БИОХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ПОКОЯ И ПЕРЕХОДА К АКТИВНОМУ РОСТУ (НА ПРИМЕРЕ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ)

Кораблева, Наталья Павловна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
БИОХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ПОКОЯ И ПЕРЕХОДА К АКТИВНОМУ РОСТУ (НА ПРИМЕРЕ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ)
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "БИОХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ПОКОЯ И ПЕРЕХОДА К АКТИВНОМУ РОСТУ (НА ПРИМЕРЕ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ)"

; ^ ; "'" Йд правах рукописи

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ БИОХИМИИ «мета А. Н. БАХА

-Ш50

КО РАБ Л ЕВА Наталья Павловна

БИОХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ПОКОЯ И ПЕРЕХОДА К АКТИВНОМУ РОСТУ (НА ПРИМЕРЕ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ)

(специальность 03.00.04. биологическая химия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени • доктора биологических наук 1

Москва — 1974 г,

АЧДДШКЯ НАУК СССР

Ордера Ленина Институт биохкмш им.а.Н.Баха

КОРЛБЛЕВА Наталья Павловка

БШХЙЙ1ЧЕСК11Я ПРИРОДА ПОКОЯ Я ПЕРЕХОДА К АКТИВНОМУ РОСТУ (НА ПРИМЕРЕ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ)

(специальность ОЗ.ОО.№. биологическая хиигя)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на еоисиаше ученой степени доктора Сиологичесднх наук

На правах рукописи

Москва 1974-

Раеота выполнена в лаборатория иьшуннтета растений ОрдеЕа Ленина Института биохимии ин.А.Н.Баха АН СССР

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Л.В.ЫетлицкиЯ

Официальные оппоненты: ""'

доктор биологических наук, профессор Е.В.Будипцкая доктор биологических наук, профессор М.Н.Запрометов

Работа направлена на официальной отзыв в Ботанический Институт ии.В.2.Комарова АН СССР

на заседания Ученого совета Института оиил^аа иа.л.п.ъиха АН СССР.

Отзывы на автореферат просьба направлять по адресу: Москва 117071, Леш некий проспект» 33, Ученому секретарю совета Института б11сш:шш им.А.Н.Баха кандидату биологических наук Н.Н.Дьнчкоау.

С диссертацией иозево ознакомиться в библиотеке Отделения биологических наук АН СССР.

доктор биологических наук

В.И.Кефели

Задзта диссертации состоимся

Автореферат разослан " -/У" .М-А/уЩ-* 1974- г.

ВВЕДЕНИЕ

Широко распространенное в растительной игре явление покоя уго давно привлекает вшшаше физиологов а бпохиппков растений (Guthrie, 1937; Thornton t 1939 i Раки тин, 1935» 195?, 1963; Кретович а др., 2962; Турецкая, 19^9.1961; ЕшИваоп, I9W J Burton, 1952,1967).

Успехи, достигнутые в изучении нуклеиновых кислот и регуляторов роста растешШ (Hemberg, 1949,1961; Тиап.Воплег, 1964; Николаева, 1967,1972; Запроиетов, 1970; Кефеди, 1971; Кулаева, 1971 ; V/arelng, Saunders, 1971), Открыли повив ПОД ходи ic исследованию биохимической природы покоя, этой важной фазкологаческой функции.

Под глубокий покоен обычно ииеется в виду выработавшаяся у растесай в ходе длительной оволщяи способность не переходить к активному росту дака при наличии благоприятных условий среди. Однако и в глубокой покое не прекращается полностью деятельность «еристеиатических тканей. Состояние покоя характерцауется определешаш соотношение« ыеаду вндн-L'iin ростов, активность» иерастсиатичсских ¿депонтов точек роста и ткапей, состоящих из дифференцпрованиих клеток.

Согласно современный представления!! проблеиа покоя является неотъемлемой частью общей проблеш регуляции роста растений (Чайлахпи, 1953,1971; Сабиши, 1963; Cdubot, 1963; Бутешсо, 1964; Roaborgor, 1963; Bonner, х965; V/araing» Sauaderа, 1971J. Соответственно, при ваучешш биохимических иеханиэиов, ответственных за ингкбирование роста апикальных иеристеи, ш руководствовались ставшииа сейчас ужо обцеприаканньша с л еду щаш полоденняца:

Рост и развитие растений определяется изиененвяии в

синтезе или сетивн.ости специфических ферментативных белков -на различиях стадиях онтогенеза. Последовательность синтеза феризнтоз регулируется сиеной информации, заключенной в геноме п транскрнбируюаейся в виде инфориационнцх РНК. Спятез нуклеиновых кислот и белка кокет изменяться под действиеы регуляторов роста - ф^тогорютюв и ингибиторов.

иеаду теи в литературе к началу наших исследований практически отсутствовал» сведения о рола нуклеиновых кислот и зидогеиних регуляторов роста в покое сочних занасаодах органов растений п в тон числе, в покое клуб ¡¡ей картофеля, кото-рйе являлись одиим из основных объектов зри изучении покоя растений. Совершенно неосвеценнии оставался такие вопрос, какай образон клубни картофеля в состояния глубокого повоя способны сопротивляться фатопатогеннш ишрооргапнзиац. Ведь покой обично характеризуется как иерлод, во вречи которого в значительной степени иодasнепи процесса биосинтеза, а устойчивость к инфекции обусловлена, напротив, активной реакцией тканей в ответ на заражение. Для получения ответа на этот вопрос, исследование иеханкзыов регуляции покоя клубней картофеля проводилось наии в неразрывней с в пап с изучением их устойчивости к фатопатогеинцц ицкроорганизсаы. lipu отоа cu ас: одна в кз прсдполоБенуя, что способность органа nposaao-стспть заболеваниям и находиться в состояния покоя связаны о образованней веществ, ответствешшх кап за продолшгельаость покоя, так и за устойчивость к шшро орган из иаи.

Исход)! из вше изложенного, основное внимание било сосредоточено на изучении следующих вопросов: I) состава, содержания и синтеза нуклеиновых кислот и ну1слеотндов клубной картофеля в покое и при прорастании; 2) хишчоской прпроди ингибиторов роста, их дапаники в сортах генетически отличаоднхея по длительности покоя и степени устойчивости к фнтолатогеиныы сакро оргашхз; 5) ноханизца действия рост^нгибпруючах веществ, их влияние на силтез РКП и белка, рост растений и фито-патогешшх грибов; 4) действие ионизирующей радиации па рост в цорфогенез апикальных иеристеи клубней картофеля, биосинтез.

нуклеииоуых кислот и иуклеотндов, а также возможности при-цеиения облучения в качестве иетода задерхки прорастания картофеля и оаодей при длительной хранении.

Работа вшсзнена в лаборатории инцунитета растений Ордена Ленина Института биозашшмш.Д.И.Баха АН СССР за период с 1961 по 1972 год.

Рад разделов работа, связанных с использовашеи методов, проверкой установленных закономерностей на широкой наборе сортов и с производстве шиза! испит анияш вшолцяпись в комплексе с другнш института^:: Институтов хцшческой фазики АН СССР, Институтов биологии Карельского филиала АН СССР, Всесошшш каучно-асследов а тел ьснин институтом кои сервной и овоще сушильной промышленности и др.

НАТЕР1Ш И МЕТОДЕ!

Для исследования использовали иерпетецахпчесше и заласакаие ткани клубней картофеля различных сортов, отличающихся по длительности глубокого покоя и устойчивости К РЬуЬорЫ^ога infeэtшls (Ыол*:.) <3в Вагу. Крои О того, ряд опытов был проведен на луковицах чеснока и репчатого лука.

ФосФорнне соединения фракциошфовали по иетоду Шгшд-га и Тангаузера, для определения ортофосфата использовали четод Беренблюиа и Чейна в модификации Вейль-Цадербо и Грина С 1!а1ЬогЬй, Сгеоп, 1951), пуклецновью кислоты определяли по фосфору и енектрофотоиетрцчески (Спирин, 1953).

ДНК получали по шзтоду Мариура, используя для допро-теипизацин сиееь хлоро|ори-пэоашловий спирт и протеолптп-чеекпе ферыеита (пролаза, трипсин). Препарирование Д!Ш длй электронной ынкроспопни проводили «о ыетоду к1еЫ;оа, Езег (1963). Фийш;о-зо;инчесцое исследование препаратов ДНЯ, измерение вязкости, содпиеитациошшЙ анализ, электронная шкроскопдя и другие измерения бшш випоянеии наиа в лабораториях акаде^пга н.Ы.З^апугля Института лшд-чес::о2 физпиц АН СССР и прод.Х.СсЕНЮра Института кииробио-логки (г.Иона, ГДР) (Корабкева, Караваева, Балшев, Мет-лицкий, 1970; Кораблеиа, дадшмшекая, 1974).

РНК получали ^еиольно-детергентшу не то дои, добавляя в эясгрЕЗцяоЕиуи яидкоагъ бентонит для аигкбирсваная нукле-аэ и котаб:; сульфат насрйя для предотвращения окисления внутриклеточных фенолов. СуыаарыиЯ препараг РНК фракцао- ,

пироишш шд jcojioiutnx uoTHJHijHuiiiiraui'o jui LOj/uumi о itn;i<iJiJ,rjijioM (ЦЛ11) и улырацентрифугироьшшси в градиенте плотности сахарозы (центрифуга Gp in со модель Е, 25. ООО об/mm). Нуклео-твдний состав ДНК и ГНК исследовали с псуощьо хроматографии на tiyuaro и 'в тонком слое ДЭДЭ- u н од цэ тид онпшно-цедлюло з ц (Корабксва, Караваева» Бадаев, Ыетлицкий. 1970). Содераание белка в препаратах определяли по Лоури и др.

Кислоторастворшио нуклеотиды после очистки от фе ноль-лих соединений (Корабяева, Бантов, 1X9) фракционировали с поиощкз ионнооОпенноа хроматографии аа колонках со ссолоА Даувкс-I и градиентной элюции в цуравышо-кмслоЙ системе (Hurlbort -ii др., 1954; КрицкиЙ, Кулаев, I9S3). Для идентификации иуклеояцдов использовали дашше хроматографии на бушге н в тонкой сдое адсорбента, определения общего, лабильного фосфора и природу углеводного компонента, спектрального анализа нунлеотидов и азотистых оснований до и после бронирования (Баев, Венкетерн, 1Э65; Кораблева, Потапова, Йеглишшй, IS67).

Инкубацию с печении прздсественникаии (У-С^-аденпа, г-С^-урацнл, г-С^-леЕцш и др.) и ингибиторами синтеза нуклеиновых кислот и белка проводили н присутствии антибиотиков (пенициллин и стрептомицин, 2000 ед/ил). Радиоактивность взиоршш на газопроточной счетчике C0i-25 ЕОД и иидиостноа ецпнтплляциошюи счетчике into»iochniqu4.

Природные ингибитора роста экстрагировали диэа'иловми зф«рои, этанолси и ыеианолои. Дня разделения и очистки веществ использовали хроматографию на буиаге, на колонках с силикагелеи и в тонкой сдое енлшеагеля на пластинках Silufol и silufol uv-254. Для защити феиольиых соединений от окисления пластинки обрабатывали раствором аскорбиновой кислоты (Кораблева, Морозова, 1972). Идентификацию веществ проводили по данейи хроматографам и спектрального анализа. УФ спектры измеряли на спектрофоюиетрах Unlearn и specord ,дисперсию оптического вращэния на спекхрополя-ркиетрах Jasco и peskin-DliaoT - спектры на приборе

та-Ю .Содержание фекольных соединений определяли спектро-

фо'г.шп'ПМ'п^пси (i ¡K;;UCTIIIU>M Онлин.ч-Дсшкм («О'ЩСК ШМИМОИТИО) íi un по/'лоцшиш при Á - ц 5'íu liti (icotjjuiüia» кислота,

хлорогеновая кислота и сксполытин соотиетсош eimo). Выделение абсоцизозой кислоты проводили но методу Унльборро£ MiiDorrow, 1957). Содгр raime абсцизовой вислоти определяли по кривые дисперсии оптического вращения экстрактов, очищенных от при-ííeceñ ( Robingon, Ryback, 1969; Hllborrow, 19&9). С целью изучения действия природных ингибиторов на разные фориы ростовых процессов применяли биопробн с нолеоптилями пшеницы (Боярша, 1948), черенкаии йаселл (Турецкая, 1947), клубня-пи картофеля, es иенами каржо^елв и горчици, спораш фатопато-гекных грибов.

