на фотосинтетических характеристиках листа в целом. Показано, что в этиолированных листьях кукурузы ген большой субъединицы РБ$казы транскрибируется в обеих ассимиляционных тканях, но при освещении пластиды мезофилла утрачивают эту способность {¿кс^л , Зо^ОШсС; 1985). Не исключено, что в первые 6-8 ч зеленения в общую фиксации СО2 вносит свой вклад и РБФказа мезофильной ткани, однако, в последущие часы зеленения этот канал поступления углекислоты элиминируется. Установлено также, что в первые часы освещения в этиохлоропластах обкладки кукурузы происходит довольно интенсивное формирование тилакоидов, но после 9 ч они начинают деградировать {Яст-уаЛ^ I'Л&1., 1975), и это, по-видимому, также может снижать фиксацию СО2 и синтез хлорофилла.

Свет виБЫвает существенные и быстрые изменения в углеродно метаболизме этиолянтов еще до того, как развернется коренная перестройка пластичного аппарата. Поглощение СО2 этиолированными листьями кукурузы начинает возрастать сразу после включения света и через 60 сек. достоверно превышает контрольный фон, т.е. систему темнового (гетеротрофного) усвоения СО2

(рис. 3).__________

г

Рис. 3. Поглощение СО2 этиолированными листьями кукурузы на свету (I) и в темноте (2)

И,

- 14 -

Примечательно, что светостимулирующий эффект не только формируется бистро, но и обладает довольно заметным последействием: одной минуты предварительного освещения листьев достаточно для того, чтобы стимулировать поглощение ^СС^ в последующие 10 мин. темноты (табл. 2). Вакно подчеркнуть, что сти-

Таблица 2

Влияние предварительного освещения на темновую фиксацию СХ>2 этиолированными листьями

Количество включенного 14С, имп./ыин. на

Растение 100 мг листьев

Темновая фиксация 10 мин Свет I мин + темновая фиксация 10 мин

Кукуруза 27900 ± 4640 42420 ± 3520

Ячмень 56230 ± 3740 102690 ± 1240

муляция светом фиксации С0£ • этиолянтами связана с 'окислительным метаболизмом и в отсутствии кислорода не проявляется (табл.3).

Таблица 3

Влияние кислорода на-световую (СФ) и темновую • (ТФ) фиксацию СОо этиолированными листьями

Поглощение С02, нМ/час на 100 мг листьев

Растение Воздух "2$ 02+-0,03! С02 Азот + 0,03% со2

СФ ТФ СФ ТФ СФ ТФ

Кукуруза 458,9 219,6 65,2 53,5 33,8 46,5

Пшеница 43,9 35,5 22,7 21,8 18,0 22,0

Очень важно, что свет не только стимулирует поглощение С02 этиолянтами, но и влияет на метаболизацию фиксированного углерода. Из рис. 2 А можно видеть, что 10-мин. освещения листьев достаточно для того, чтобы 14С02, фиксированной при 15-сек. "глотке" начал включаться в ФГК и углеводы..Разумеется, столь короткого освещения недостаточно, чтобы в листе сформировались системы нормального фотосинтеза, и появление метки в продуктах, типичных для автотрофной ассимиляции, свидетельствует о возпгок-

- 15 -

ности метаболизэции части СО2 по псевдосинтетическому пути, т.е. без использования энергии света, но с участием фотосинтетических ферментов. В этиолированных листьях обнаружены почти все ферменты фотосинтеза, причем с активностью, составляющей 10-60$ от таковой зеленых листьев {¡(о^алЬг- ^ .,1980 и др.). Наши данные также свидетельствуют о весьма высокой активности ключевого фермента цикла Кальвина в этиолированных листьях (табл. 4). Каши измерения показали , что пластиды, вы-

Таблица 4

Активность глицеральдегидфосфатдегидрогеназы в листьях кукурузы и ячменя, мк М ФГК/мин. на I г сырого веса(1) и глг хлорофилла (2)

НАДФ.Н - ГАФД • НАД-Н - ГАФД

I 2 I 2

Этиолированные

листья 0,81 - 0. -

Кукуруза ' После 30 ч

освещения 1,99 22,34 0,54 6,10

Нормально зеле-

ные листья 3,92 3,67 2,27 2,12

Ячмень Этиолированные листья 1901 - 0,45 -

деленные из этиолированных листьев кукурузы, способны к ферментативному восстановлению ДХФИФ и, следовательно, могут локировать углеродный метаболизм восстановительными эквивалентами. Источником же АТФ для псевдофотосинтетичесного метаболизма СО2 могли бы быть гликолиз и цикл Кребса.

