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"

А-зШз

На правах рукописи ПЕТРУХИН Юрий Алексеевич

АВТОТРОФИ ЫЙ И ГЕТЕРОТРОФНЫЙ ТИПЫ ПИТАНИЯ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ У РАСТЕНИЙ И ЦИАНЕЙ

03.00.12 — Физиология растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

МОСКВА 1997

г

Г)

Работа выполнена в Пермском государственном педагогическом университете.

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор В. И. Чнков; доктор биологических наук, профессор Н. И. Якушкина; доктор биологических наук В. Ю. Любимов.

Ведущая оргл шзация — Санкт-Петербургскии государственный университет.

- 16 и /ОН я ,„„„

Защита состоится.........199/ г.

1ч-

в . . /Т. часов на заседании диссертационного совета Д 120 35 07 по ї а щите диссертаций на соискание ччеиой степени доктора Сиотогических на\к в Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева (127550, Москва И-550, Тимирязевская у л , 49, корпчс 8 Ученый совет ТСХА).

Автореферат разослан . ^ /п<зя . . . 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета — кандидат биологических наук,

доцент'

Д ( . Лосева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Конститутативкыш механизмами автотроф-наго 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 км черты тезы и антитезы, однако, накоплено немало серьезных фантов, свидетельствующих о возможности переплетения трофических, функций у растений. Многообразие эффектов, индуцируемых светом, но не связанных с фотосинтезом, включая участие света в генерации трансмембранного потенциала в митохондриях /Балаур и др., 1983/, позволило выдвинуть идею о внутриклеточном полифункциональном действии света /Шахов, 1992/. С другой стороны, широкое участие молекулярного кислорода в фотохимических процессах /псевдоциклическое фосфорилирогаше/ и углеродном обмене /гликолатный метаболизм/ фотосинтеза в совокупности с процессом хлоропластного дыхания 1982/ являются хорошей иллюстрацией того, насколько непросто провести категоричную демаркацию между физиолого-биохимическими механизмами авто- и гете- , ротрофии.

Традиционно принято считать высшие растения автотрофными организмами. Однако-приблизительно 1/3 часть своей жизни растения проводят в темноте, когда системы автотрофного метаболизма не функционируют. Еще 'более важным является то, что становление автотрофику молодого проростка осуществляется на базе и за счет механизмов гетеротрофного обмена. Кроме того, далеко не все клетки и органы растения имегт фотосинтеткческий аппарат и обладают способностью ч автотрофки. По-видимому, именно сложным 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 углекислотннх кривых фотосинтеза / J,a-m£¿-t-j 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~

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. ^яьл-о- а-сад змии 'i- <'\> i wipiij,

Ива.

ловиях обитания вряд ли встречаются ниш, полностью лишенные органических веществ, то можно полагать, что в природе миксотро({ия у водорослей проявляется значительно шире, чем это принято считать в настоящее время. Особый интерес представляют проблемы углеродного питания синезеленшг 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 СО2 и

и эндогенных /запас питательных веществ в семени/ факторов в этом процессе;

— выяснить особенности взаимоотношений фотосинтеза и дыхания, а также автотрофной и гетеротрофной ассимиляции СО2 в листьях;

— определить влияние гетеротрофных тканей на углеродный метаболизм фотосинтезирующих тканей листа;

— изучить особенности роста, Лотосинтетического и дыхательного метаболизма цианей и эукариотных водорослей при автотрофном

и миксотрофном типах питания.

Научная новизна и практическая зна* 'Ость работы. Впервые установлено, что в процессе перехода этиолированных проростков от гетеро- к автотрофии существует критический период, на протяжении которого происходит временны!» спад в развит™ фотосинтеза. Свет играет определяющую роль на завершающих этчпах формирования автотрофии у пророс-тков, тогда ка! на начальных этапах доминирующая роль принядлр*ит прочес<чч дыхания. Пйказано, что более высокий ростовор и £отосинтегичегкиа потен'Ш1Л, приобретаемый проростками из крупнчх грмпн при их переходе к автотрофии, в дальнейшем мож^т р п'-юв^тм я пют гг" рыго^о«» уровне минерального питания.