Устойчивость клубней картофеля.к Ph. infeataña определяли по образованию некроза а количеству конидий при наличии мицелия и спороцопэыкя. Для зарааеаая целых клубней или лоа-тиков использовали суспензиэ конидий различных рас фитопато-генного гриба.

Активный препарат | ^-глюкозндазн из клубней картофеля получали по разработанной шин схеие. Для очистки и фракционирования фермента использовали высаливание сернокислый gl:líq-Hi:e¿:, диализ, гельфл.;ьтрацнз через ссфадекс о -50 и G -100, хроматографию на колонках ДЭАЗ- и КЦ-целлюлозы. В качества субстрата применяли паранитрофенил- /3-й -гкшопиракоаид. Для изучения локализации фермента его активность определяли в растворимой фракции, суммарной фракции клеточных структур и отдельно во фракциях, обогащеишх киеточпмии стенками, пластидами и митохондриями (Кораблева, Попова, Морозова, Ыот-лищшй, I972,1974).

Содержание ferros дккстюв картофеля (ришитииа и лшбнмша) определяли спектрофотоиетрически после разделения гексанових экстрактов ди&йузатов з тонкой слое сшшкагеля (0зерецковекая, Васюкова, МетлицкиЗ, 1969).

РЕЗУЛЬТАТЫ ФОСФОРНЫЙ СОШ2ШНШ В ГЛУБОКО!) ЛОКОЕ И ПРИ ПРОРЛСТ АН llil

До послсдсзго времени оставался диисуссионныи вопрос об интенсивности фосфорного обмена в ceueimx, почках и других органах растений во вреил глубокого покоя. Некоторые иссде— ддаатели считедат, что синтез нуипсшювих кислот и нуидеоти-доз в глубокое покос полностью подавлен (Bradbuer, Floyd, Vallrie, 19G4; Wood, ВгаЙЪвег, 1967 ), ДРУГИО - ЧТО образование фосфорних соединений не прекращается и в cauou глубокой покое (саеггу, 1964,1967; Тюрина, IS69).

На основания результатов, полученных при изучении покоя киубыоН картофеля» uu придорвиваецея инения, что полного блокирования оштеаа нукдеииоицх кислот а вукяеохидов в глубокой покое нег, однако синтез этих соединений значительно ослаблен»

Содооганке и сштеп нукяспповше кислот

Лучение запасающих органов картофеля, лука, чеснока показало, что исследуецие растения довольно зоиетно отличаются по содеpctaiио нукпешових кислот, но у всех наиболее богаты ици catiuo цолодые, способные к активному росту клетки меряет ештлчесхих тканой. В иеристецах запасающих органов нуклеиновых кислот содержится в несколько раз больше, чей в парешоше (табяЛ).

Таблица I

Содергшио нуклеиновых кислот в иеристеиатических л паренхкших тканях различии запасающих органов растении (в фосфора на I г сухого вещества)

Культура Псолотеан иареыхша

РНК | дчк! Стема РНК 1 ДНК 1 Стена

Картофель Чеснок Лук 180 3677 3927 X8I 351 1220 4897 1603 5530 37 34 71 59 83 147 327 128 455

Во время окончания глубокого покоя содержаиле нуклеино-бш: кислот уменьшается в паренхиме и возрастает в ыеристеиа-тическнх тканях (габл.^Х

Таблица Z

Нуклеиновые кислоты ыеристематических тканей клубней картофеля

физиологическое■ состояние

РНК

ДНК.

1«) цхх) X П

181,9 61,8 131,6 10,1

233,6 192,6 26,8

255,3 149,1 183,1 20,5

Глубокий покой Окончание покоя Прорастание

Полученные шиш данные о накоплении нуклеиновых кислот к началу прорастания позволили ире д полошить, что возобновление ■ роста связано с активацией синтеза нуклеин они;; кислот в период, предшествующи!: окончанию покоя. Для подтверждения этого предполозения били поставлены опыты, в которых исследовала синтез РНК " ДНК в иеристенатических тканях.

Содержание РНК пало изменяется в глубокой покое, но возрастает к его окончания. Однако, следует охиетшь, что.у пористой покоящихся органов сохраняется некоторая снособность к синтезу нуклеиновых кислот. В глубокой покое обнаруион слабый синтез РНК, измеряемый по включении Р52. Включение меченого фссфата в РИК заиетно усиливается с скончаниеа глубокого покоя, увеличиваясь в 2,5 раза. Содерсашю ДНК (в расчете на I точку роста) перед окончанием глубокого покоя увеличивается приблизительно в 2-рага. С началом активного роста со-дераашге ДНК вновь уменьшается а пало изменяется в дальнейшем. Включение Р^^ в ДНК не изменяется во время глубокого

х) 11кг Р/г сухого вещества, хх) Удельная активность Р32 в расп/шш/иг Р.

покои и гжтитюго роста, но yjj иди чм лается нерол началом деления клеток л ыоиелг окончания глубокого покоя (тайл.г).

Дальнейшие исследования, проведенные с помощью фракционирования суммарных препаратов ГНК на колонках МАК и улмра-цеатрафутирования а градиенте плотности сахароза, позволили показать, что окончание покоя связано с изиенениеи фракционного состава синтезирувщсйся в клетках РНК* Нуклеиновые кис-JTOTU из покоящихся оргаиоз представлены тШК, ДНК-йЖ и pfHK (фракционирование на колонках UAK). 3 иеристеиах покоящихся клубней иродолиается, хотя а на низкой уровне, синтез тШК(1) и рРИК(ШДУ) (рис.1,а). При переходе от покоя к росту усила-ваозсп включение, иеченше прздеествешшков в тШК, увеличивается радиоактизкость фракций ДНК-РЖ(П). Но особенно за-иетцце изиеаения отыечены для рШК. В шиент окончания гяу-

. „ТА „TÍL

оого покоя включение С -аденша и С* -урацила во фракции

Рис Л. Разделение па колонке ВШС препаратов РНК из мериотец клубней картофеля.

а - глубокий кокой, б - окончание покоя. Сплошал линия - оптическая плотность при 260 su» пунктирная линия - радиоактивность растворов.

По uopo uuao.)(.,*i из соохошиш ноцон,иириду с у и сличенном синтеза тРШС и рРНК^обнарузнваотея синтез высокомолекулярных Ш:£, располагающихся па правой злюцмл с колонки UAK после ри-босомзлышх РШЦУ) (Кораалсиа, Башаеи, МезгдицкиИ, 1970; Ко-раЗлева, Ладщенская, Цорозова, МетлицкнЦ, 1971,1972).

Результаты опытов, в которых препараты РНК фракционировали седиментацией в градиенте плотности сахарозы, такие показали, что окончание покоя связано с новообразованном высоко моле ну дяркш: РНК,более тпаезшх чем рРНК. По уелоникм выделения препараты,подвергавшиеся фракционированию в градиенте плотности сахарозы, содержали две рцбосопальных РНК а фракции высокомолекулярных РНК,более тямелих чем pPiiK. Препараты РНК, выделенные из цериетем картофеля во вреця глубокого покоя, содержат рибосоыалькые Piiit(II,!il) (рис.2,а). В глубокое покое отмечено включение меченого предшественника во фракции рибосоыальшх РНК, следов ательно, ну сет иесто некоторый синтез рШК. Б области, предшествующей рШК, никакого включения не отиечается» т.е. в покое отсутствует синтез выеокопо-лшерыых РНК, с ыолеиуляршш весом большим, чем у рИК.

В препаратам РНК, гюлучошшх из иериетен клубной во врэ-ца окончания глубокого покоя (рис.2,б), усиливается включение печеного предшественника в рРНК и появляется новый пик радиоактивности в области высокоиолекулярпой РНК(1), седкиектирую-щей впереди рРНК. Высота этого пика, т.е. степень включения меченого предшественника,возрастает по иере окончания глубокого noiion п почти не меняется у прорастающ;:х клубней. Следовательно, с окончанием глубокого покоя в апикальных лсрис-тепах возрастает способность к синтезу высокомолекулярных НК,более тякелых чей рРНК. Лкишомнцип Д, ингибитор синтеза Pilli, предотвращает появление нового пика высокомолекулярной FHK, в перистеыах клубней после окончания покоя и значительно спивает включение печеного предшественника в pHttt (рис.2,в). Полученные данные свидетельствуют о той, что появление в прорастающих глазках нового пина высокомолекулярной РНК является результатом синтеза этой РНК da novo.

»ми ми!? (

Рис .2. Профиль седииен-тацки в градиенте плотности сахарозы препаратов РНК из ме-ристен клубней картофеля,

а - глубокий покой, б - окончаний покоя, в - деИстиие шшшош-

цина Д. Сплошная линия - оптическая плотность растворов при 230 ни, пунктирная лиаия -радиоактивность растворов.

10 £0 50 4й 50

фракции

УоЕдеаае саичеза ЕН1С в ¡¿ердогеиах при прорастании и по-ЯЕДе;ше поз их фракций было нодтае^вдено в опытах с включение:! радксактпниого нргдЕсс^сшшка при кратиоврзмеиной зкспозицлп. В этих опытах использовали С*^-урацил с высокой удельной активностью. Б глубокой покое отмечено не она ад тельное включение С^-урацлла з Р.ЧК перле тс и после Ю- н 20-ыи-нутной шшубзции. С окончанием покоя радиоактивность РНЕ после кратковременно!': инкубации с С^-урацаяоа возрастает а несколько раз (табл.3). Следовательно,в растущих шз ристепах появляется бастроаетяцаяся РНК.

Таблица 3

Синтез РНК в церистецзтических тканях клубней в глубокои покое и при прорастании (шег урацила/г сырого вещества)

Бремя инкубации с ^-урацилсы В J.lilH . Глубокий ПОКОЙ | Прорастание

Ю . _ 20 1,02 х Ю-4 2,13 х I0"4 8,8 х Ю-* 7,0 х Ю-4

По-разному действует по синтез белка в ысрпстелах ингибитор синтеза РНК. - акткне^ции Д. В прорастающих клубнях акт; асшлшш Д подавляет синтез белка быстрее ы л больней степени (на 4У и 60)3 за 30 и 9U ш:н. инкубации соответственно), чей о покоящихся (на 12 и за 160 и 270 шш. соответственно), что свидетельствует о более высокой скорости обаена НЖ в и ер ист сна:; введших из покоя клуоией.

Такай образец, фракционный состав и сштез отдельных фракций RiK меняются в зависимости от ^апологического состояния органа. Переход от покоя к росту связан с усилением синтеза pKIK и TFriK, a I'aitue с сштезса ае novo высокомолекулярных б^стротетяцпхся РНК. Синтез этих франций, содер-2ац:1Х,по даннш ряда авторов, тязелие предшественники рШК и икфориационкур РНК (Cherry, Jachymczyk, 1967; Johrl, Varao*,

1958; '.'г'оИ^еья, 1970) в глубоком покое подавлен, начинается в моыент его окончания и продолжается при активном прорастании.

Обнаруженное явление представляло большой интерес так как позволяло заключить, что в глубоком покое репрессированы те уча ежи информационных цатриц, функционирование которых определяет изменено физиологического состояния.

Анатомическое и цитохимическое изучение конуса нарастания клубня картофеля свидетельствует об усилении активности апикальных и ер истей к моменту окончания глубокого покоя (.Ко— раблева, 1961; Цешлицкий, Кораблева, 1935). Эти результаты быгш позднее нодтвередеиы в работах Раппопорт, Глоус и др.