Введение в листья меченых субстратов показало, что их использование в окислительном метаболизме по мере зеленения листьев снижается, а включение в углевода наоборот - усиливается. Интересно, что этиолированные-листья используют углерод экзогенных цитрата и глкколата для синтеза углеводов ещё до начала освещения. Это, по-видимому, осуществляется через реакции глиокси-

нормалью зеленые

% (#6

£

1

нормально ЗЕЛЁНЫЕ

О Ю м

i освещение , часы

Рис. 4. Фотохимическое (I) и ферментативное (2) восстановление дихлорфенолиндофенола изолированными пластидами мезофилла (А) и обкладки (Б) листьев зеленеющих этиолированных проростков кукурузы

латного шунта. Более того, после первых .6 ч освещения листья синтезируют сахара из экзогенного гликолата эффективнее, чем из С02.

Газовый состав атмосферы оказывает глубокое влияние на формирование фотосинтеза, причём реакция проростков С-- и С^- растений существенно различается (рис. 5). Общим для обоих видов является то, что кислород при современной концентрации резко по-

Рис. 5. Фиксация С02 этиолированными проросткаьж кукурузы (А) и пшеницы (Б), зеленеющим! в атмосфере разного газового состава. I - воздух, 2 - 2$ 02 + 0,03$ С02; 3 - азот + 0,03$ С02; 4 - воздух + 1% С02

давляет, а СО^ ггрк концентрации выше современной - стимулирует развитие фотосинтеза. Следует подчеркнуть, что стимулирующий эффект углекислоты связан не столько с функцией С02 как углеродного субстрата фотосинтеза, сколько с тем, что С02 является конкурентом кислорода или фото,дыхания (ср. кривые 4 и 2 на

рис. 5). По мере развития фотосинтеза его устойчивость с О2 повышается. Анализ состава продуктов фиксации С02 показал, что у кукурузы анаэробные условия по сравнению с воздухом сокращают ёмкость углеводного канала фотосинтеза более чем в 4 раза, хотя поглощение С02 снижается только вдвое. У пшеницы же в отсутствии кислорода формируется асимиляционкый аппарат, способности которого к синтезу углеводов и фиксации СО2 выше соответственно в 5,5 и 2,5 раза по сравнению с тем, который формируется в обычном воздухе. У обоих видов максимальная способность к образованию углеводов при фотосинтезе развивается в условиях низкого содержания кислорода.

Эксперименты, в которых варьировалась интенсивность света, показали (табл. 5), что у проростков в условиях низкой освещенности формируется фотосинтетический аппарат, потенциальные способности которого к фиксации СО2 и синтезу углеводов лишь соответственно в 2,0 и 5,7 раза ниже по сравнению с проростками,зеленеющими при высокой интенсивности света, причем потребность в высокой освещенности появляется у проростков только после 24 ч зеленения.

Нормально растущие проростки

Зависимость физиологических процессов от количества питательных веществ в семени - не только теоретически интересная, но и практически значимая проблема, поскольку крупность семян-один из ведущих критериев при оценке их качества. В серии экспериментов, поставленных по этой проблеме, объекты выращивались в вегетационном домике. Выяснилось, что уменьшение массы семени приводит к своеобразной гипертрофии физиологических функций, являющие ся ведущими на стартовом этапе жизни растения,-дыхания прорастающих семян и фотосинтеза молодых проростков. Однако повышенный (в 1,5-2,0 раза) фотосинтез проростков из мелких семян сохраняется только до четвертых суток их миксотрофно-го роста, а к 6-м суткам, когда проростки переходят к полной автотрофии, фотосинтез проростков из крупных-семян-существенно выше. В первые 6 суток между скоростью фотосинтеза и ростом однозначно прямой зависимости не наблвдается, т.к. и из мелких семян могут вырастать высокие проростки, и из крупных - низкие (табл. 6), хотя в целом крупные семена обеспечивагт более эффективный рост в этот период. Важным, однако, является то, что

Таблица 5

Включение 14С02 в продукты Ю-мш. фотосинтеза проростков кукурузы, зеленеющих 48 часов на свету разной интенсивности

Интенсивность света, лн

с\г о о

и я

Относительные единицу

Реальный фотосинтез

а

н о

8 »

'Т

о

о

со

И %

а &

СО X св

о

I 5

Потенциальный фотосинтез

см о о

3

я

н

о О

5 а е а] (М X

а № + §

Я) 03

т м р-1 Я 3

О & о

I

40 "11111 1111111

2.000 8,5 6,7 10,3 19,4 18,3 4,0 1,5 1,0 0,7 3,7 1,3 . 0,5

16,000 51,6 16,6 31,8 382,6 ■ 87,9 30,6 2,0 0,9 0,9 5,7 1,3 2,0

Таблица 6

Высота и воздушно-сухая биомасса 55-дневных растений пшеницы, выращенных из семян разного веса в водной культуре