Впервые обнаружено, что гетеротрофные ткани на свету и зеленые листья в темноте способны ассимилировать СС^ 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 /цианобактерия/ /гику¿-6¿х лЛ.-

не является облигатно автотрофным видом, так как способна к гетеротрофному росту в темноте. Впервые показано, что конечным продуктом фотосинтеза у./ ял^и^Ссыц при автотрофии является глутамат, а при миксотрофия - 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*Й 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 прокариотных фотосинтетиков/ и экология /роль светового фактора, вклад гидробконтов 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 БШГУ /Ленинград, 1980/; Всесоюзном совещании "Энергетика, метаболические пути и их регуляция в фотосинтезе" /Пушино, 1981/; Всесоюзном совещании "Фотосинте-

тгческий метаболизм и его регулятшя"/Чернигов, 1983/; Всесоюзном совещании ботаников педагогических ВУЗов /Пермь, 1983/; Всесоюзной конференции "Проблемы фотоэнергетики растения и повышение урожайности" /Львов, 1984/; Всесоюзном симпозиуме "Связь метаболизма углерода и азота при Фотосинтезе" /Пущино, 1985/; Рабочем совещании "Регуляция фотослнтетнческого метаболизма углерода" /Казань, 1986/; Четвертом совещании по координации ботанических исследований на Урале /Пермь, 1986/; Пятом совещании по координации ботанических исследований на Урале /Курган, Г988/; 2 —м съезде БОГР /Минск, Х990/; Всесоюзном координационном совещании по проекту "Теоретические основы устойчивой продуктивности агроэкосистем"/Пушино, 1990/; 6-м совещании по координации ботанических исследований {а Урале /Сыктывкар, 1990/; Международном совещании "Метаболизм углерода и азота при Фотосинтезе" /Цушино, 1991/; 2-!' Международной: научно-псактической конференции "Экология и охрана окружающей среды" /Пермь, 1995/; Расширенном семинаре Казанского института Биологии КФ РАН /Казань, Г996/.

Публт'качии. По теме диссертатши опубликовано 33 работы.

Объем и структура работы. Диссертация гзложена на 313 страницах /без спгска тштирурмой литературы/ и состоит из введения, трех часгей, заключения и выводов. В части!, включающей три глаю, приведен теоретический анализ проблемы и сформулированы Пдли исследований; в части 2 описаны объекты и методы исследо-вант,й; в части 3, включающей три главы, излогены результаты экспериментов и их интерпретация. Экспериментальные матер-алы представлены в 47 таблицах и на 68 рисунках. Список цитируемой литературы включает 588 работ, в том числе 425 иностранных.

Объекты и методы исследования. В экспериментах использовали: этиолировлннче проростки кукурузы, пшеницы и ячменя; нормальные проростки и взрослые растения кукурузы, пшеницы, ячменя и кормовых бобов, вырешенные в вегетационном домике или на делянках в чоте; дикорастущие растения 7ипа-сс^иггг гиСраге и Р^&гс^&илг а^ш-Сс/гм^т р пестротстные раст^нтя СА&гарЬуь^и-гп сотта^\ счез»лрнуп воторосль /чткобчтер^/ ¿/^пяс^гг*

штаммы 159 , 257 602 и и зеленую водоросль ^вл-Ч штамм 146. Накопительные культуры водорослей выращивали, 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. использовал^ среду "С/1955/, для С.ки^г-М -средуТ&мииж.. Фотоорганотрофные условия для водорослей создавали добавлением к минеральной среде стерильной глюкозы /до конечной концентрации 55 мМ или Е£/ и прокачиванием обычным воздухом, фотогетеротрофные - добавлением глюкозы и прокачиванием воздухом без СО2, гетеротрофные - добавлением глюкозы в суспензии, помещенные в темноту.

Скорость и состав продуктов фиксации СО2 У растений изучали радиоизотопными методами /Мокроносов, 1966, 1972/, у водорослей • по поглощению меченого бикарбоната /Романова, 1980/ или в замкнутой циркулирующей системе с буфером Варбурга 6, приготовленном с ИС03 /Демидов и др., 1978/. 02 - обмен водорослей и прорастающих семян измеряли манометрически /Семихатова и др., 1965/, содержание хлорофилла -. спектрофотометрически /Шлык, 1971/, содержание белка - по Лоури / . .,1951/. Ин-

гибиторы и меченые субстраты вводили в срезанные листья странс-пирационным током. Рост водорослей оценивали по концентрации клеток в суспензии, просчитанных в камере Горяева. Разделение мезофилла и обкладочной паренхимы у кукурузы осуществляли последовательным механическим разрушением листьев / ., 1970/. Фотохимическую активность изолированных пластид.оценивали по восстановлению - дихлорфёнолиндофенола. Активность ферментов определяли в неочищенных экстрактах "листьев: енояазы,-пируваткиназы и НАД/Ф/'Н - глицеральдегидрофосфатдегидрогеназы -по скорости окисления НАД/Ф/'Н, РБФоксигеназы - по поглощению 02, измеренному амперометрически.