(Гдаррарог«, У/о 11- 1969; ЬосЬеш, 1572). С началом

глубокого покоя во всех зонах верхушки побега удлиняется ии-тотпческий цикл, скорость митозов очень низка, обнаруживаются лшь отдельные дсяядаеся клетки. При окончании глубокого покоп в первую очередь усиливается деятельность субанпкаль-нс11 церистеш. В зоне субапикальной меристемы возрастает со-дераание ЕНК и ДНК, увеличивается митотическая активность, усиливаться процессы растшшшя клеток и их превращение в ва-куолизиреванше клетки сердцевины. Несколько позднее процесса роста активируются в других аона^ шрпстсми, в боковых ь; ори стенах и в прокамбия. Сопоставление результатов биохимических исследсзаций с данншш анатомического и цитохимического анализа показывает, что деление, растяаенае и дифференциация клеток конуса нарастания и морфогенез верхушки побега тесно связаны с синтезом нуклеинезмх кислот и зависят от образования фракций ОДК, несувдх информацию о новой стадии развития. ; •

Характеристикл пг^п.юптоп ДНК. видсленннх из

С целыз сравнительного изучения ДНК из тканей, находящихся в различном физиологическом состоянии, нами была проведена работа но выделению и характеристике ДНК из шрнстец нокояцихся и прорастающих органов.

Препараты ДНК, вцделенше из иериетем клубней картофеля, хшели молекулярный вес 12-14 х Ю6. Отношение пуринов их

оснований к пиршядниовци составляло = 0,74. Препара-

ти ДНК, полученные из клубне И во время глубокого покоя и в полент его окончания были близки по ишерхромному з&фехту, величине коэффициента седиментации, отношении Е^д/Е^д И по содерзанню белка (табл.4).

Для препаратов ДНК, воделенпых из покоящихся клубней,характерна белее низкая величина отношения Е2б(у230' По-зидшо-му^ это связано с большщ|содернйниец в них веществ полнеаха-ридной природы.

Таблица 4

Характеристика препаратов ДНК, выделенных из меристем клубней картофеля

нологическое состояние

%60/230

Е260/280

20, М/

Глубокий покой

Окончание покоя Про, астание

2,05 1,84 26, а 7500 X ,64

2,15 1,80 26,5 7650 1,72

2,74 1,70 26 Д 7700 1,76

2,82 1,32 26,8 7300 1,80

2,76 1,72 27,0 7600 2,44

2,70 1,80 25,9 75 ЬО 2,50

Таким образом, препараты ДНК, полученные из покоящихся и прорастающих клубней, не отличались или были очень близки по изученнци фазпко-хки;:ческ1й1 показателям. Аналогичные данные получе:гы для ДНК из репчатого лука (Корабасва, Бшшсз, Кара-ваега, 1970). По сравнения с ДНК из покоящихся

органов значительно больке остаточного белка (при одной к тоц Ее числе и способе депротеиинзедии) содержали препараты, полученные из ростков длиной 2-5 си. Повышение содернация белка и затруднения в депротеицизацил ДНК из иерис2ей прорастающих

органов могут бить следствием усиления связей белков типа гасгойов с молекулой ДШ (Олфри и др., 1968; Гофатейн, 1Э71> Полученные данные свидетельствуют об изменениях в системе ДНК-белок, связанных с началом активного роста.

Кислотооаствопикыо нуклеотиды

Одной из причин обнаруженного наци ограничения синтеза нуклеиновых кислот в ыеристеыах покоящегося органа, равно как и блокирования синтеза высокомолекулярных РНК,могут быть нарушения в образовании и использовании ди- и трифосфатов нувясозцдов.

Приведенное в настоящем разделе данные свидетельствуют о том, что состав и синтез ккслоторастворимых нуклеотидов яв ляются функцией физиологического состояния органа.

Во время глубокого покоя меристемы клубней содерват незначительней количества ЛТО, АДФ и других ди- и трифосфатов куклеозкдоз (табл.5). К моыенту окончания глубокого покоя об щее содержание нуклеотидов и их производных возрастает. В этот период, предшествующ^ делению клеток, содержание моно-фосфагов нуклеозидов уменьшается, а увеличение общего содер— еония нуклеотидов происходит за счет ди- и трифосфатов нуклеозидов, количество которцх в моменту глубокого покоя возрастает в несколько роз. Наиболее сильно увеличивается со-дерзание АТО и ДДФ, повышается такие содервание производных уридина, гуанша и цитозина.

Такай образом, окончание покоя отмечено наконкеннеи ди-и тркфос&атоз нуклеозидов. Оставалось, однако, не совсем кешу, явлкеген ли накопление нуклеотидов результатом их син теза, или оно происходит в силу других причин: из-за уменьше ыия их использования во вреия отсутствия активного роста, из-за распада полимерных соединений, содеркацих нукяеотиды. Для получении ответа на этот вопрос были поставлены опыты по включению иечених пргдвестьенников в фосфорные соединения ые ристеыатических тканей.

Обнаружено, что в покоящихся иеристемах идет некоторое образование макроэргических фосфорных соединений. Включение

Таблица 5

Кислоторастворимые нуклеояцды иеристеиатичееких тканей :слубней картофеля (инполи/Ю г сухого вещества)

Нуклз лиды

Глубокий покой

Окончание покоя

Прорастание

АМФ АДО

атф

уш

УДФ

УТО

УДОГл

УДОГал .

ГАЮ

ГТФ

ШО Щ»

цю

Нуялеозид-ноиофосфаты3^ Нукл е о з нд-дпфо с фат _

Нуклеоэкд-тряфосфати'

х)

ХД7 ода 0,16 0,44 0,28 оде одо

следи 0,54 ;

0,28

2,93 0,46 0,32

1,08 0,94 1,24 0,28 0,58 0,83 0,53 0,15 0,58 0,21 0,35 0,14 0,31 0,21 2,08 2,04 2,61

0,72

0,82

0,64

0.26

0,53

0,56

0,46

0,33 .

0,55

ОДО'

0,17

следи

следы

1,53

1,45

1,37

Всего:

3,71

7,73

4,35

Р^ в нуклеотиды кислотораствориыой фракции очень слабое в глубокои покое, резко возрастает во время его окончания, когда нет еце вашего роста, по клене;: верхушечных керистеа переход?;'? к актшзноыу делелкю и растлению при перенесении клубней б благоприятные для роста условия. В этот доцент в

х) Приводится еуыаа нуклеотидов без производных.

иеристеиах резко возрастает синтез ди- и трифосфатов нукдео-зидов.

Включение Р^ в нуклеотида ингибируется под действием 2,4-динитрофенола (табл.6). Судя по полученный данный,образо-ванне' иакроэ'ргических фосфорных соединений происходит в процессе окислительного фосфорилирования. Незначительное включение Р^ в нуклеотиды во время глубокого покоя и кеныная • чувствительность ткани к 2,4-ДНФ в зто вреия подтверадают частичное блокирование окислительного фосфорилирования. По усилению включения Р^ в ди- и трифосфаты нуклеозидов во вреия окончания глубокого покоя, так ае как и по увеличению ш£ содержания полно судить о восстановлении нормального уровня окислительного фосфорилирования* достаточного для обеспечения энергией синтетических процессов в активно растуидах меристемах.

Таблица 6

Удельная активность Р^ кислотораствориццх нуклеотидов и нуклеиновых кислот ыерлстеы клубней картофеля (расп/шш/игР)

Соединенш Покой Окон чание покоя

норна 2,4-ДНФ норма

АИФ 10,1 8,4 21,7 16,8

37,4 10,5 181,5 28,4

АТФ . 48,5 12,4 217,4 22,1

уио 12,1 6,8 18,3 ' 11,3

тао 25,2 12,2 145,2 31,2 •

УТО 38,4 14,5 198,4 24,8

ГКО 0 0 ' 15,6 - 8.6

гао 14,5 ■ ИЛ 137.4 31,4

гто 10,1 8,9 202,8 21,8

дао 0 0 15,7 12,1

идо 0 0 30,2 8,5

ЦТФ 0 0 41,4 . 11,4

шк 68,8 44,5 176,5 59.1

ДНК 11,5 9,5 24,8 5,6

х) Для ди- и трсфоефатов нуклеозидов дана радиоактианоет ь лабильного фосфора.

Таким образец, с одной стороны был прослеаен параллелизм кеяду обеспеченностью апикальных меристем ди- и трифосфаташ: нуклеозпдов и способностью к образованию нуклеиновых кислот. С другой'стороны, показано, что синтез ДИК и ШК зависит от синтеза иуклеотядов. Доказательства последнего были получены в опитах, где подавление синтеза АТФ, дДФ я других ди- и три-фое^атов нуклеозидов под действием 2,4-ДНФ коррелировало с ингибпроиапием синтеза ДНК и РНК. (табл.6).

Полученные результаты показывают, что переход клубней картофеля от нокоп к росту связан с регуляцией синтеза нуклеиновых кислот ц нуклеотидов в меристематических тканях. К числу факторов, блокирующие, или ограничивайлих образование необходимых для роста фосфорных соединений,иогут быть отнесены природные «нгибиры. Но прежде чей приступить к исследованию влияния ингибиторов на синтез фосфорных соединений, необходимо было изучить состав, содераание и биологические свойства ингибиторов роста из клубней картофеля.

ПРИРОДНЫЕ ИНГИБИТОРЫ РОСТА 13 РЕГУЛЯЦИИ ПОКОЙ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ

Хотя еще в 1347 году шведский физиолог Т.Хеыберг установил зависимость ыеаду продолжительностью глубокого покоя и наличие!! ростингибируш^их веществ в клубнях, химическая природа ингибиторов долгое время оставалась неизвестной. Высказывались цр^дподоиенм, что к ньш относятся фенольние соедаг-нения и абецизовая кислота. Наши исследования были посвящены ноиснаы и (днвидуальних соединений и их характеристике.

Йепо.'.ьзевание различных способов экстракции, очистки и разделении вещееи и,в том числе,хроматографии на буцаге,и в тонкой слое силикагеля, позволило выделить из клубней индиии-дуалыше вещества, ингибирующие рост в глубоком покое, и показать, что к их числу относятся соединения фенольной и терпенонднои природы.

Оенольные ингибиторы роста - кофейная кислота н^сксполетпн

Pause било установлено, что наиболее характерная фе-нольныыи соединениями картофеля являются хдорогеновая и кофейная'кислоты (Earuah, Swain, 1958; Соколова и др., 1962). Эти вецества сосредоточены, главный образом, в покровных тканях клубня и их содержание увеличивается в ответ на механическое поранение и заражение фптопатогенними микроорганизмами tРубин, Аксенова, 1957; Tomiyaaia 1963;

Кис, 196^ ; Метлпцкий, Оэерецковскап, I968î Koougo, 1969). Однако наряду с шрокпн обсуждением роли фенольных соединений в. раневых реакциях и устойчивости клубней картофеля к грибном заболеваниям, в литературе практически отсутствуют данные о функциях этих веществ в неповрежденних органах. Остаются неизученными химическая природа и физиологические свойства фенольних соединений, принимающих участие в регуляции роста растеиия. Имеюндеся сведения о динамике фе-еольнцх соединений при переходе клубней от глубокого покоя к росту малочисленны н весьма противоречивы ( ciai-k, 1958; Пашсарь,1958; Прокощев,Баранова,1959 ; Соколова и др.,1965).

Напа задача состояла в том, чтобы изучить изменение содержания фенольных соединений в меристемах и паренхиме в зависимости от физиологического состояния клубня и: выяснить, какие индивидуальные вещества ответственны за ингкбирование роста во время глубокого покоя.

В таол.7 приведены данные, свидетельствующие о том, что общее содержание фенолышх соединений в тканях клубвей различно в покое и при прорасташи.

Таблица 7

Содержание фонольных соединений в клубнях картофеля (в мкг хдорогеновой кислоты на I г сирого вещества)

глубоким покой т окончании HOKOÎT

Ткань спирт 1 SftitT) t спирт 1 sftilp

Точка роста 2300 ■ 315 1770 30

Кокура 1460 75 1100 15

Наибольшее количество фенолоз обнаруживается во время глубокого покоя, с окончанием глубокого покоя око резко уменьшается, нричеи это уменьшение в иеристематических тканях начинается но времени гораздо раньше, чем в покровшх. иднако прямой зависимости меаду количествои фенольнах соединений в тканях клубней различных сортов и длительностью глубокого покоя не обнаружили. ДальнеЙ1^:е исследования показали, чсо биологическое значение ьшеет не количество фенольнах соединений, а изменения содержания определенных вецеств (Королева, Морозова, 1968,1969; Кораблева, Морозова, Иетлиц-кий, 1973). Особый интерес в физиологическом отношении представляет фенольные соединения, экстрагируемые диэтиловш эфиром, так как их содержание при переходе от покоя к росту изменяется в несколько раз. В эфирном экстракте из клубней картофеля содержатся ряд соединений фенолыюй природы, но только два из них участвуют в регуляции роста аликальних ие-рпстеи. Этими вецестзаш являются кофейная кислота и скопо-летин.