Питательная среда

Вес_ Высота 6-ти-семени, дневных про-мг ростков, см

Высота, см

Биомасса, мг

Колос Листья Стебли Корни Сумм;

Речная вода

20-23 9,7 ± 0,1 6,1 ± 0,4

40-43 12,4 ±0,3 9,9 ± 0,2

25,9 ± 2,7 23,7 ± 2,9

36 32

36 31

23,8 ± 1,0 25,0 ± 3,6

16 22

37 36

38 32

37 37

36 36

37 23

146 131

127 118

I

о

Раствор Гельригеля

20-23 9,7 ± 0,1 6,1 ± 0,4

40-43 12,4 ± 0,3 9,9 ± 0,2

28,6 ± 3,4 32,1 ± 3,4

С 0

121

99.

41

42

40,2 ± 2,2 32,4 ± 2,9

159 151

133 52

126 288 88 229

187 479 99 302

более высокий ростовой потенциал, достигнутый (независимо от крупности семени) миксотрофшми проростками, не может реализоваться, если автотрофный этап жизни растения проходит в условиях дефицита элементов минерального питания (вариант "речная вода" в таб. 6). Следует отметить, .что этот дефицит, сильно угнетая рост растений, заметно подстегивал темпы их развития: на воде растения за 55 дней успели сформировать колосья, тогда как у растений на' питательном растворе это не наблвдалось.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ АВТ0ТР0ФН0Г0 И ГЕТЕРОТРОФНОГО МЕТАБОЛИЗМА УГЛЕРОДА У ВЗРОСЛЫХ РАСТЕНИЙ

Влияние света на гетеротрофную фиксацию СОд и дыхание зеленых листьев

Гетеротрофная фиксация С02 и дыхание являются физиолого-биохимической базой гетеротрофного метаболизма, и те изменения, которые претерпевают эти процессы в фотосинтезирупцем листе, отражают характер взаимосвязей автотрофного и гетеротрофного каналов в общей системе углеродного питания растений. Представленные в табл. 7 результаты нашего опыта свидетельствуют о стимулирующем влиянии света на гетеротрофную фиксацию С02 , . Таблица 7

Влияние света на последующую текновую финсацию -^СОр листьями

Количество включенного

14р, иш/мин. на 100 мг 14^ свет *

листьев Тд

Растения С темнота

После 20 мин. После 20 мин. темноты света

Кукуруза 6Г 810 128 760 207

Бобы 13 ООО 26 270 202

Пшеница 41 160 44 450 108

Ячмень 26 400 44 ООО 167

Пижма 10 200 24 ООО 235

Папоротник 20 600 39 780 199

листьями. Этот фотоэффект описан многими авторами (1 1етоп, 1948; Мокроносов, Багаутдинова, 1965 и др.), большинство из которых связывают его с "остаточным фотосинтезом" т.е. с сохранением в листе после выключения света фотохимических редуктантов и АТФ, а также С5- акцепторов. При более детальном исследовании этого явления (Петрухин, 1974; 1980) мы получили данные, в совокупности с данными других исследователей» свидетельствующие о том, что светостимуляция процесса гетёротрофно-го усвоения СО^ зелеными листьями носит практически универсальный характер, а реализация указанного фотоэффекта осуществляется за счет нескольких механизмов. Один из них связан с автотрофным метаболизмом и проявляется в форме "остаточного фотосинтеза в темноте", тогда как другие не имеют прямой связи с фотосинтезом и реализуются через активацию карбоксилирующих ферментов, ускорение транспорта и декарбоксилирования С4- кислот - основных продуктов гетеротрофной фиксации и стимуляцию акцептирования С02 на белках. Вероятно, в зеленых листьях на свету указанные механизмы могут функционировать одновременно, гармонизируя углеродный метаболизм трех компартментов растительной клетки - хлоропластов, цитозоля и митохондрий.

Ш были, вёроятно, однитш из первых, кому удалось показать функционирование дыхания в зеленых листьях на свету (Петрухин, 1969; 1970; 1971), когда большинство исследователей отвергали такую возможность. Свет, однако, значительно'сникает использование глюкозы в окислительном метаболизме листьев (£абл. 8). Изучение метаболизации введенного в листья пирувата-г-^С показало, что скорость реакций цикла Кребса на свету и в темноте практически одинаковая, и, следовательно, использование глюкозы в дыхании фотасинтезирувдих листьев детерминируется пропускной способностью гликолиза. Для идентификации участков, лимитирующих шток органического углерода через гликолиз, мы измерили активность енолазы и пируваткиназы. Оказалось (табл. 9), что в листьях пшеницы активность обоих ферментов близки к сопоставимой, но распределение пируваткиназы и енолазы между ассимилирующими тканями листа кукурузы резко ассиметрично. Это дает основание "заключить, что вовлечение молекул ФГК (и, в равной степени, гексоз) в цепочку "гликолиз —цикл Кребса" лимитируется, если не блокируется полностью, в цитоплазме клеток

Таблица 8

Поглощение и продукты метаболизации глюкозы-1-*4С зелеными листьями кукурузы

Продукты Показатели На свету В темноте

14СО2 нМх 53 86

% XX 2,8 5,2.