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

Основные положения, выносташе 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 СО2 до углеводов. На начальных этапах формирования фотоавготрофии важную роль играют окислительные процессы, на завершающих - уровень освещенности. Более высокий фотосинтртический, 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 СО^ 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 СО2. Синезе— леная водоросль /цианобактерия// не является облигатно фотоавтотрофным видом.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ

Углеродный метаболизм проростков при переходе от гетеро-к автотрсн^ии

Отполированные проростки являются классическим объектом для изучения переломного этапа в жизни растения - перехода от гетеротрофного образа жизни к автотрофному, поскольку при их освещении различные компоненты фотос**нтетического аппарата возникают и полностью оформляются за 48-72 часа, и это дает бст-сность чсследовчть развитие фотос!'нт°т1"1вско!1 фикции в

Впи ЭКСГОМВИИ НА СвП* *ЫСЫ

Рис. X. Фиксация.СО2 /1/ и накопление хлорофилла /2/ этиолированными прорстками кукурузы при осве-• щенииЛ/з/- величина ^ а

Хл в

хорошо выраженной динамике.

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

копленки хлорос*илла /рис. Г/, ко и в нарушении кинетики асси-•«иляпки С02 /рис. 2/. К 6 ч освещения в листьях формируется система фотосинтетического восстановления С02 довольно высокой активности: более ^4С0„, фиксированного при 15-сек. "глотке", через 10 мин восстанавливается до углеводов /рис. 2 В/.

Однако в последующие 6 ч происходит снижение этой активности: доля в углеводах уменьшается до 40£ /рис. 2 Г/. Важно подчеркнуть, что нарушения происходят на завершающих этапах восстановления углекислоты. При сравнении рисунков 2 В с 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 гаке, чем при 6 ч. После 12 ч освещения система фотосинтетической ассимиляции COg 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 С02. 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, -

rvasn. , 1979; Jét,t& c¿ a¿.t 1986 и др./. Следует подчеркнуть, 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-

Рис.2. , Кинетика восстановления 002 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.Хэмппа 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 фосфорилируоцая активность пластид достигает половины того уровня, который регистрируется после 24 ч освещения , ¿КЛП, 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 дахания в момент, когда фотосинтетический аппарат еще не в состоянии взять на себя всю нагрузку по энергообеспечению клеточного метаболизма.

Результаты наших экспериментов также свидетельствуют о важной роли окислительного метаболизма именно на начальных этапах развития фотосинтеза зеленеющих этиолянтов. В частности, доля продуктов фотосинтеза, используемых в цикле Кребса, к 6 ч достигает 21,но к 24 ч падает до 8,4 %, а доля продуктов фотосинтеза, окисляющихся до СО2. снижается с 38$ в первые минуты 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 фото синтетических характеристиках листа в целом. Показано, что в этиолированных листьях кукурузы ген боль- ' той субъединицы РБФказы транскрибируется в обеих ассимиляционных тканях, но при освещении пластида мезофилла утрачивают эту способность ШеМ , Зо^ога./.; 1985). Не исключено, что в первые 6-8 ч зеленения в общую фиксацию СО2 вносит свой вклад и РБФказа мезофильной ткани, однако, в последующие 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 ¿А, 1975), и это, по-видимому, также может снижать фиксацию СО2 и синтез хлорофилла.

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

(рис. 3).__" -

Рис. 3.