Содержание кофейной кислоты и скополетина новикено в тканях клубней во вреия глубокого покоя и уменьшается к моменту его окончания (табл.8). Соответственно, во время глубокого покоя эти вещества ингибкруат рост растений (рас.З).

Таблица- 3

Содержание кофейной кислоты и скополетина в клубнях картофеля (в ккг/г сырого вещества)

Ткань

Соединение

Глубокий Окончание покой покоя

покой

Точка роста кофейная кислота скололетин

18,7 2,8

8,5 . 1,6

12,5 3,7

6,5 1,7

2,3 0,7

2,8 1,5

Кожура

кофейная кислота скополетин

кофейная кислота скополетан

Мякоть

К контр;

кофейная

кислота

Месяцы

л ж

//ПрорастАние

«опе/етин

Рис.3. Внелогическая активность кофейной кислоты (I) и скополетнна (П).

—корнеобразованяе, —1 прорастание сеиян.

рост-ингмбируюцее действие кофейной кислоты и скополетина исчезает с окончащеи глубокого покоя. Выявлена корреляция между содерааниеи кофейной кислоты и скополетина, их рост-инги-бирущии деЕстьцеи и длительностью глубокого покоя у вдубней различных сортов картофеля.

При изучении распределения хлорогеновой кислоты в клубнях картофеля было выяснено, что ее содержание наиболее высокое в точках роста {60-40 икг/г сырого вещества). Наблюдается постепенное снижение содержания хлорогеновой кислоты от покровных тканой (45-50 икг/г) но направлению к сердцевине клубня (20-15 икг/г). По количеству хлорогеновой кислоты в клубнях в несколько раз больше, чей кофейной кислоты. Однако какую-либо пряную связь ыехду динашкой хлорогеновой кислоты и из-

(Chemien фпзяолашчосксго со стопная органа установить но удалось. Содержание хлорогеновой кмелоти в клубнях картофеля не изменяется во вреия глубокого покоя и по его окончании. Хдо-рогеповая кислота в тех концентрациях, в которых она содер-дится в клубшх, стимулируем рост бнэпроб (прорастание оешш, корнеобразоаак^з черенков).

Кроые кофейной кислоты и скополетнна ингдбнрующкы дебет-, виеы на рост растения обладали иеидептнфацпрованше вещества Xj u X2t eiccTparnpyeuuo из тканей клубной этанолом и нетано- . лон и но качественный реакцпяи (Запроиетов, 1964) близкие it фдавонондаи. Но эти вещества ингабнровалв рост иенее сиьяо, чей кофейная кислота и скополетпа, их иигибирутацее.действие на рост растения ослабевало задолго до окончания глубокого покоя. Наши исследования показали такие, что к комплексу ШЕгпбируюцях рост веществ т клубней картофеля долзен быть отнесен и ингибитор тернепоздной пркроди - абсцизовая кислота. 7

Абсцпзозая кислота

¿Ссцззовая кислота, как ингибитор роста во вреия покоя, бьла изучена, главныи образом, в сецзиах и почках древесных растенлй ( Hilborrow, 19б7, 1969; Addicott» Lyon, 19G9).

роль абсцизсвой кислоты в регуляции покоя клубней картофеля оставалась неизвестной. В 1967 году шльборро на ос-нсвании совпадения величин RS при хроиатографид на бу-ыг-ге а£сцзз05эИ кислоты и так называемого " /¡-ингибитора" ( ileabers, 1949,1961; tlilborsow, 196?) проднояошхя» что абсцязовая кислота является основный компонентой этого коиплекса. Паи предстояло выделить абсциэолуи кислоту сз клубнзН картофеля, определить ео содержание u проследить с:-язь г~*езду рост-ийгш?:;рувд:и дсЛстгяец абсциэовой кислоты и флзнологические состолнлеи вдубыеЦ.

лз:я очистки растворов,содерсащцх абецпзовую кислоту,от ф^польцых соединений использовали неоднократную рехронато-графпо в тонкоа слое силшсагеля в различных спстеыах раство-рятелоЗ. В опытах пепытшзшш злшты из тех зоа гронатогрз^и, которие по величине Rf соответствовали иетчику абсцазаэоЗ

кислоты. Установлено, что вещество, вцделяеиое из клубней картофеля по характеру биологического действия одинаково с абсцизовой кислотой.' Оно подавляет прорастание сеиян и рост колсонтилеИ паенпци, но стимулирует корнеобразование у черев-ков фасоли. -УО спектр выделенного вецества идентичен спектру абсцизовой кисяоты. поглощения в кислои растворе

располагается в области 2G0-232 ни, а в целочион - в области 238-248 ни (для продагной абсцизовой кислоты - 2S0 и 240 ш соответственно). Как известно, абещззозая кислота газляется оптически актившы всществоц, обладает "аффект он Кот тона". По характерна зкетреауыаи кривой дисперсии оптического вращения ингибитор из картофеля таксо идентичен абсцизовой кислоте.

Содержание абсцизовой кислоты наиболее высокое в покоящихся клубнях (рис.4). К гоыенту окончания глубокого покоя

Рис.4. Содержание и биологическая актизность абсцизовой кислоты.

СЭ - рост колеоптилей, ЕЗ- прорастание сеияд.

содзряание абсцизовой кислоты в точках роста и в козуре клуб-пай уменьшается• Абсцнзозая кислота, выделенная из покояцихся клубней, вызывает сильное ынгнбирозанне роста бяопроба. По пере окончания глубокого гюкон рост-иигибирушщий эффект абсцизовой кислоты ослабевает, цо не исчезает полностью, как в случае с фепольными ингибиторами.

Полученные данкие позволяют считать кофейную кислоту, скош:детин л абсцпзовув кислоту природными ингибиторами роста клубней картофеля и рассматривать их в качестве фактора, ограничивав цего рост апикальных ыериотец во время глубокого покоя. Абсцлзозая кислота и фенолыше ингибиторы отличаются по характеру действия па разлшине формы роста (деление и растяжение клеток, прораста:ше сеиян и клубней) и ингнбирушт рост в раз-шах кснцензрациях (йзнольше ингибиторы в концентрациях Ю-5 - Ю"* и, а абсцизовая .кислота - 10~7 - Ю-6 Ц). Кике будут приведены данные, показывающие, что фенолыше и терпеноид-ные иишбитори обладают различной активностью а в отношении подавленна роста фитопатогенных микроорганизмов, пораааюцих клусин при хранении.

Таким образом, в клубнях картофеля обнаружен ряд ингибиторов роста, отличаюцп^сп по структуре а по характеру биологического действия. Наличие в клубнях не одного, а комплекса ингибиторов, оказывают^ различное действие на разные форми "роста, шее.' ва-ног значение для прель лепи л фунхццй ингибиторов в ре-гуляднп глубокого покоя. Прорастание клубней связано с повышением актизпости меристем конуса нарастания. При этом в различных группах клеток активируются разине процесса: растявеиия, деления и дифференциации. Функционирование в покояцихся тканях различных систем ингибиторов обеспечивает более нгдеаноа ограничение роста, чем если бы действовал один какой-либо фактор.

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ШИШиТОРОВ РОСТА

Вывод об избирательности действия иигибиторов роста был подтвержден при изучении их влияния на синтез нуклеиновых кис-

дот и иуклеотндов. ¡leследования показали, что аоецизсиая кислота и (Je долито шгнои™ори по-разному дейснезуив на синтез фосфоршх соединений в раститслышх тканях.

Било установлено, что кофейная кислота, сконолетш и абецнзозад кийлота подавляет сштоз РНК в иаристеиатяческих скаках клубне Ii. Результата были получеци з опитах с ксиользо-xanneu г;очсшх прэдазеиБСйшаиз синтеза цуклекисвих кислот и белка, ингибиторов синтеза ШК-сктнксшцпца Д и белка-цшшогсксиипда и методов фракционирования суша с по го препарата Eilt на колонка;: IÎJUC и ультрацентряфугнразакпеа s градиенте плотности сахароза.

Лбсдизазал ia:e.iosa подавляет sekescüüs С^-уращ-да и С^-адешша во фракции тШК и рРНК пронаратоз, полученных из пскопцихсн клубней. В иористеиах npopaeiaisEinx клубней"абсцизо-вая кислота такие подавллет синтез тРЖС íi рРНК, но особенно сплыю шп-ибируот синтез Бпсоконолшерпшс EIK, с иодскулярнш Босой йслх-апи» чел у кшелой pPHíí(I) (piro.5), По перо cukicuim конце o'j-ацил аба кассой киосоаи с Юг до ÍG"8 Li ослйблясэся ее щш&фувщзс действие на синтез еРШС и pKIIC, но « в концентрации 10"^ U абсцизовая кислота подавляет включение иече-епх продпесЕвеикиков в вссокоиолекулприио ШК, более тн^елыо, чеи pPilIC.

Есйсйшя кислота и сконоле-л:а такко пнгибпруит епцтез РНК, но в боксо высоки:: концентрациях, чей абсцизовая кислота (рис .С). Однако следует ответить, что фенолыше Ш1 rutins о pu ре с™ а способа угнетать ыгличснпс сече aux нрздсествепнптоз в цуклешоач-з шело^и уиО при ко^центрацил ц Ю-0 И, т.е. в so;: псицзитрацип:: при которих часгэ ise пабладазт подавление роста бпотсстоз под дсазгвкси этих всцзств. 0лцм1_пс1;«залн, что хлорогеноаая кислота (дезо в концентрация I0-;> - Ю-*1 Ц) из азглбирусг синтез НИ в гсрлсЕе^аа'шеешгс тканях клубной, что коррелируем с ее ст^улпоумш дс^с^енсл на рост клеток деазисои, прорастанпе cedria и клубней. Л кофейная кислота и сяояолетьи па только подавляй? образование fiiK, но полностью спишет сткцулируац-зе действие гибберелловой кислоты на синтез ШК.

Фракции

Рдс. .5. Действие абсцпзоьой кислоsu на синтез РЕК з исрзегго-илу 0 не ü картофеля. Сраицаошхрозаиа® су^ыарсог-о препарата РНК ультрацентрпфугировашгеи в градиенте плотности сахарозы.

а - нош? роль, ti - абсццзовая кыслога (Ю-'' И)» сплоа-пая линия - оптическая плотность растворов при 260 ни, пунктирная ллпля - радвоаиЕЕзяость растворов*

О различиях в действии пиглбиторов па синтез разных фракций PiJK 11 они о судить на оспозанш следующих данных. Абсцз-зоаая кислота в низких концентрациях специфически цигпбируе? синтез фракций,'содержащих ííPÍÍIÍ, подавляя з более высоких концентрациях образование аКШ и рРШС- Как ко^зйиая кислота, так и скополетшз подазляо? синтез высокомолекулярных РНК, более тяделих, чей ррПК, но кефейпая кислота одновременно (шгнбпрует спите о ppiiií и но действует на синтез i'PüK, а- ока- ■ Miaasmir i^-.iyaitiDч- С-зьеыз рП">, а скопеле-

тнн, напротив, сильно иигибируеа синтез Ж1К, по влияя заветный образов на образование рРШ (рлс.6).

По-разнону действует абецпзовая кислота и щепальные ингибитора роста на синтез ЛТО и других ди- и трифоефатов.пукпео-зндэв. По на^аи даанщи наиболее высокий эффект природных ингибиторов роста из клубней картофеля совпадает по вреыещ с

ад

м од

0.4 <15

гЫ .