Кислоты ц. Кребса нМ 17 108

а XX 0,8 6,5

Глутемат нМ % ххх 9,8 54,5 6,8 5,4

Поглотилось глюкозы нМ 2112 1824

х - нМ/час на 100 мг сухих листьев хх - % от метаболизироваяной глюкозы ххх -% от суммы в КЦК

Таблица 9

Активность гликолитических ферментов, мкмоль вещества на мг хлорофилла за I ч.

Объекты Енолаза ■ Пируваткипаза

Пшеница, лист 20 21

Кукуруза: лист 42 59

клетки мезофилла 102 48

клетки обкладки 24 270

обкладки низкой активностью енолазы, а в цитоплазме клеток мезофилла - низкой активностью пируваткиназы. Это также гарантирует "неприкосновенность" тем молекулам ФГК, которые транспортируются из хлоропластов обкладки душ восстановления их в хло-ропластах мезофилла, как это происходит у малатных форм С^-растений.

Парциальный вклад фотосинтеза и дыхания в трофику зеленой клетки детерминируется, на наш взгляд, степенью "незаменимости" того или другого процесса для различных участков клеточного метаболизма. В зеленой клетке на свету сохраняется "запрос" на

определенный уровень мнтохондриального метаболизма, достаточный для обеспечения потребностей конструктивного обмена клетки в тех метаболитах, которые при фотосинтезе образуются в малой степени или не воспроизводятся вообще. Более всего это отн<}сит-ся к пятиуглеродным молекулам - предшественникам АЛК при синтезе этой кислоты через С§- путь. Результаты в'табл. 8 свидетельствуют, что на свету на долю глутамата приходится более половины радиоуглерода глюкозы, включившегося в интермедиаты цикла Кребса, тогда как в темноте - всего около 1/20. Скорость синтеза глутамата на свету выше почти на 50%, хотя свет в 6 раз сокращает поступление меченой глюкозы в цикл Кребса.

Некоторые особенности углеродного метаболизма пестрых листьев хлорофитума

Хлорофитум в качестве объекта был выбран.нами для того, чтобы проиллюстрировать компенсаторные перестройки фотосинтеза в ответ на потребности гетеротрофных органов, т.к. доля этиолированных тканей в листьях очень сильно варьирует - от 10 до 70% и более. Однако вопреки ожидаемому обнаружилось (Петрухин, Степанова, 1979), что в контактных условиях скорость фотосинтеза листьев хлорофитума варьирует в очень широких пределах (от 6,7 до 49,0 мкМ С02 • дм-2* час-*) и не зависит от соотношения этиолированных и зеленых полос в листе. Более того, выяснилось, что в срезанных листьях латеральный транспорт свежих ассимилятов из зеленых тканей в белые не происходит ни на свету, ни в темноте. Результаты опыта, проведенного не на срезанных листьях, а с целыми растениями, показали (табл.10), что отток 14С -ассимилятов из зеленых участков листа завершается к 6 ч постфотосинтетического периода, но их поступление в белые ткани продолжается на протяжении 24 ч. Поступление фотоассими-лятов в корни также происходит в течение первых шести часов, после чего наблодается реэвакуация асииыилятов из корневой системы. Таким образом, можно полагать, что отсутствие регулирующего действия белой тнани листа на фотосинтез зеленой связана с тем, что гетеротрофная ткань функционирует не за счет свежих продуктов фотосйнтеза, а используются пластические вещества, поступающие из корневой системы.

Изучение кинетики ассимиляции ^С02 показало, что в листьях хлорофитума функционирует цикл Кальвина с очень незначитель-

Таблица 10

Транспорт меченых ассимилятов из фотоспнтезирупцей ткани в альбиносную и корни в системе целого растения у хяорофитуед-на свету

Экспозиция Содержание 14С, % от общего

Зеленая ткань Белая ткань Корни

5-минутный фотосинтез 98,1 1,9 0

5-минутный фотосинтез + I ч 96,8 1,4 1,8

5-минутный фотосинтез + 3 ч 91,7 4,1 4,2

5-минутный фотосинтез + 6 ч 86,9 7,0 6,1

5-минутный фотосинтез + 24 ч 87,5 9,3 3,2

ным отвлечением интермедиатов на дыхание и в другие альтернативные углеводному* метаболические каналы (Петрухин, Константинова, 1982). Поскольку разрастание гетеротрофных фрагментов листа не приводит н адекватному усилении фотосинтеза в сократившейся ассимилирующей ткани, то это могло бы приводить к возникновению критических ситуаций в углеродном питании целого растения. Очевидно, быстрое включение фиксированного при фотосинтезе углерода в сахарозу и минимальное отвлечение его в альтернативные пути и на дыхадие обеспечивают в системе целого растения с пестрю,ж листьями стабильность пула легко мобилизуемых пластических веществ.