Поглощение 14Со2 этиолированными листьями кукурузы на свету (I) и в темноте (2)

Примечательно, что светостимулирующий эффект не только формируется быстро, но и обладает довольно заметным последействием: одной минуты предварительного освещения листьев достаточно ДЛЯ ТОГО, чтобы стимулировать поглощение *4С(>2 в последующие 10 мин. темноты (табл. 2). Ваяно подчеркнуть, что сги-

Таблица 2

Влияние предварительного освещения на темновую фиксацию СО2 этиолированными листьями

Количество включенного І4С, тш./мин. на

Растение 100 мг листьев

Темповая фиксация 10 мин Свет I мин + темновая фиксация 10 мин

Кукуруза 27900 і 4640 42420 ± 3520

Ячмень 56230 і 3740 102690 і 1240

муляция светом фиксации СО2 этиолянтами связана с окислительным метаболизмом и в отсутствии кислорода не проявляется (табл.3).

Таблица 3

Влияние кислорода на световую (СФ) и темновую (ТФ) фиксацию С02 этиолированными листьями

Поглощение С02, , нМ/час на 100 1 мг листьев

Растение Воздух 2$ 02+0,03£ СО2 Азот 4- 0.03Й С02

СФ ТФ СФ ТФ СФ ТФ

Кукуруза Пшеница 458,9 219,6 43,9 35,5 65,2 22,7 53,5 21,8 33,8 18,0 46,5 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 ІО-іпш. освещения листьев достаточно для того, чтобы ^С02, фиксированной гри 15-сек. "глотке" начал включаться в ФГК и углеводы. Разумеется, стать короткого освещения недостаточно, чтоСы в лггте сфорировшгись системы норглчьного |Ътосинтеза, и чоявленгр г. етке в продуктах, типичных для автотроф'оі* о возмог-

ности метаболизации части С0£ 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 (ЖI ^ .,1980 и др.). Наши данные также свидетельствуют о весьма высокой активности ключевого фермента цикла Кальвина в этиолированных листьях (табл. 4). Наши 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 мг хлорофилла (2)

НАДФ.Н - ГАФД • НАД'Н ' - ГАФД Объекты | __I_ 2 I_2

Этиолированные

листья 0,81 - 0. После 30 ч

освещения 1,99 22,34 0,54 6,10 руза' '

Нормально зеленые листья 3,92 3,67 2,27 2,12

Этиолированные

Ячмень листья 1901 - 0,45

деленные из этиолированных листьев кукурузы, способны к ферментативному восстановлению ДХФИФ и, следовательно, могут дотировать углеродный метаболизм восстановительными эквивалентами. Источником же АТФ для псевдофотосинтетического 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 углеводы наоборот - усиливается. Интересно, что этиолированные-листья используют углерод энзоген ных цитрата и гликолата для синтеза углеводов ещё до начала ос вещения. Это, по-видимому, осуществляется через реакции глиокси

о О М 4« нормалью ЗЕЛЁНЫЕ

ОСВЕЩЕНИЕ , часы

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

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

Газовый состав атмосферы оказывает глубокое влияние на формирование фотосинтеза, причс реакция проростков и С^- растений существенно различается (рис. 5). Общим для сболх видов СТЛЧРТСЯ ТО, ЧТО КИСЛОРОД При СОВрй1.еННОЙ КОНП" г'г резко по-

освещение , часы _

Рис. 5. Фиксация С02 этиолированшми проростками кукурузы (А) и пшеницы (Б), зеленеющими в атмосфере разного газового состава. I - воздух, 2 - 02 + 0,03^ С02; 3 - азот + 0,03% С02; 4 - воздух + 1% С02

давляет, а С02 при 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 фотодыхания (ср. кривые 4 и 2 на

рис. 5). По мере развития фотосинтеза ею устойчивость с С>2 повышаются. Анализ состава продуктов фиксации СС>2 показал, что у кукурузы анаэробные условия по сравнению с воздухом сокращают емкость углеводного канала фотосинтеза более чем в 4 раза, хотя поглощение С02 снижается только вдвое. У пшеницы же в отсутствии кислорода формируется асимышционный аппарат, способности которого к синтезу углеводов и фиксации С02 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 С02 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, не 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, являющихся 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, являртся то, что

Таблица 5

Включение ^С02 в продукты 10-шш. фотосинтеза проростков кукурузы, зеленеющих 48 часов на свету разной интенсивности