/' п

/,' ЬJ

Ъ-Л и

ю .М я> фракции

гоо

15О 100

10 ¿й XI 'Ы

фракции

Рис,,6. Действие ингибиторов роста феполыюй природы на синтез ШК в цсристеиах клубной картофеля. Фракционирование суммарного препарата ШК на колонках ЫЛ1С (1-4) л ультрацентрнфугирезсинем в градиенте плотности сагарози (5-8). 1,5-::оигроль. 2,6-кофгйиал кислота Ц), 3,7-скоподстин (Ю"5 Ц), 4,6-кофеЙиая кислота + скоаолетш! (10*^ II). Сплошая линия - оптическая плотность растворов прл 260 Ш1, пунктирная линия - радиоактивность растворов. "

наиболее низка« содержание!* и синтезом в исристеиах ди- и трийос^Етсз нуклеозидоз. Крона того, било устанозлено, что г.сд белольпи-; шзгибнторов, в частности, под дейст-

вие:: KCjOllKOÜ KECHOL'LS, НОДШШПсТСЯ ЗКЛиЧОЕШЗ Р^ В ДИ- И

трифосфаты иуклеозндоз, т.е. кыгабируется синтез соединенна, явяеэщлхсп ксточникаии энергии и исходными веществами для синтеза нукдеинозых ккслог (табл.9).

Таблица 9

ДеЛстзпе soüoiiüoíi кислота на включение р32 в кислотэрастворныыз нуклеотвди. Удельная активность (лабылыий фосфор) в нип/глш/цгР

Концентрация ко-зелоты

JVytíOKIItl

Окончание глу-бско1'а ííoiíoh

Прорзстанвд

Контроль 10~5" у 10"* И I0**5 ¿J

121,7

120,9 ИОД 63,1

1217,5 1208,1 075,6 218,4

981,8 931,1 408,6 350Д

Полученные результаты, a такого данные работ других свто-роз ( trinos, КодЪол'ц, isSCj stonlid , 1&38Д970; Сара-пуу, Кейслл, IC33; Оаорзцкоаскан, Чаленко, 1972):, в которая устаасалзло подэзленц-з образовании AjJO под действием факельных соединения, показывают, что ицгибируыщес действие некоторых веществ фецельной природы (койо^иая кислота, флоридзш) быт:-) евпзгло с ну. разобцана окислитель-псе С другой стовспы, сбсцисзззя кислота не

вызассст угнетения процессов окислительного фоейорилнрозааия. Б то вреия как фспольные компоненты комплекса- JS -ингибитора из клубней картофеля кнгнбирозалн синтез АТЗ, абецпзозая кислота но влияла ш шгяоцонаэ goefropa и неделейно кислорода в клзткая bse^edoanan (K¿rlin, «.ЧИЪо^й, 1967; Tiirborg, 196a).

Ингкбирусщее влияние фенольных соединений на синтез нуклеиновых кислот и белка, кроме воздействия на окислительное фосфоршшрованпе, могет таксе проявиться и путей взаимодействия с о'егпгагл и в псрзуо очередь - с б-злкзхп-йодисатшгз ( Oparin, KipfSEXEov, 1929; Лгатова» Эмаиуэзь, 1966; Залро-метов, 1970,1972; Potil, Dinond, 1967 п др.), Например, на основании имогддхся данных об ппшбкруацои влиянии фонолы^ вецоств на синтез РНК и в той числе, Еысокомслеку-лпршлх К-Е» tic^ilo предполагать действие фенольшх соединений на РЕС-цо::имсраэу или ш другие ферменты па но сгтранс^ропционном уровне ( Corbacfaova Е др., 1972; Carlsoo, 1972).

В наеш: исследованиях било установлено, что абсцизовая кислота, кофейная 'кислота и скополетин ингибирует включение меченых ашшошелот в бедка мерастематачесних тканей (рис.7),

' У

| JOO

iO 30 fö tiQ 10 50

i Время iw^y&aLijUvi с uumWrofuw и мин.

Рнс.7. действие ингибиторов роста на в:иютеыис С^-ясйцина' в белш мсрнстсм клубней картофеля (з от контроля). I - кофейная кислота (Ю~5 3.])* 2 - скополетин (Kf5 1!)* 3 - абсцизовая кислота Ы). Время инкубации с

2-С^члейцнной Ю

Изучение синтеза белка п PIIK в кернстемах клубней, обработанных актиисмпцпиом Д и циклогексимидом, показывает, что для проявления влияния фаиольных ингибиторов необходим синтез определенных белков. Полученные данные открывала новые возможности дла дальнейаего исследования механизма действия ппгц-битороз роста. Болъеой ип^срес представляет изучение природы белноз, являющихся посредниками влияния ингибиторов роста на синтез белка и нуклеиновых кислот.

Таким образом, к числу основных причин подавления роста клубней картофеля в глубоком покоо относится нарусоБзз синтеза нуклеиновых кислот и нуклеотидоз под действием природных ингибиторов роста, jjosttio полагать, что различия в действии ингибиторов фенольной а терпеноидной природы на синтез фосфорных соединении способствуют усилении их влияния на рост растения во время глубокого покоя.

ПРйРОДНИЕ UiifiJELlïOKJ РОСТА В РЕАКЩШ УСТОЙЧИВОСТИ КЛУБИЕИ К ФВТОПAÏOISIiiliJU ШКРООРГЛШЗУШ

В настоадее время устойчивость растптольной екош, параду с другой t'aitTopa^i:, свпзцзается с более шсоеш содерЕа-insu и активный образованием защитных всцзстз. Банное значение в иммунЕтете растеши к заболеваниям продаст некоторым соединениям фенольной и терпеноадноЦ природы ( Boiirlncer, Sffi3oorsJ:i, 1957; Рубин, Арццховсная, 1968; Запрометов, 1967, 1970; Петлицкий, Озерец::овс1сая, 1968,1970; Кис, 1964, 1968; ïoisiytaa, 1970; Usitcni* 1571).

Неоднократно отмечалось, что степень устойчивости рас-технай к фатопатогенаи связана с физиологическим состоянием их органов ц тканей ц Изменяется при переходе от покоя к росту ( Anirea, 1942 ; Сухоруков, 1952; Fehrmeuin, Dicond, 1957; *?uc, 1963).

Исходя из ьа-Jiioit роли фенольных и торпоноидных соедпие-еий в явлениях покоя и иммунитета, мы высказали преддодоне-нае, что одно и то m веаество мотлт выполнять разные функции - регулятора роста ц антибиотика (ЬЗатлицкнй, Кораблева, 1355). Высказанная точка зрения бмла код2Всоздана экспера- ' ментально (Кораблева, Иорозова, Ыетлицкнй, 1969,1973;

Ш^З-З+юку, КогаЫвУа» 1570). Било установлено, что кофейная кислота и скополетиа, выполняй)цие в неповрежденной рас- . тении фушсшш регуляторов роста, являются такке д>унгмтокса-чесвоп иеуестзаии л подазлягэт прорастание спор и рост гиф -фятоиатогвнныс грибов, Кроне того, исследования показали, что физцояогцческн-актпзцие вещества терпеноидной природа -ингибитор роста растений - абсцизовая кислота и фптоалексины картофеля - ришнтпа и любишш действуют на рост как высших растений,'так и их патогенов, низших растений (рлс.у).

Ш полагали, что биохимические особенности клубяей во вреая глубокого покоя и, в частности, способность тканей к образованию ростингибируаших веществ долены и^еть определяющее значение для устойчивости органов к фитопатогеннш шщро— оргаппз^аи.

Изучение 32 сортов и гибридов•картофеля показало, что устойчивости клубией к фнгопатогенал меняется в зашюшюсти от их фаз но л о гше скоро состояния. Устойчивость к совиестщиш -и ыесовиестиши расаи рь. повшепа а состоянии

глубокого покоя клубней и попивается с его окончанием, Имеется тажге связь ^епду продолжительностью глубокого покоя клубней разных сортов картофеля и длительностью сохранения устойчивости (Барская, Кораблева, Морозова, Короневская, 1972).

Бслъазя устойчивость клубней в £« то па то ген ва в состоянии глубокого покоя по сравнению с винуздеаша покоси связана с теп, что в то вреия, когда ^ериете^атлчесшзе тгклш клубней находятся в состоянии глубокого покоя, ткани ко аур и в ия-коен в отвот на заравение актизпо образуют защитные антибиотические вовдетва. Для вьшалепил активной реакции клубней, поставили опцти, в которая учитывали изаеиоцсо содержания л биологического дейстыш бунгито:;с и че скнх воцоств после зара-кенш! клубней флтопатогепниии грибами. Во вреля глубокого покоя клубни били более устойчивы к РЬ# 1пГоо£апэ» а в ответ на заражение в их тканях возрастало количество кофейной кислоты л скополетнна. Образующиеся вс-цества подавлпли рост фатопатогена и растения. Способность ткани к образовании по-

коиц, (М)

+40--

Во1гуИа стс-гга

Ш*5 10*4 Ю'* ш-а

-I-(-

кОнц.

Рис.8. Действие фепольЕщк ингибиторов роста и абенизовой 5<*дслому па рост ф'лтопатог синих гркбоз подавления (-) или стимуляций (+) роста).

1 - прорастание спор

2 - длина гиф

— кислота

-— с ко локотки -о- ао'сцпэозая кислота

вышениых количеств кофейной кислоты и скоиолетина изменялась в зависимости от времени заражения (рнс.9). Во вреыя глубокого покоя о ответ на заражение фатопатогепом содержание феноль-еых соединений резко возрастает« После окончания глубокого покоя реакция клубней на зараз еш:з выракена намного слабее.

Полученные данные о накоплении скополетниа и кофейной кислоты в глубокой покое и при зеразешяа клубней позволили предположить, что изменение содерзания фенольпмх ингибиторов ■конег быть связано с их'сиптозои do novo или с образованней при гидролизе связанных форм. В частности, образование скопояетина попет быгь результатом ферментативного гидролиза скополина под действием ■ /-глюкоаидазы. С целыз выяснения вогиосно!} ролл уЗ-глокозидази в изменении содержания физиологически активных соедшокай в клубне картофеля было предпринято изучение этого фермента.

Установлено, что иеристематические и запасающие ткани клубней содержат /-глюкозидазу, расщепляющую пара-нитро-феннл-^-D -глюкопираиозид. ¿к tub и ость фермента сосредоточена, главные образов, в растворимой фракции гоиогената. Для фзрыента раствориной фрашда! характерна л более высокая удельная активность. /-Глшозидазноя активность общей фракции клеточных структур и отдельно фракций, обогащенных пластидами, иитоховдрияии к кпеточними стеет.аии возрастала после обработки дегоргентса. Следовательно, небольшая по сравнению с рае-TEopiiLioil фракцией часть ./J-глкжозндаэной активности достаточно прочно связана с клеточными структурами. Оермент растворимой фракции разделили на 2 компонента после хроматографии на ДЭЛЭ-целлолозе л на 4 компонента - на КУ - целлюлозе (рис.Ю). Фракционированием па ICLI-целлгэлозе удалось отделить Р -глюкозидазу от р -галактозпдазы. Специфический шгиби-тор глшеопо (I—> 5) - лаптоп подавлпл антквность А -глюко-звдази на 84 и 94# при концентрациях I0"6 н М* Для первой фракции ферыонта, полученной прл хроматографии на KU-целкшо^о, определили оптыауы pHj субстрата и рассчитали константу Ш1хаалиса (Кораблева, Попова, Морозова^ Ийтяицкий, 1972.1974).

520540 ■;

яа-

£ ^ р

* КО-

¡30601 Я

ч 1

косреиная кислота

; >

октябрь

янЪарь

i м i г

к бо

Ч - ¡8

скополетии 3

Ща

4 ■

дш после заражения

Рис. Э. Содеркагшо кофейной п:слотц и скополетппа а году] нлу<5г.оа жарзофозл пра зараденаа.Серт ЯвзаршЯ.

1. Контроль ■ ■■

2. Зараненва несовместима расой гь. 1аТе&£апэ -

3. Заражение сэзиосгш:о£1 расой 1пГеайисз

4. Зарааонко Во-бгу^ю вр.

5 «.15 '¿о 25 50 35 -40 номера сррлкций

Рно ДО. Разделение ^-глвкозидазы и /'-галактоз ид азы на колонке из КЦ-целлюлозы. а - /-глюкозидаза, Ш - р -галактозадаза.