РОСТ И УГЛЕРОДНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ СИБЕЗЕЛЕНОЙ ВОДОРОСЛИ (ЦИАНОЕАКТЕРИИ) ДпДЛф'* /гг^^^МГ В РАЗЛИЧНЫХ ТРОФИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Подавляющее большинство исследователей считают к./иЛя&сл.* классическим представителем облигатно фотоавтотрофных организмов. Неспособность к гетеротрофному росту А. ^¿¿''¿¿•¿йгл'/связыва-юг с отсутствием метаболитной регуляции экспрессии генома и отсутствием 2-оксикегоглутаратдегидрогеназного комплекса

, , 1983 и др.). Однако много-

кратно проведенные эксперименты показали, что при внесении в среду глюкозы и изменении тем самым автотрофных условий на мик-

'сотрофные приводит к резкой стимуляции-роста (Пег-

рухин, Старков, 1989). Степень отзывчивости 0,- обмена клеток на внесение глюкозы варьирует, но общим для всех изученных штаммов является быстрое снижение фотосинтеза и

усиление дыхания. Такая реакция дыхания на внесение глюкозы характерна для ёштотрофных бактерий, способных переключаться на гегеротрофию , 1977). Экзогенный сунцинат стиму-

лирует дыхание к.лг-Л^&лб на 30$ сильнее, чем глюкоза, но особенно важно то, совместное внесение в питательную среду глюкозы и сукцината вызывает синергический эффект, в присутствии сукцината вклад экзогенной глюкозы в дыханир, почти удваивается (рис. 6). Следует сказать, что у присутствуют

и

<5

14« боа

«о

_1_1_I

14*»

1 4 *

Рис. 6. Фотосинтетический (А) и дыхательный (Б) 02- обмен автотрофной культуры к^гйфиЛалз 257 (I), 602 (П), 2 (Ш) и 257 (1У) в норме (I) и после внесения глшозы (2)

ферменты глиоксилатного цикла ¡Салг , 1967), который

может быть источником эндогенного сукцината. Мы установили также, что ыиксотрофные условия сильно стимулируют гетеротроф-

Рис. 7. Дыхание А. /ьЫ-ссба^ в автотрофной культуре (I) и после внесения 50 кМ глшозы (2), 50 мМ сукци-ната (3) и 50 иМ глшозы + 50 мМ сукцината (4)

ную фиксацию С02 У . у хлореллы этого не наблюда-

ется, как и синергического эффекта от совместного внесения сукцината и глшозы. Ун полагаем, что окислительная метаболизацйя экзогенных субстратов способна заменять фотосинтез у. к,л.1с1и(^ в качестве источника конструктивных материалов и метаболической энергии, необходимых для роста, поскольку блокирование цикла Кребса, происходящее в клетках к.лЬМЛалб, может шунтй-роваться по схеме, представленной на рис. 8. Пряше измерения количества клеток в суспензии показали, что к.1йсСи,£а-/7Л способна к кратковременному гетеротрофноку росту в темноте за счет экзогенной глшозы (Пегрухия, Старков, 1989).

Смена трофических условий кардинально изменяет состав прц-

Глюкоза. ■¡У^^ФЕП^Шр&лЫМ

+ / 7 I

фйкс/щрЯ^у к азо-Ц^АТ1

I г.

^ААТ

J ЦИКЛ КрЕесЯ 1 ■

I 1

^мАрлт ^ —Сукц,ин^т

ГЛИОКСИЛЛТМЫЙ_1

цикл

Рис. 8. Схема реакций, шунтирующих блок с<-кетоглутаратде-гидрогеназы у Л ru,ctu,6cv/t-S.