Интенсивность света, лк

Относительные единицы

Реальный фотосинтез

§ о

я к

и

т

е

«

е-

§ а

о о § «

Потенциальный фотосинтез

о

9

§ и

о

о

Й е

<0 &

40 І І І І І І І І І І І I

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 б

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

- г

Питательная среда : •

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

Высота, сы

Биомасса, мг

Колос • Листья Стебли Корни • Сумі©

Речная вода

20-23 9,7 ± 0,1 6,1 і 0,4

40-43 12,4 ±0,3 9,9 ± 0,2

25,9 ± 2,7 36 36 38 36 146 23,7 - 2,9 ' 32 31 32 36 131

23,8 і 1,0 16 37 37 37 127 25,0 ± 3,6 22 36 37 23 118

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

121

99

41

42

126 288 88 229

40,2 ±2,2 0 " 159 133 187 479 32,4 ± 2,9 0 151 52 99 302

- 21 -

более высокий ростовой потенциал, достигнутый (независимо от крупности семени) миксотрофными проростком!, не мокет реализоваться, если автотрофний этап тазни растения проходит в условиях дефицита элементов минерального питания (варнивт "речная вода" в таб. 6). Следует отметить, что этот дефицит, сильно угнетая рост растений, заметно подстегивал телш их развития: на воде растения за 55 дней успели сформировать колосья, тогда как у растений на питательном растворе это не наблюдалось.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ АВТОТРОФНОГО И ГЕТЕРОТРОФНОГО МЕТАБОЛИЗМА УГЛЕРОДА У ВЗРОСЛЫХ РАСТЕНИЙ

Влияние света на гетеротрофную фиксацию СОд и дыхание зеленых листьев

Гетеротрофная фиксация С02 и дыхание являются фнзиолого-биохимической базой гетеротрофного метаболизма, и те изменения, которые претерпевают эти процессы в фотосинтезирующем 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 тегзговую фиксацию 14С0? листьями

Количество включенного

14^., имп/їзш. на 100 га» 14^ свет ^

листьев 77

Растения С темнота

После 20 мин. После 20 пин. темноты света

Кукуруза 61 810 128 760 207

Бобы 13 000 26 270 202

Пшеница 41 160 44 450 108

Ячп^нь CS 400 44 ООО 167

Плш. 10 200 24 ООО 235

fLrop г ' .'i i см 39 7ВО 199

- 22 - / • листьями. Этот фотоэффект описан многими авторами (С&-С \Sisl , Ьелмп, 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 Сд- акцепторов. При более детальном исследовании этого явления (Петрухт, 1974; 1980) мы получили данные, в совокупности с данными других исследователей«, свидетельствующие о том, что светостямуляция процесса гетеротрофного усвоения СО2 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 карбоксилиругацих ферментов, ускорение транспорта и декарбоксилирования С4- кислот - основных продуктов гетеротрофной фиксации и стимуляцию . акцептирования СО2 на белках. Вероятно, в зеленых листьях на свету указанные механизмы могут функционировать одновременно, гармонизируя углеродный метаболизм трех компартментов растительной клетки - хлоропластов, цитозоля и митохондрий.

№ были, вёроятно, одними 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 снижает использование глюкозы в окислительном метаболизме листьев (Яабл. 8). Изучение метаболизации введенного в листья пирувата-2-*4С показало, что скорость реакций цикла Кребса на свету-и в темноте практически одинаковая, и, следовательно, использование глюкозы в дыхании фотасинтезирующих листьев детерминируется пропускной способностью гликолиза. Для идентификации участков, лимитирующих поток 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

_ ти_

Поглощение и продукты метаболизации глшозы-1- С зелеными листьями кукурузы

Продукты Показатели На свету В темноте

14со2 нЫх 53 86

% XX 2,8 5,2

Кислоты ц. Кребса нМ 17 108

а XX /о 0,8 6,5

Глутамат нМ % ххх 9,8 54,5 6,6 5,4

Поглотилось глюкозы нМ 2112 1824

х - нМ/час на 100 мг сухих листьев хх - % от метаболизированной глюкозы ххх -% от суммы І4С в КЦК

Таблица 9

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

Объекты Енолаза Пгруваткш.аза

Пшеница, лист 20 21

Кукуруза: лист 42 59

клетки мезофилла 102 48

клетки обкладки 24 270

обкладай низкой активностью енолазы, а в цитоплазме клеток мезофилла - низкой активностью пируваткиназы. Это также гарантирует "неприкосновенность" тем молекулам ФГК, которые транспортируются из хлоропластов обкладки даш восстановления их в хлоропластах мезофилла, как это происходит у »."алаткых форм С^-растений.