Активность у?-глюкозидазы изменяется в зависимости от сорта" картофеля, тина ткани и времени определения. Наибольшей активность» / -глшкозидазы отличаются ткани во время глубокого покоя клубней, к моменту окончания глубокого покоя активность ферыснта погашается (pnc.II). Во время:глубокого повоя фермент более активен и в растворимой фракции и во фракции клеточных структур.

Изменение активности ферцента при заражении РЬ.1пГео1сшв такие зависит от физиологического состояния клубней (рис.IX). В состоянии глубокого покоя клубни в ответ на заражение отвечают активацией фермента. При заражении клубней после оконча-

7,0-г

£ 30

л ч о

. 5,0

о (С

2 ' =!

о^&окий покой

-I-)-

Ч-1

1 3

40"

Нг

8 9 10

дии после заражения

Изкеиеиие активности р-глшозидаэы, шделеиной из кобуры клубней картофеля, зараженных грибом, рь, -С°РТ Янтарный.

I. Контроль ,

'¿. Кдубш: поранены

3. Заражение совместимой расой 1*4

Заражение несовместимой расой Р*1* ilrfeвtanз

ния глубокого покоя не обнарумеио закетных изменений в активности ß -глюкозидази. Активная реакция на заражение, прояв- : ляющаяся в повышении активности f -глюкозидази, характерна для клубней, находящихся¡в состоянии глубокого покоя и более устойчивых к" поранению фитопатогенныш¿микроорганизмами. Изменение активности уЗ-глюкозидази коррелирует с изменением содержания в тканях сконолегииа - природного ингибитора рос-, та и фунгитоксического вещества. Бозыонно, что с увеличением активности --глюкозидази в тканях картофеля повышается содержание не только скоиолетина, но и других биологически активных агликонов (эскулетин, абсцизовая кислота). Изиене-кие содержании и состава:подобных соединений не монет не сказаться на развитии защитных реакций клубня.

Полученные данные показывают, что кофейная нислота и скопоиетин выполняют активные функции в клубнях картофеля. Накопление кофейной кислоты и скоподетина во время глубокого покоя, повышение их содержания в ответ на заражение фитопатоге-ном зависят от активности биосинтеза и последующих превращений этих соединений. Биосинтез кофейной кислоты и скопслети-на в растениях тесно связан с синтезом коричных кислот (Sa-проыотов, IS67,1971). Клубни картофеля содержат L -фенила-ланин-аммоний лиазу и другие ферменты, осуществляющие превращения коричных кислот. Б*растворимой фракции клубней картофеля было обнаружено присутствие дегидрогеназ шпкимовой и пре-феновой кислот, L -фенилаланин-ашоний лиазм, 4-гидроксила-зы коричной кислоты и о-ыетилтрансферазы кофейной кислоты ( Zucker, ISS8; Соегя, Tovrara, 19??), В мсристематических и покровных тканях клубня присутствует таксе активная о-дифенолоксидаза, обладающая гидроксолирующей функцией (За-прометов, 1954; Кораблева, 1961; Лц1э,- 1972). Кофейная кислота образуется при о-гидроксшшровании п-кумаровой кислоты. Не исключено такие, что повышение содержания кофейной кислоты в клубнях картофеля шляется результатом гидролиза хлоро-геновой кислоты. Хотя сама хлорогеновая кислота не участвует в подавлении роста растения и фитопатогенного■гриба, она ио-

- ЦП -

кет служить «сходным соединением для образования кофейной кислоты.

При изучении биосинтеза скополетнна бшо установлено, что он образуется как из феруловой зелоты, так и из скополина (Йе2а1к, 1930; 1934; ивок, 1967). Последний путь биосинтеза скополехина связан с преобразованием глюкозид-ферулозой кислоты в сконолин и его деглюкеаудированием. Возможна и другая последовательность реакций в бкоснитезе скопо-легина. Уз кофейной кислоты (нсферментатнзно) образуется эску-ле^ин, который в дальнейшем под действием 5 -аденозшшетио-нив зависимой о-кетилтраисферазы превращается в скополетин:

НО

0^/Соан

кислота (

п-кумаровая кофейная

кислота ♦

НО

. феруловая глюкозидоферудовая кислота

кислота

Х0г но^ООо гд-° ^ОО^

коричная кислота

НО

эснулетаи

скополетин

скоподин

Повызение содержания сконолетина в клубнях картофеля ио-ает быть следствием активации пути его синтеза через эскуле-тин и образования в результате гидролиза скополина. Согласно полученным данном клубни картофеля содереат активную ^-глю-козкдазу, под действисм-которой происходит, очевидно, быстрое деглкзкозидцрованне скополина с образованием скополетина.

Проведенные исследования показывает, что фенольные соединения и в том числе кофейная кислота и скополетин накапливаются в клубнях картофеля во время глубокого покоя. В это ае время в тканях клубней повышена способность к образованию кофейной клелоты и скопояетина в ответ на зарааение

рь. lIlfeзtanв« Эти вещества играют важную роль в регуляции покоя клубней и в их устойчивости к фитопатогенныы микроорганизмам. Как кофейная кислота, так и скополетнн кнгибируют рост растения в глубокое покое и тормозят рост фитопатогенных грибов. Кроме, того, образующиеся в клубнях картотеки феноль-ные соединения могут слупить исходники веществами для биосинтеза лигнина. По данным некоторых исследователей (Ни^неи, БятаЗ-п, 1960; С1агк, 1973; и др., 1263,1973)

увеличение содержания кофейной а хлорогеновей кислот, скопо-лина и скополстина при заражении клубней 1ц£еонапо корре-

лирует с активацией ь -у ен ил а л ашш-аш о ни й лиази и накоплением лигнино-подобных полицеров. В клетках незаракешшх клубней картофеля лигнин не образуется. Лпгнифнкацига стенок клеток зараженных клубней ыошю рассматривать как реакцию, приводящую к формированию цеханнческого и хишческого барьера против фи-топатогена.

В клубнях сортов картофеля, еодерЕащих й -гены в ответ на заражение несовместимой расой ixlfeotana образуются индуцированные защитные вещества терпенондной- природы, дмто-алексины - ришитин и любшип С ТоШуаша 196В; (¿етллцкнй, Озерецковская, 1968,1970; ки«, 196а). Согласно получением данным, способность к сбразоьаинш фнтоалекешюз в больиеи степени вырааена во зрыш глубокого покоя, чей поело его окончания. В опытах, проведенных совместно с Т.А.Барской, было показано, что в глубоком покое клубни различных сортов картофеля в ответ на заражение несовместимой расой Гй» активно образовывали ришнтин и любиыин. С окончанием глубокого покоя способность к образованию шитоалексинов резко издала, что коррелировало с уменьшением устойчивости клубней к фитопатогену (табл.10).

Вакио отметить, что хотя образование фитоалекешок генетически детерминировано, способность тканей к их синтезу зависит от физиологического состояния.

Таким образом, на основании исследования ингибиторов роста фенольной и терпеноидной природы мокно сделать заключение о существовании биохимической взаимосвязи иеаду такими вакны-

Таблица 10

Образование фатоалексннов клубнями картофеля в ответ на заражение рь. йгеегада, раса 4 (цкг/мл диффузата)

Сорт Генотип Глубокий покой 1 Окончание глубокого покоя

рИШЯ- тин люби-' мин I рйиа-1 тин люби-иин

Камераз Н<| 39 16 12 8

Злената 51 22 7 10

Олев 28 23 8 12

ЯнтарнкЗ Й1 35 24 с л е д ы

Зрендира л 15 16 с л с д ы

Колпашзвский 1» ^ Й1 16 13 с я е д ы

ли функциями растительной ткани, какими являются рост, покой н иммунитет. С одной стороны,устойчивость клубней картофеля к соэ:лест;шш расам фитопатогена в глубоком покое обусловлена активацией тек путей синтеза защитишь соединений, которые су- * цес1вуют в растении до заражения и сдуаат для образования при родни ингибиторов роста (рис.12). С другой стороны, высокая устойчивость клубней в глубокое покое к несовместимым расам гриба связана с повышенной способностью тканей образовывать в- отнет на эаракеше не только конституционные антибиотические вещества, 'к которым относятся и природные ингибиторы роста, по и фптсэлексинц, защитиис вещества, отсутствующие в ткани до заражения и облодаюциз высокой фунгитоксичиостьэ. После окончания глубокого покоя способность ткани к образованию как конституционных, так и индуцированных ингибиторов ослабевает, что коррелирует с падениеи устойчивости к фитопа-то генам.

Изучение взаимосвязи мезду покоен и иммунитетом открывает новые подходы для регуляции этих функций о тем, чтобы за-дервать, например, прорастание клубней и не ослабить при этом ■ их устойчивости как это часто наблюдается на практике.

Рис.12. Зависимость устойчивости к фито патоген mm uuk-pooßraintEtrau от пз^епешщ способности тканой к образована гацктаж совести в состоянии глубокого покоя и hoces его оьоачапая.

ДЕЙСТВИЕ Й01ШЗаРШ|£2 РДЦILUUid НА СШТЗЗ НУКЛЕИНОВЫХ КЖДОТ В ^РЖ'Х'ЕЙАХ И ВОЗМОЖНОСТЬ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЛЯ ЗДДЕРЗКИ ПРСРДСТАНКН КЛУБНЕЙ КАРТООШ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЕ ХР.ШЕШ1

Результаты изучения фосфорных соединений и природных ингибиторов роста приводят к важному практическому выводу: для искусственного регулирования длительности глубокого покоя следует применять такие воздействия, которые бы усиливали синтез -ну:(ленншых кислот и нуклеотидов и способствовали инактивации ингибиторов роста (при прерывании покоя и стимуляции ' роста) и, напротив, угнетали би образование фосфорных соединений л акткварозадл природные ингибиторы роста (при удлинении нз-:оя и подавлении роста).

Использование различного рода химических препаратов для задерзки прорастания клубней картофеля основано на том, что они сами являются сильными ингибиторами роста и способствуют усилению ак^зности природных ннгийиторов (Ракитин, 1965,1973). Однако для успешного длительного хранения картофеля и овощей необходимо располагать разными методами задерики прорастания н,в том числе,такими, которые,в отличие от химических препаратов, не требуют постоянного контакта с точками роста u применение которых не зависит от погодных условий. К таким факторам относился ионизирующая радиация. По современном представлениям угнетение роста и развития растений под действием ионизирующих излучении, связано с изменениями в синтезе нуклеиновых кислот и белков-ферментсв С Howard, 1954; Буте me о,1954;

Кузни, 1963,1970; Будницкая, 1966,1967; Токарская, 1302,1970;

Cherry и др., 1952; Кузил, Тсги-заде, 1973). В этой евпзи мыпредприняли изучение*влияния исназируйщаИ радиации на морфогенез апикальных меристем, синтез нуклеиновых кислот и ну-клестидоэ с том, чтобы использовать облучение для удлинения сроков хранения картофеля и овощей.

Для гамма-облучения использовали установку ЭГО-2 Института Сиофпзкки АГЛН СССР. Производственные испытания метода задержка прорастания картофеля и репчатого пука были проведены

на Дзержинской нлодйеощной базе г.Москвы и в совместных исследованиях о Бокучаровскиц филиалом Всесоюзного научно-исследовательского института консервной и овощесушильной промышленности.

Исследования показали, что облучение картофеля при дозах 7-10 кр н репчатого лука при дозах 3-6 кр сильно задергивает и полностью приостанавливает прорастание клубней и луковиц, благодаря чему их полно сохранить в течение года и более (Кораблева, Ыетлицкий, 1966; КогаЫеуа 1966). Нарушение одной из главных физиологических функций - функции роста обусловлено тем, что облучение вызывает серьезные изменения в обиене нуклеиновых кислот и нуклеотндов иеристеиати-ческих тканей. Действие облучения проявляется в понижении содержания нуклеиновых кислот и ослаблении их синтеза (уабл.П).

Таблица II

Влияние облучения на синтез фосфорных соединений в клубнях картофеля. Удельная активность Р32 нуклеисозих кислот и нукдеотидов в имп/мин/мгР

Контроль 10 ко

Хх) I пхх; лхх;

30,8 24,6

1,4 0,9

89,1 109,9

74,1 53,8

Выявленные наруссния усиливаются с увеличением дозы облучения и проявляются особенно заметно во время изменения физиологического состояния клубней: перехода от покоя к росту. В мо-

х) Через 10 дней после облучения, хх) Через 2 месяца после облучения.