дуктов стационарного фотосинтеза. За 20-мин. фиксацию синтезировалось углеводов и глутамата соответственно, нМ COg на 10®, клеток: в автотрофной культуре - 73,4 и 357,4; в миксотрофной -248,6 и 5,8. Мы полагаем, что это связано с высокой потребностью в глутамате как предшественнике фотосинтетических пигментов; в автотрофных условиях он образуется через'фотосинтетическую фиксацию ^С02, в миксотрофных, - из экзогенной немеченой глюкозы, чему способствует отсутствие 2-оксиглутаратдегидрогеназы у этого объекта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На наш взгляд, не будет слишком большим преуплечением полагать, что трофический статус фотоавтотрофного организма есть ничто иное, как динамическое переходное состояние, прерываемое иногда периодом покоя. Прациальный вклад гетеротрофного и авто-трофного каналов в неразрывную ткань углеродного метаболизма и ' энергетического обеспечения гомеостаза детерминируется онтогенетическим состоянием и доступностью факторов, являющихся базовыми для автотрофии (свет, С02) и гетеротрофия (кислород,органические вещества). Инициация светом окислительного гликолат-ного метаболизма (фотодыхание) и стимуляция кислородом фотосинтеза (тушение флуоресценции) являются хорошей иллюстрацией того, что фотосинтез и дыхание "обречены" на совместное обеспечение трофических функций автотрофов не зависимо от остроты конкуренции этих процессов, свидетельством которой является хлоро-пластное дыхание.

Экспериментальные материалы, приведенные в нашей работе, дают доказательства тесного переплетения фотосинтетического и дыхательного метаболизма у автотрофов, находящихся в переходных трофических состояниях. Об этом свидетельствует, в частности, образование углеводов в темноте при поглощении цитрата и гликолата этиолированными листьями. Фотостимуляция гетеротрофной фиксации С02 зелеными листьями, а также усиление поглощения С02 и её метаболизахщя по псевдофотосинтетическому пути в первые минуты освещения этйолянтов указывают на участие света в углеродном метаболизме листа, не связанном с функционированием фотосинтетического аппарата. Тот факт, что в зеленых листьях образование глутамата из экзогенной глюкозы на свету происходит в 2 раза быстрее, чем в темноте, хотя свет в 6 раз снижает поступление углерода глюкозы в цикл Кребса, иллюстрирует актуальность для фотосинтеза отдельных звеньев дыхательного метаболизма, в частности тех, которые связаны с биосинтезом фотосинтетических пигментов. В миксогрофннх условиях у./^-

л 'икьё&пз резко ослабляется фотосинтез и усиливается дыхание, но фотосинтетический аппарат сохраняет свой вклад в энергетику клетки, не участвуя при этом в углеродном питании.

Зеркальное влияние кислорода на формирование фотосинтеза у зеленеющих этйолянтов Сд- и С^- растений иллюстрирует фило-

- 30 -

генетический аспект становления фотоавтотрофии у растений с разным типом фотосинтеза. Доминирующая роль кислорода и дыхания на первых этапах деэтиоляции при минорном влиянии интенсивности света в этот период находит свое отражение во временном спаде темпов развития фотосинтеза в период 6-12 часов зеленения этиолянтов, когда, по-видимому, осуществляется своеобразная передача эстафеты от окислительного метаболизма к фотосин-. тетическому на сложном пути перехода проростков к авготрофному образу жизни.

Взаимоотношения гетеротрофного и ввтотрофного углеродного метаболизма в поддержании трофического статуса фотоавтотрофов эволюционировали, по-видимому, от простого контакта фотосинтетических и дыхательных ЭТЦ у фотосинтезирупцих прокариотов к доминирующей роли соотношения гетеротрофных и автотрофных органов и тканей в общей системе эпигенеза растительного организма. Особенности углеродного метаболизма пестролистного хлорофи-тума и растений, выросших из крупных и мелких семян, приводи-ше в нашей работе, могут иллюстрировать это положение.

ВЫВОДЫ

1. Формирование фотоавтогрофного углеродного метаболизма у зеленеющих этиолированных проростков носит двухфазный характер. На первом этапе решапцая роль принадлежит окислительному метаболизму, на завершающем этапе доминирувдее влияние приобретает освещенность. В переходный период (&-12 ч зеленения) наблвдается временный спад темпов развития фотосинтетического метаболизма. Этиолированные листья обладают способностью мета-болнзировать по псевдофотосинтетическому пути углерод углекислоты и некоторых экзогенных субстратов.

2. Фотосинтез зеленеющих этиолянтов С-3- и 0-4 - растений имеет идентичную кислородную чувствительность, - в отлитие от зеленых листьев. Высокое содержание С02 и низкое содержанке 02 в атмосфере, в которой осуществляется зеленение этиолянтов, стимулирует развитие фотосинтеза у проростков пленки в 8-16 раз сильнее по сравнению с проростками кукурузы.

3. Стимуляция светом гетеротрофной фиксации С02 листьями обусловлена как факторами остаточного фотосинтеза, так и реакциями, не связанными с фотосинтеткческим аппаратом.