Парцгалькый вклад фотосинтеза и дыхания в трофику зеленой клеткг детерминирует-т, на наш взгляд, степенью "незаменимости" того Г-Г,: другого процесса для разл/чных участков клеточного г.-е-т^Солі-зі'-1. В зеленой клетке на сгету сохраняется "запрос" на

определенный уровень митохондриалыгого 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 относится к пятиуглеродным молекулам - предшественникам AJtk при синтезе этой кислоты через С5- путь. Результата 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 ассишлятов из зеленых тканей в белые не цроисходит 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 наблвдается реэвакуация асиимилятов из корневой системы. Таким образом, можно полагать, что отсутствие регулирующего действия белой ткани листа lia фотосинтез зеленой связана с тем, что гетеротрофная ткань функционирует не за счет свежих продуктов фотосинтеза, а используется пластические вещества, поступающие из корневой системы.

Изучение кинетики ассимиляции *"*С02 показало, что в листьях хлорофитума функционирует цикл Кальвина с очень незналитель-

г

Таблица 10

Транспорт меченых ассимилятов из фотосиятезируицей ткани в альбиносную и корни в систеге целого растения у хлорофитувд-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

ніш отвлечением интермедиатов на дыхание и в другие альтернативные углеводному* метаболические каналы Шетрухин, Констав-тинова, 1982). Поскольку разрастание гетеротрофных фрагментов листа не приводит к адекватному усилению 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 дыхание обеспечивают в системе целого растения с пестрыми листьями стабильность пула легко мобилизуемых пластических веществ.

РОСТ И УГЛЕРОДНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ СИНЕЗЕЛЕНОЙ ВОДОРОСЛИ (ЦИАНОБАКТЕРИИ) ¿¿S /и-сЬйбащъ РАЗЛИЧНЫХ

ТРОФИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Подавляющее большинство исследователей считают k.iiiiué^iS классическим представителем облигатно фотоавтотрофных организмов. Неспособность к гетеротрофному росту А. «¿¿¿«-^г/усвязыва-ют с отсутствием метаболитной регуляции экспрессии генома и отсутствием 2-оксикетоглутаратдегидрогеназного комплекса {¡7е Lés û ri ,eu/Ln , 1974; , 1983 и др.). Однако многократно проведенные эксперименты показали, что при внесении в среду глюкозы и изменении тем самым автотрофних условий на мик-

- 26 -

'сотрофные приводит к резкой стимуляциироста рухин, Старков, 1989). Степень отзывчивости 02- обмена клеток на внесение глюкозы варьирует, но общим для всех изученных штаммов А./иЖ^гьпз является быстрое снижение фотосинтеза и усиление дыхания. Такая реакция дыхания на внесение глюкозы характерна для автотрофных бактерий, способных переключаться на гетеротрофию (феля-йпу , 1977). Экзогенный сукцинат стимулирует дыхание А.-»*«**^/««/^ на 30? сильнее, чем глшоз'а, но особенно важно то, совместное внесение в питательную среду глюкозы и сукцината вызывает синергический эффект, в присутствии оукцината вклад экзогенной глюкозы в дыханиц, почти удваивается (рис. 6). Следует сказать, что у присутствуют

I

1 4 « •

Рис. 6.

Фотосинтетический (А) и дыхательный (Б) 02- обмен

автотрофной культуры 257 (I), 602 (П),

2 (Ш) и 257 (1У) в норме (I) и после внесения глюкозы (2)

ферменты глиоксилатного цикла {¿мг-се , йг^ z , 1967), который может быть источником эндогенного сукцината. Мы установили также, что миксотрофные условия сильно стимулируют гетеротроф-

Рис. 7. Дыхание А. в автотрофної! культуре (I)

н после внесения 50 мМ глгкозы (2), 50 мМ сукци-ната (3) и 50 мМ глшозы + 50 мМ сукдината (4)

ную фиксацию С02 У к.ли^бал-*. У хлореллы этого не наблюдается, как и синергического эффекта от совместного внесения суж-цината и глюкозы. № полагаем, что окислительная метаболизацйя екзогешшх субстратов способна заменять фотосинтез у к.ліеІи.С&і4 я качестве источника конструктивних материалов и метаболическое энергии, необходимых для роста, поскольку блокирование цикла Кребса, происходящее в клетках к.ли^и-іллі, могет шунтироваться по схеме, представленной на рис. 8. Пряше измерения количества клеток в суспензии показали, что к.ялЛи&шл способна к кратковременному гетеротрофному росту в темноте за счет экзогенной глюкозы (Петрухин, Старков, 1989).