РНК ДНК

Нуклеотиды Робц> р

^лаб.

53,4 128,1

'5,8 20,4

92,0 ■ 93,1

162,8 1511,8

цент окончания глубокого покоя з меристемах необяученних клубней обнаруживается сянгез высокомолекулярных РНК, более тяжелых, чеу рРНК, усиливается образование тРЫК и рРНК. в точках роста облученных клубней синтез всех фракций ШС подавлен (рис.13).

Рид.13. Синтез РНК в неркетемах облученных клубней картофеля.

Сракциснирозание суммарного препарата РН1£ ультрацентра фугнрованизы в градиенте плотности сахарозы. А -контроль, глубокий покой, и - контроль, окончание покоя, Б - через 48 часов после облучения в дозе 10 кр Г - через 2 ыесяца после облучения в дозе 10 кр. А - контроль к Б, Б - контроль 1С Г. Силошая линия -оптическая плотность растворов при £60 пи, пунктирная Лйния - радиоактивность растворов.

В облученных ткашгх активируется РНК-аза, усиливаются процессы распада полимерных соединений (Кораблева, Х961; Кораблева, МетлнщшЯ, 1965).

Замедление или прекращение синтеза нуклеиновых кислот цонет быть обусловлено подавленней процесса образования ди-и трифосфатов нуклеозидов, чрезвычайно чувствительного к действию ионизирующей радиации. В облучеатас тканях било об- , нарудеио разобщение дыхания от йосйорллкроз ания, полдавние содержания и синтеза ди- и трифосфатов нуклеозидов (Ыетлиц-кий, Салькова, 1961; ¡Лв^зЛ;зку, КогаЫ^а» 1366; Кора0лева, Потапова, Ыетлицкий» 1967). Нарушение в энергетической оби еле, являясь одной из причин пнгибирозашш синтеза нуклеиновых кислот,приводит к полному лишения способности к росту у апикальных церастец и перерождению верхушки побега. После облучения изменяется строение точки роста и локализация нуклеиновых кислот по тканям. В необлученноЙ точке роста наиболее богаты РШС и ДНК эибрионалыше клетки тупики, субапикальной иииц^альиой иеристеии, прокамбия. После облучения в дозах, полностью задергаюаюцих прорастание, иеристе^атпчеекие клетки сильно увеличиваются в размерах, вакуолизируюгся, деформируются. Разнокачественное!ь, присущая тканли нормальной верхушки побега, исчезает, все клетки шеют одинаковый размер, больше вакуоли, дсфориированнка ядра и содержат ничтоа-кно количества РБК и ДНИ. Следует отистить большую радиочувствительность растущих клеток по сравнению с клетками, находящимися в состоянии относительиого покоя (Кораблева, 1961; Кораблева, ЦетлицкиЦ, 1565).

Одной из возманшс причин угнетения синтеза нуклеиновых кислот и пукле о гадов в пор лет е:;а:: сочных запасающих органов растений могут бить изменения в систеие природных стиаулято-ров и ингибиторов роста. Содержание фенольпих соединений в клубнях картофеля несколько возрастает сразу после облучения, но в псследуацси выравнивается с контролен. Через 3 дня после облучения содержание кофейной кислоты и скояолстина в клубнях, облученных в дозе 10 и 50 кр не отличается от контроля. Не исключено, что кратковременное увеличение содержания

веществ февольной природа, а танке продуктов их окисления наряду с другими факторами, приводит к ряду глубоких нару-а процессах синтеза нуклеотвдов и нуклеиновых кислот (Кузин ц др., I$60,I9ô2; Нетлнцкий, Кораблева, I9S5, Токар-ская, 1972).

Б связи с ослаблением синтетических процессов в облученных тканях уменьшается способность к образозанна защитных веществ. Специальные исследования показали, что для того, чтобы избегать этого нежелательного явлении, нужно из-иеяить рении облучения таким образом, чтобы задераавая прорастание, не ослабить устойчивости к фитонатогенныц микроорганизмам (Корзбдева, Ыетлицкий, IS6G; Шалинова, Ыетлицкяй, Корабл:ва, 1956).

Результаты изучения биохимических изменений в клубнях и луковицах после облучения были использованы в качестве биологических параметров при'разработке нетода задеркка прорастания картофеля и лука с помощью га^а-лучей. Производственные испытания показали, что облучение s доза:: до 20 кр практически не изменяет химического состава клубней, сохраняет их пищевую ценность и является эффективным методой предупреждения прорастанля картофеля (Шалинова и др., I9oS; Кораблева, 1956).

Органами здравоохранения СССР и ряда других стран (Канада, Япония и др.) задано разрешение на использование облучон-ного -картофеля в пищу. В настоящее время метод предупреждения прорастания картофеля с помощь» облучения входит в стадно промышленного применения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Все изложенное приводит к заключению, что взаимосвязь мегду состоянием покоя и устойчивостью к фитопато генным микроорганизмам, равно как и отличия этих функций на разных этапах онтогенеза клубней обусловлены биохимическими особенностями иеристематических и нарецхимных тканей (рас.14). lia основании наших исследований глубокий покой ыокет быть определен как

Ограничение синтеза ЙТФ, ДНК, РНК,

ЬпокирсЕ-анке синтеза

Поаышеннйя активность эндогенных иигиоитороа роста.

йктиваи.ия синтеза ДТФ ДНК, иРНК.

Умеренный синтез ЛТФ, ДНК, РКК, белка.

Ослабление ростижи^ющете °тсутстьк- «"ги&роагкия

ингиЕирс&ание а&ецигсьой кислотой.

деиетьия гм^сгенных инги сигороь роста.

Не чуастьителен к свету, экзогенным ингибиторам роста, ехтккемицину д. Слабая ч^сстсчтедапссть к £,4-ДКФ и г>:£оерелповой КЙСДОТС.

Повышена устойчивость к кеСяагоприятным Возсейстьи-

Чувствительны к 1°, свету, экзогенным ингибиторам, актином^.цину Д, и гиббероллоеои кислоте.

Вынужденный покой

Чуьстьительны к 1®, светут актииомицимг экзогенным ингибиторам роста. Чуастьительность к гибберелясьей кислоте ослаблена.

Ослаблена -*стойчиьость к небл агоприятнмм бездействиям

Ы. 14.

Характер канваенЕЙ сшзтеэа фосфорных соединений, активности

роста и устойчивости глублей картофеля к неблагоприятный воздействии

аа р«авна. «адзнх пот.

иирнод, и хи'ллшу и и то ¡к.» го жкеж'голыи» иг^ишчии спито;! фоо-

^орних соединении и частично блокирован сштез высокомолекулярных бтронетлщпхсл РПК в клетках аллкалших меристем. Регуляция роста в глубокой покое осуществляется систолой фг-тогорыонов ц ингибиторов роста. Б тканях клубней картофеля функции природных ингибиторов выполняют абсцизовая кислота, кофейная кислота и скополетил, а фитогозиопов — гибборелло-вая кислота и, видпао, цитокшшны ( Ксркаро:^ н др., 1930;

РспЬеге, 1970; и др., 19?2). К числу основных

причин подавления роста сочных запасающ;ис органов а глубокой покое относится нарупешш синтеза нуклеиновых кислот под действием природных ипгябиторов роста.

Во зреия глубокого покоя и ер лс I ем а 1'Ц ч еские ткала защищены системой природных ингибиторов от лрекдевремониого прорас-тация, в них ограничен синтез фосфорных соединений и белка. В это на зреыя покров ¡¡ыз « заласакщие ткани более устойчивы к фктог.атогеиным ицкрооргаинзиаа, так как в ответ на заражение активно образца защитные вещества. 1С 1:01:0:1 ту о кончат; л глубокого покоя в перлстенах понижается содержанле природных ингибиторов, авизируется сштеэ нуилеотцдоз, нуклеиновых кислот и белка, а способность запасающих тканей к синтезу защитных соединений и, следовательно, их устойчивость ослабевают. Ослаблена способаость к образование защитных веществ и во вреая и 1шуадеиного покоя, физиологического состояния, в котозса длительное вреыя находятся запасающие органы при хранена-! после окончания глубокого покоя. ЕТоэтоиу следует обращать особое внимание па защиту клубней, находящихся в состоянии ш1уг,;еш:ого покоя, от ыикробиолуилеской порчи»

В зависимости от физиологического состояния клубней изменяется не только способность покрозшэс и запасающих тканей к образоэаниэ защитных веществ, но и чувствительность апикальных ¿¡соистец к различного рода препаратам, применяются для гадерехп или стимуляции роста! Зто обстоятельство следует всегда иизть з виду при подборе химических и физических способов лнгибирозания роста с тец, чтобы не ослабить устойчивости клубней к фптопатогенцыц микроорганизмам.

ВЫВОДЫ

1. Рост и морфогенез вер.адшш побега при переходе от глубокого покоя к прорастании тесно связаны с особенностями обие-на фосфорных .соединений. В состоянии глубокого повоя в апикальных меристемах клубней картофеля понижены содержание а синтез ШК,ДНК,ЛТО,М0 и других ди- и трнфосфатов пукле о гидов. Окончание покоя сопровождается усилением синтеза ди- а трнфосфатов нуклоозадов, ЩК, тРШС, рШС и активацией синтеза высокомолекулярных быстромотяцнхсл РНК, образование которых было подавлено а покоящихся анонсах.

2. К числу основных факторов, ограцичивезцше синтез фосфорных соединений в глубокой покое, относятся природные ингибиторы роста. Хшическая идентификация и биологические испытания показали, что 8 клубнях картофеля ингибиторы роста представлены, по крайней мере, тремя соодиненияии:фенольной (кофейная кислота и скополетин) и теркеыоадной (абсци^зовая кислота) природы.

5. Присутствие в клубнях не одного, а нескольких ингибиторов роста, имеет важное значение для проявления их функций в регуляции покоя, поскольку оыи действуют по-разному на такие несхосиа фор;ш роста как деление п растяжение клеток, прорастание семян и клубней и ыа синтез нуклеиновых кислот.

¿бсцизовая кислота (10**^ - 10"^ Ы) подавляет синтез тРНК- и рРНК, оказывая особенно силшоз ингибируюцее действие - II) ыа синтез высокомолекулярных РНК, более тяае-лых, чей рйЖ. Кофейная кислота и сконолетиа (Ю-5 - Ю-6 II) тасае подавляэт синтез высокснолкморццх рРНК, с молекулярным весом больеш, чеи рШК, но скополетин нигиб«руот синтез тШ1 и не действует на.ррЩ, а кофейная кислота, напротив, сильно подавлпот образованна рГНК. В результате такого избирательного действия обдай шгибируаздЦ эффект возрастает.

Глубокий покой, таким образом, иокет быть определен как период, во время которого, в керистематичоских тканях повышена активность ингибиторов роста, значительно ограничен ; синтез нуклеогадоз а нуклеиновых кислот ы аодавлон синтез

высоцоиолеуляраых бцсгрсшетшушш Н1К, необходимых для изие-нения физиологического состояния оргаш.

5. Полученное о бсиеяой рслц пукдеиасзих кислот

я иуг;пеотпдсв я явлении покоя б1ли подтзсрпдбли не только прл изучелш эцдогеншх ингибиторов роста, но и с воиоцыз такого пошлого экзогенного фактора, каким является ионизирующая радиация. Установлено, что облучение яри дозе 10 кр по-дазляе-1 синтез нуклестидсз и гуклепназых кислот в точках роста, вызызае:: псрзрондепие апикальных церистеа и дичает клубцц способности ц прораст аинзо,

Результата исследований, выполненных в этом плане, по-вволили разработать биохимические осиови использования'яош1-злррцзй радиация для предупреждения прорастания картофеля прл длительис;! хранении.

6» Установлено, что в-то вргия, когда апикальные иери-стеш находятся в состоянии глубокого покоя и в них сильно подавлены синтетические процессы, пареихиыяш ткани характё-ршуатся активной реакцией на неблагоприятные воздействия.

в частности, вирадается в усилении синтеза защитных веществ в ответ на внедрение фитопатогсчшьсс ыикроорганизиоз.