Скорость реакций ц. Кребса в зеленых листьях на эвету и в темноте одинаковая. Свег, подавляя поступление углерода в ц. Кребса, вдвое ускоряет образование глутаыата.

4. В пёстрых листьях хлорофитума фотосинтез зеленых тканей не контролируется альбиносными тканями, т.к. отсутствует латеральный транспорт ассишлятов между ними. Трофические по- . требности нефотосинтезирувдих тканей листа обеспечиваются фотосинтетическими ассимилятами, реэвакуируемыми из корней.

5. Более высокий ростовой и фотосинтетический потенциал, достигаемый в гетеротрофном и минсотрофном периоде проростками из крупных семян по сравнению с проростками из мелких семян, может в дальнейшем реализоваться только в благоприятных условиях минерального питания.

6. Синезеленая водоросль (цианобактерия)У^«^^ способна к темновому росту. Переход к.гшбибалз от фотоавто-трофии к миксотрофии стимулирует рост и сопровождается резким снижением доли фотосинтеза с параллельным увеличением доли дыхания в клеточном метаболизме. Основным продуктом фотосинтеза у А.псо^^й^г/Х в автотрофних условиях является глутамат, в мик-сотрофных условиях - углевода.

7. Совместное внесение в питательную среду глюкозы и сук-цината оказывает синергический эффект на дыхание к.лС<х!и-&иг$ , но не САЬь^Са- уи^см^з . Это может быть связано с реконструкцией ц.Кребса, который у к./гге^г^^ функционирует в незамкнутом режиме. При миксотрофии концентрация кислорода выше 21% стимулирует фотосинтез А.лсЖсРь-ы

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Петрухин Ю.А. Об участии продуктов фотосинтеза в дыхании на свету и в темноте.//Тезисы Второго Всес. биохим. съезда 19 секция. Проблемы фотосинтеза. Ташкент, 1969. С. 94-95.

2. Петрухин Ю.А. Об участии продуктов фотосинтеза в дыхании на свету и в темноте. // Уч. зап. Пермск. гоо. пед. ин-та, 1969. Т. 68. С. 170-179.

3. Петрухин Ю.А. Влияние предварительного затемнения листьев на световой и темновой метаболизм продуктов фотосинтеза. Уч. зап. Пермск. гос. пед. ин-та, 1969. Т. 68. С. 180-193.

4. Петрухин И.А. Вовлечение продуктов фотосинтеза ¿-¿А. т^ А . в дыхание. //Ботан. журн., 1970. Т. 55. № 5, С. 851856.

5. Петрухин Ю.А. Продукты фотосинтеза и их последующая ме-таболизация на свету и в темноте. // Уч. зап. Перм, гос. пед. ин-та, 1971. Т. 98. С. 75-78.

6. Петрухин Ю.А. Влияние света на темновую ассимиляцию СО2 листьями кукурузы. //Фотосинтез кукурузы. Пущино. 1974. С. 131-136.

7. Карпилов Ю.С., Новицкая И.Л., Белобродская Л.К., Биль К.Я., Маслов А.И., Кузьмин А.Н., Карпилова И.Ф., Керимов С.Х., Попова Е.И., Петрухин Ю.А., Герц С.М. Реакции гликолиза в автотрофной клетке. Роль в фотосинтетическом метаболизме и световом дыхании. //Механизм фотодахания и его особенности у растений различных типов. Пущино. 1978. С. 90-187.

8. Петрухин Ю.А., Степанова С.П. Фотосинтез листьев хлоро-фитума в зависимости от степени развития в ней белой ткани. // Биол. науки. 1979. Л 5. С. 89-91.

9. Петрухин Ю.А. Активация светом использования продуктов гетеротрофной фиксации С02. //Вопросы питания, роста и развития растений. Перт. 1980. С. 99-1С5.

10. Петрухин Ю.А. Влияние кислорода на фотосинтетическую ассимиляцию СО^ у растений и водорослей в различных трофических

условиях. //Энергетика, метаболические пути и их регуляция в

фотосинтезе. Пущино. 1981. С. 43-44.

11. Петрухин Ю.А., Константинова Л.М. Фотосинтетический метаболизм углерода в листьях хлорофитума. //Биол. науки, 1982.

№ 7. С. 95-99.

12. Петрухин Ю.А., Старков С.Д. Значение света для роста хлореллы в автотрофных и миксотрофных условиях. //Вопросы экологической физиологии растений. Пермь. 1982. С. 82-88.

13. Петрухин Ю.А.,, Старков С.Д. Рост и фотосинтез хлореллы в различных условиях освещения и трофики. //Отражение достижений ботанической науки в учебном процессе естеств. факультетов педаг. ин-тов. Пермь. 1983. С. 124-125.