Смена трофических условий кардинально изменяет состав прр-

+ c0* / igäE^LiiyK-

ГЛуТАрАТ. ЦИКЛ KpESC/4

Апарат ^—Сяк^нат

гл И О КСИЛАТИЫЙ_t

цим

. Рис. 8. Схема реакций, шунтирующих блок е<-кетоглутаратде-гидрогенаэы у J- nicCa^a^j.

дуктов стационарного фотосинтеза. За 2О-мин. фиксацию синтезировалось углеводов и глутамата соответственно, нМ С02 на I09, 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 автотрофних 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 <5ольшим преувлелением полагать, что трофический статус фотоавтотрофного организма есть ничто иное, как динамическое переходное состояние, прерываемое иногда периодом покоя. Прациалышй вклад гетеротрофного и автотрофного каналов в неразрывную ткань углеродного метаболизма и энергетического обеспечения гомеостаза детерминируется онтогенетическим состоянием и доступностью факторов, являющихся базовыми для автотрофии (свет, С02) и гетеротрофии (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 ее метаболизация по псевдофотосинтетическому пути в первые минуты освещения этиолянтов указывают на участие света в углеродном метаболизме листа, не связанном о функционированием фотосинтетического аппарата. Тот факт, что в зеленых листьях образование глутамата из экзогенной глюкозы на свету происходит в 2 раза (Острее, 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 мшссотрофных условиях У./ад.-¿у^и резко ослабляется фотосинтез и усиливаетоя

дыхание, но фотосинтетический аппарат сохраняет свой вклад в энергетику клетки, не участвуя при этом в углеродном питании.

Зеркальное влияние кислорода на формирование фотосинтеза у зелрнекщих этиолянтов Сд- и С4- растений иллюстрирует фило-

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 чаоов зеленения этиолянтов, когда, по-видимому,1 осуществляется своеобразная передача эстафеты от окислительного метаболизма'к фотосинтетическому на сложном пути перехода проростков к автотрофному образу жизни.

Взаимоотношения гетеротрофного и автотрофного углеродного метаболизма в поддержании трофичеокого статуса фотоавтотрофов эволюционировали, по-видимому, от простого контакта фотосинтв-тических 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 хлорофитума и растений, выросших из крупных и мелких семян, приводимые в нашей работе, могут иллюстрировать это положение.

ВЫВОДЫ

1. Формирование фотоавтотрофного углеродного метаболизма у зеленеющих этиолированных проростков носит двухфазный характер. На первом этапе решающая роль принадлежит окислительному метаболизму, на завершающем этапе доминирующее влияние приобретает освещенность. В переходный период (8-12 ч зеленения) наблвдается временный спад темпов развития фотосинтетического метаболизма. Этиолированные листья обладают способностью мета-болиаировать по псевдофотосиктетическому пути углерод углекислоты и некоторых экзогенных субстратов.

2. Фотосинтез зеленеющих этиолянтов С-3- и С-4 - растений имеет идентичную кислородную чувствительность, - в отличие от зеленых листьев. Высокое содержание С02 и низкое содержание 02 в атмосфере, в которой осуществляется зеленение этиолянтов, стимулирует развитие фотосинтеза у проростков пшеницы 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 фотосинтетЬческим аппаратом.

Скорость реакций ц. Кребса в зеленых листьях на звету и в темноте одинаковая. Свет, подавляя поступление углерода в ц. Креб-са, вдвое ускоряет образование глутамата.

4. В пестрых листьях хлорофитума фотосинтез зеленых тканей не контролируется альбиносными тканями, т.к. отсутствует латеральный транспорт ассимилятов между ними. Трофические потребности нефотосинтезирующих тканей листа обеспечиваются фотосинтетическими ассимилятами, реэвакуируемыми из корней.