?. На 52 сортах я гибридах картофеля показано, что устойчивость клубией к совиестигяш и яссовиестиаш расаа 5>ь ¡.иГеа'сааа иоэиЕзаа в согтсшн^! глубокого и скоп ц понн-са« тся с ого (ноячанцеа. С однеЗ стороны, устойчивость клубней картофеля к совисстицнп расой фц^онатогеяных грибов в глубокой покое обусловлена активацией тех путей синтеза за-щихцик создяыеаии, кагорсв существуй? в растении до заражения в сяуаат для образования ирародшп: ингибиторов роста. С другой стороны, высокая у стойте ость покоящихся клубней к не< оеясстшьм расаа грибов связана с повышенной способностью тк.лсй образовывать в ответ яа зараясние не только фитонциды (к ко тории относятся я природше ингибитора роста), но а ' фи'/оалекснны, защитные вецества, отсутствующие в гкахш до заражения и обладающие высокой фуиштоксичностьа.

8. Установлено, что абсцизовая кислота, кофейная кисдоад

ц ско|юлит(ш. пил одI!>ш!1(ио л тшимроидспним ртглшии фушшии регулнтороа роста, шли шея тшгао ^уигитоксическими лещоства-ыи л подавляют прорастание спор и рост гиф фитопагогенных грибоз. 13 качестве одного из возмевных путей регуляции образования в тканях веществ, флзкологдчесяи-актшЕых как в от-восенни самого растения, так и порааавщего его микроорганизма рассматривается изменение активности /-глюкозидаэы. Для клубней в состоянии покоя характерна наиболее высокая активность у?-глскозидази и повышенная способность к увели-теаг.- активности фермента в ответ ка зараеемне флтопатогешш. Изменение активности уй-глшозидазы коррелирует с изменением в тканях содержания скополетииа (аглшеон скополииа) - природного ингибитора роста и фунгитоксического вещества.

3. Проведенные исследования показывают, что взаимосвязь моцду состоянием покоя и устойчивостью обуслозлена биохимическими особенностями иериетематических и дифференцированных татей органа а позволяют рассматривать покой как многообразную приспособительную функции, не только обеспечивающую защиту растения от преждевременного прорастания, но и от фитопа-тогзннис микроорганизмов.

- Ü4 -

(loiWLiiiNo iHcijjib-rarsj даосор'гици« ii:uiowiiu и следующих

pudоTux;

1. Негладкий Л .В., it о раб л сз а U.U. Биохимия покои запасающих органов растений (природа покоя ц иетодц уиравлення). ISG5- Пзд-зо "Наука".

2. Кораблева H.1I., йетлшуай Д.В. Изучение роли нуклеиновых кислот в явлениях покоя запасающих органов растений и ые-тодоз его регулирования. Сб. "Биохимия иммунитета и заняты уроаая". 1256, 79. 11зд-во-"Наука1'.

5* Koiablöva И.Р., Uoroaova N.P. The peciiliariteo of motabo-11ея of cucloic acid3 in potato tüberо and vegetables du— ring the period of long storage. Fii'3t International Congress or Pood science and Technology, Abstracts of Papers* 19o2, <12. London.

4. Кораблеза 1I.II. ДеИстиме облучения на анатоыо-физиологаче-ci:ise особенности точек рбста клубной картофеля. Докл.

АН СССР, I9SI, J37.2. -

5. Кораблева H.H., Иорозсва Й.П., Штлицний Л.В. Действие J'-облучения на обмен нуклеиновых кислот в запасавцих органах растений. Дока.АН СССР, IS32, 143,1.

6. Кораблева H.H., Цетяицкай Л.В. Влили:;о гаыма-облученкя но рост лука и содераание нуклеиновых кислот. Доки. АН СССР, 1933, 150.5.

7. Кораблеза Ы.П.. Изменения в обмене веществ занасавцих орга-ноз растений в связи с действием ионизирующей радиации, "езиен I Всесоюзного биохимического съезда. XS57, выл.1. Ленилград.

8. кораблева H.H., Метлнцкий Л.В. Влияние ионизирующих излучений на ростовые процессы а осмен нуклеиновых кислот в методике. Известия CCCi, сср.блэл., IS85.4.

9. лораблеса Ц.П., Потапоза Л.13. Иетод фотометрического определения эфирного масла з растениях. Прикладная биохиаия u микробиологам, IS35, 2.3.

10. Корабловз H.H., Потапоза Я.Ц. Роль зфирнцх ыасел в устойчивости лука к пора^енпз ыакроорганазыаш. Сб. "Биохиаия иммунитета и защиты урокая", 1935. Изд-во "Наука".

IX. Шалпнсва Р.Т., Иетиицвий Л.В., Кораблева H.Q. Производственная апробация метода гамма-облучения картофеля и овощей. Испытание метода гамма-облучения картофеля. Сб.трудов ВШШКОП'с, 1$£6,32.

12. Korableva U.S. The theory and practice of the application of the irradiation for prevention sprouting of potato and vegetables in storage. Second International Congress of Food Science aad Technology» Abstracts of Papers, 1966.

13. Viaroawa.

lie tilt oby L»V.,Korablova li.P.Dioturbcnao in nucleic metabolism and inhibitory effect of еедла irradiation on plant growth. Third International Congreoo of radiation. Abstracts of papers, 1966, 81. Cortina D'Anpezzo*

14. Кораблева Н.П., Потапова Л .ГЛ., Цемнщкпй Л.В. Состав ыуклоотодов кислоторастворицой фракция меристем репчатого лука а их возможная роль в явлениях покоя эапасаощих органов растений* Прикладная биохимия и микробиология, 1967, Ъг.

15. Кораблева Н.П., Морозова Э.В. Значение веществ фенольной природы в явлениях покоя и прорастания запасаюкда органов растений в связи с устойчивостью. В кя."Фенольнме соединения и их биологические функции", 1968, 281. Изд-во пНаука".

jg. Hotlitoky L.V., sokolova V.E., Salkovo E.G., Korableva N.P. Antibiotic subotance of plants and thoir role in plant ia-cunity. First International Congresa of plant pathology* Abstracts of Paporo, 1S6S, 130. London.

17. Кораблева Н.П., Цороэова Э.В. Изучение ингибиторов роста клубней картофеля, находящихся в различном физиологическом состоянии. Сб. "Физиология иммунитета растений11, 1968,8!.. Изд-во "Наука".

18. Кораблева Н.П., Корозова Э.В., Попова Л.В. Изучение биохимических механизмов взаимосвязи покоя и иммунитета растений (на примерз фенояышх соединений). Труди У Всесоюзного совещания по иммунитету растений, 1969, вып.1, Киев.

19. Кораблева Н.П., Морозова Э.В., Попова Л.В., ИетлицкиИ Д.В. Изучение специфических ингибиторов роста в связи с покоем и иммунитетом растений. Докл. АН СССР, 1969, 184.4.

- Ui -

20. Шя'лвцкий Л.В., iCopaöJieuü K.II., Нарозона Э.В., Попова Л.В. Биохимическая взаимосвязь цезду функции!)« покоя и иммунитета растений. Сб. "Биохимия иммунитета и покоя растений", 1959,3. Изд-эо "Наука".

21. Кораблзза H.H., Ванеев К.С.Состав кислоторастворииых нуклеогпдоз мористей клубней картофеля в покое и при прорастании, Со', "Бяохщня иммунитета а покоя растений", ISS9, I??. Езд-во "Наука".

22. Кораблева H.H. Биохимия покоя запасающих органов растений

- и принципы защиты от прорастания. Тезисы П Всесоюзного ; биохимического съезда. Секция технической биохимии, 1939. Тсыкент.

23. Нораблева H.H., Морозова Э.В. Действие регуляторов роста аз клубней картофеля на рост растений и фитопатогенных грибов. Тезисы Конференции Прибалтийских республик по вопросам стимулирования роста организмов, 1239, Вильиас.

24. Кораблева Н.П., Баикез К.С., Позлати:!! Л.В. Обмен нуклеиновых кислот мерцстематнческих тканей клубней картофеля в покое а при прорастании. Докл. /Ш СССР, I97Ü, I9T.I.

25. Кораблсва Н.П., Бапшов И.О., Караваева K.Ü., Ыетлшушй Л.Б. Выделение нукдеицозых кислот из ыористематических тканой растений. Приходная биохимия и ы:-*кробмология, 1970, 6,5.

26. Itotlitsky L.V., Korableva K.P. Biochoraical moofaaniema of iotesrelation between dorizancy arid plant inaiunity. Йевитев de о con-aunicationa, VII Congreaa International äo la Protektion doa Plantoa, 1970. Paris.

■ 27. Кораблем H.H., Изучение yS-глшозидазы клубней картофеля в связи с покоеы и устойчивостью растений. Тезисы второго симпозиума по фенольньу соединениям, 1970,82. Изд-во "Паука", Алма-Ата. ~

26. Кораблсва В,Я., Ладыженская Э.П., Морозова Э.В., Нетдцц-кпй Л.В, Действие ингибиторов росаа фенольной природы и гибберелловой кислоты на биосинтез нуклеиновых кислот в меристемах клубней картофеля. Докл. АН СССР, 1971, 200,3.

29. Кораблева Н.П., Ладыженская Э.П., Иорозоза Э.В., Нетлиц-кий Л.В. Влияние регуляторов роста на биосинтез цуклеино- ,

вих кислот ii точках роста кдубпей картофеля в покое и при прорастании. Сб. "ЯццуЕИтет и покой", 1Э72Д90. Узд-во "Наука".

30. Кораблева Н.П., Попова Л.В.» Морозова Э.В., Иетлицкий Л.Б. Активность ß -глокозидаэы в клубнях картофеля яри переходе от покоя к росту z при зарааонии Phytophtbora infee-tano (Uorrt.) äe Bar у Сб. "Имиунятет а покой", 1972,179. Изд-во "Наука".

31. Барская Т.Д., Кораблева H.H., Морозова Э.Б., Коренев-ская Т.Ю. фитофтороустойчивость клубней картофеля и за-ызснцости от их физиологического состояния. Сб. "Иицуни-тет и покой",.1972,172. Изд-во "Наука".

32. Кораблева Ii.П., Иетлишшй Л.В. Влияние регуляторов роста на синтез нуклеиновых кислот в растениях. Успехи современной биология, 1973, 7£, 3(6).

33. Кораблева И.П., Иорозова Э.В., Цотлицкий Л.В. Участие ингибиторов роста фскольной природы в регуляции нокоя клубней картофеля и пх устойчивости к Phytopbthojea

Infeotcao Докл. АН СССР, 1973, 2X2А.

34. Иорозова Э.В., Кораблева H.H., Метдицкий Л.В. Определение содорпания природных ингибиторов роста клубней картофеля -кофейной кислоты и скополетина. Прикладная биохшия а цаиробиология, 1974 (и печати). - • •

35. Кораблева Н.П., Попова Л.В., Морозова Э.В., Метлицкый Л.В. Изучение у5-глшозидазы клубней картофеля. "Биохимия",

'1974 (в печати). . ,

Штериалы диссертации были долосоны; ца У1 Цепделеез-скои съезда (Киев, 1965), на И Всесоюзной конференции по нукпешевыа кисло таи растения (Уфа, X9S&), на I и П Не иду народных конгрессах ио пищевой лаукс и технологии (Лондон, IS65; Варнава, I93S), на И ^з^дународной конгресса радиа-дшшзс исследований (Нортона Д'Лшеццо, 1956), ua I и П екцпоздуиах по фенольиыу соединениям (Москва,1966; Алыа-Ата, I97Ü), па I Иездународнои конгрессе по фитопатология (Лондон, 1968), на У Всесоюзной совещании по шиунитету

растений (Киев, 1269), но УП испдупародном конгрессе по за!ци-те растения (парна, 1970), на совещании "Биосинтез ЕйК у растений и механизм его рефляции" (Москва, 1973), на заседаниях Всесоюзного биохимического общества (Москва) и Всесоюзного ботанического оби^ства (Ленинград).

Подл. к поча/сл 15.0-.7^ г* Зак. 316, тир, £00

■ типографии Госплана уц^А'

Информация о работе

Кораблева, Наталья Павловна
доктора биологических наук
Москва, 1974
ВАК 03.00.04

Автореферат

Похожие работы