14. Петрухин Ю.А. Формирование фотосинтеза у этиолированию: цроростков, зеленевдих при разной освещенности. //Отражение достижений ботанической науки в учебном процессе естественных факультетов педагогических институтов. Пермь. 1983. С. 119-120.

15. Петрухин Ю.А. Роль света в нефотосинтетическом газообмене растений. //Проблемы фотоэнергетики растений и повышение урожайности. Львов. 1984. С. 100-101.

16. Петрухин Ю.А., Лазор М.Я. Чувствительность ассимиляции С02 к кислороду при зеленении этиолированных проростков. // Биол. основы регуляции роста и развития растений. Пермь. 1985. С. 79-86.

17. Петрухин Ю.А. Метаболизация экзогенного аспартата-4-^С зеленеющими этиолированными проростками. //Связь метаболизма углерода и- азота при фотосинтезе. Пущино. 1985. С. 88.

.18. Петрухин Ю.А., Старков С.Д. Рост некоторых водорослей на минеральных и органических источниках углерода. //Физиологические основы ростовых процессов. Москва. 1986. С. 23-28.

19. Петрухин Ю.А. Об участии света в нефотосинтетическом газообмене растений. //Биол. науки, 1986. № 8. С. 75-79.

20. Петрухин Ю.А., Лазор М.Я. Влияние кислорода на формирование фотосинтеза у этиолированных проростков при их освещении. //Рост, развитие и адаптация растений к экстремальным факторам. Пермь. 1987. С. 87-92.

21. Петрухин Ю.А., Старков С.Д. О трофических способностях синезеленой водоросли ¿па^з^и //Ботанкч. исследования на Урале. Свердловск. 1988. С. 83.

22. Петрухин Ю.А., Старков С.Д. Изменения фотосинтеза сине-зеленой водоросли /логрг^й ш&сЬх+ы в фотомиксотрофных условиях. //Тез. докл. меквуз. конф. молодых ученых. Пермь. 1988.С.30.

23. Петрухин Ю.А., Лазор М.Я. Роль окислительного метаболизма в развитии фотосинтеза зеленеющих этиолированных проростков кукурузы. //Некоторые вопросы экологической физиологии растений. Пермь. 1988. С. 62-70.

24. Петрухин Ю.А., Лазор М.Я. Поглощение и метаболизация экзогенной глюкозы-1-^С при переходе этиолированных проростков кукурузы к автотрофному росту. //Вопросы регуляции ростовых процессов у растений. Москва, 1988. С. 61-65.

25. Петрухин Ю.А. Углеродный метаболизм этиолированных проростков кукурузы при их освещении, //Физиол. растений, 1988. ' Т. 35, вып. 5. С. 886-993.

26. Петрухин Ю.А., Старков С.Д. К вопросу об облкгатной фо~ тоавтотрофии синезеленой водоросли /лАсуХ^Л ыЛи&з^. //Журн. общей биологии, 1989. Т. 50, № 5. С. 664-672.

- 34 -

27. Золотухин И.А., Петрухин Ю.А., Старков С.Д. Биодогичео-кая флокуляция взвешенных веществ шахтных вод //Химия и технология вода. 19%. Т. 12, J* 9. С. 855-857.

28. Петрухин Ю.А. О трофических потенциях водорослей. // Ботанич. исследования на Урале. Свердловск. 1990. С. 81.

29. Петрухин Ю.А., Старков С.Д. Влияние органических веществ на рост и дахание синезеленой водоросли. //Рост растений. Пути регуляции, Москва. 1991. С. 81-86.

30. Петрухин Ю.А. Формирование фотосинтеза у этиолированных проростков кукурузы, зеленеющих при разной освещенности* //Некоторые вопросы адаптации растений к экстремальным факторам. Пермь. 1991. С. 65-70.

31. Петрухин Ю.А., Старков С.Д. Влияние трофических условий на рост и фотосинтез синезеленой водоросли ¿fPA&fS'iis nidu&MS* //Вопросы адаптации растений к неблагоприятным факторам среда. - Пермь. 1993. С. 57-€5*

32. Петрухин Ю.А., Старков С.Д." Фотосинтез и дахание сине-зеленой водоросли /natj/s&J /и(¿a fans при переходе от автотро-фии к миксогрофии. //Тез. докл. 6-го координац. семинара - совещания преподавателей физиологии растений. Смоленск. 1993. С.117.

33. Петрухин Ю.А., Старков С,Д. Влияние выбросов завода CMC на газообмен и пигментный аппарат сине-зеленых водорослей. //Экология и охрана окрукаодей среда.- Тез. докл. 2-й Ыевду-народн. научно-практич. конференции. Ч. П. Пермь. 1995. С.98-99.