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

6. Синезеленая водоросль (цианобактерия)У^г^^ a¿í¿uÁzas способна к темновому росту. Переход A. 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 k./tioít/sCast-f в автотрофных условиях является глутамат, в мик-сотрофных условиях - углеводы.

7. Совместное внесение в питательную среду глюкозы и сук-цината оказывает синергический эффект на дыхание k.a¿¿¿u¿<uis , но не ru¿ftn¿j . это может быть связано с реконструкцией ц.Кребса, который у функционирует в незамкнутом режиме. При миксотрофии концентрация кислорода выше 21% стимулирует фотосинтез к.лиСиСа^и.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ i

1. Петрухин В.А. Об участии продуктов фотосинтеза в дыхании на свету и в тешгате.//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, гос. 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 Ю.А. Вовлечение продуктов фотосинтеза

т&уз Л . в дыхание. //Ботан. «урн., 1970. Т. 55. Л 5, С. 851856.

5. Петрухин Ю.А. Продукты фотосинтеза и их последующая ме-габолизация 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., Ыаслов А.И., Кузьмин А.Н., Карпилова И.Ф., Керимов С.Х., Попова Е.И., Петрухин Ю.А., Герц С.М. Реакции гликолиза в ав-тотрофной 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. № 5. С. 89-91.

9. Петрухин Ю.А. Активация светом использования продуктов гетеротрофной фиксации СО2. //Вопросы питания, роста и развития растений. Пермь. 1980. С. 99-1С5.

10. Петрухин Ю.А. Влияние кислорода на фотосинтетическую ассимиляцию СО2 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 этиолированных проростков, зеленеющих при разной освещенности. //Отражение достижений ботанической науки в учебном процессе естественных факультетов педагогических институтов. Пермь. 1983. С. 119-120.

- 33 -

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-4-14С 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. 0 трофических способностях синезеленой водоросли ¿иЖ^&ми. //Ботшшч. исследования на Урале. Свердловск. 1988. С. 83.

22. Петрухин Ю.А., Старков С.Д. Изменения фотосинтеза сине-зеленой водоросли /(/гасу-^и в фотомиксотрофных условиях. //Тез. докл. межвуз. конф. молодых ученых. Пермь. 1988.С.30.

23. Петрухин Ю.А., Лазор М.Я. Роль окислительного метаболизма в развитии фотосинтеза зеленепцих этиолированных проростков кукурузы. //Некоторые вопросы экологической физиологии растений. Пермь. 1988. С. й2-70.

24. Петрухин Ю.А., Лазор М.Я. Поглощение и метаболизация экзогенной глюкозы-1-14С 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, выл. 5. С. 886-993.

26. Петрухин Ю.А., Старков С.Д. К вопросу об облигатной фо-топвтотрофщ синеэрдрной водоросли /л&еул'Ьз //1урн. 1 "пей биологи. Г^РЭ. Т. 50, * 5. С. 664-672.

27. Золотухин И.А., Петрухин Ю.А., Старков С.Д. Биадогичео-. хая флокуляция взвешенных веществ шахтных вод //Химия и технология вода. 1996. Т. 12, * Э. 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 роот и дахание синезеленой водоросли. //Рост растений. Пути регуляции. Москва. 1991. С. 81-86.

80. 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 O.A., Старков С.Д. Влияние трофических условий на рост и фотосинтез синезеленой водоросли JnAtgs't'J /¿■¿¿u&Lts. //Вопросы адаптации растений к неблагоприятным факторам среды. - Пермь. 1993. С. 57-65*

32. Петрухин Ю.А., Старков С.Д; Фотосинтез и дахание сине-зеленой водоросли J-natyr^i /iidci&t^ts при переходе от автотро-фии к миксотрофии. //Тез. докл. 6-го координац. семинара - совещания преподавателей физиологии растений. Смоленск. 1993. С.П7.

33. Петрухин O.A., Старков С>Д. Влияние выбросов завода (Ж на газообмен и пигментный аппарат сине-зеленых водорослей. //Экология и охрана окружающей среда.- Тез. докл. 2-й Международен научно-практич. конференции. Ч. П. Пермь. 1995. С.98-99.

Объем 2,0 п л

Заказ 388

Тираж 100

Типография Издательства МСХА 127550, Москва И 550, Тимирязевская ул, 44