Физико-химические и регуляторные свойства изоформ гликолатоксидазы из C4-растений

Ивентьев, Александр Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Физико-химические и регуляторные свойства изоформ гликолатоксидазы из C4-растений
ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Физико-химические и регуляторные свойства изоформ гликолатоксидазы из C4-растений"

На правах рукописи

Ивентьев Александр Николаевич

ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКИЕ И РЕГУЛЯТОРНЫЕ СВОЙСТВА ИЗОФОРМ ГЛИКОЛАТОКСИДАЗЫ ИЗ С4-РАСТЕНИЙ

Специальность 03.00.12 - физиология и биохимия растений

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Воронеж 2005

Работа выполнена в Воронежском государственном университете

Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент

Попов Василий Николаевич

Официальные оппоненты: профессор

доктор биологических наук,

Корнеевя Ольга Сергеевна кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Егорова Елена Александровна

Ведущая организация: Институт фундаментальных проблем биологии,

Пущино

Защита состоится 11 ноября 2005 года в/^асов на заседании диссертационного совета Д 212.038.02 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская пл., 1, аудитория .

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан « 10» октября 2005 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета

Брехова Л.И.

ВВЕДЕНИЕ

является ключевым ферментом фотодыхания. Она окисляет различные 2-гидрокислоты, но более специфична к гликолату. В ГО-реакции электронный перенос с гликолата связан с флавином (FMN) - акцептором, с которого электроны далее переходят на Ог с образованием пероксида водорода, который затем разлагается каталазой. Помимо флавиновой ГО, сообщалось о присутствии в этиолированных и зеленых листьях пшеницы альтернативной формы ГО, акцептором электронов для которой служит ферредоксин. Она локализована в цитозоле и является очень нестабильной. Фермент ГО был выделен преимущественно из широкого ряда Сэ-растений и некоторых С4-растений. Представители С4- растений обладают высокой биологической продуктивностью, так как в результате эволюционных адаптации хорошо приспособлены к современной окружающей среде. Главной отличительной особенностью их является отсутствие или очень низкая интенсивность фотодыхательного метаболизма. Эти отличия у С4 - растений напрямую связаны с наличием кранц-анатомии листа. Сравнение свойств ГО из растений с различными типами фотосинтеза (С3, С4) показало, что различные виды гликолатоксидазы из С3 и (^-промежуточных растений похожи, но очень отличаются от ГО из С4-растений. Из литературных данных известно, что ключевой фермент фотодыхания гликолатоксидаза у С4 -растений обнаружена как в клетках обкладки, так и в мезофилле (Popov et al. 2003). В связи с этим возникает вопрос о функциональной роли мезофильной ГО. В настоящее время считается, что фотодыхательный метаболизм, локализованный в клетках обкладки, обеспечивается С2-кислотой (гликолатом), благодаря оксигеназной реакции РУБИСКО, а гликолатный путь в мезофилле преимущественно использует гликолат, источником которого является взаимодействие кетокислот с перекисью.

Цель и задачи исследований. Целью данной работы было исследование каталитических и регуляторных особенностей изоформ ГО из клеток мезофилла и обкладки С4-растений.

В соответствии с целью, были поставлены следующие задачи:

1. Модернизировать методику разделения различных тканей листа (паренхимной обкладки и мезофилла) различных видов С4 - растений и исследовать распределение ключевого фермента гликолатного пути -гликолатоксидазы - в них. Провести анализ закономерностей распространенности гликолатоксидазы у растений с различным типом метаболизма.

2. Осуществить разделение изоформ гликолатоксидазы с различной тканевой специфичностью из листьев С4 - растений: кукурузы, амаранта, сорго, табака.

3. Провести очистку изоформ гликолатоксидазы из различных тканей листьев кукурузы, амаранта, сорго, табака и сравнить их физико-химические и каталитические свойства. Провести электрофоретические исследования очищенных препаратов выделенных изоформ.

4. Исследовать механизмы регуляции различно локализованных форм ГО из нескольких видов С4-растений.

5. Изучить возможное изменение активности гликолатоксидазы в листьях этиолированных растений при зеленении. Установить взаимосвязь изменения активности изоформ ГО с динамикой накопления хлорофилла у исследуемых растений.

Научная новизна работы.

Нами модернизированы методы разделения клеток паренхимной обкладки и мезофилла С4-растений, и разработана схема очистки ГО из различных тканей С3-, С4-растений, а также из растений с переходным типом метаболизма (С3-С4-типом). Впервые нами были параллельно очищены ферментные препараты ГО из клеток мезофилла и клеток паренхимной

обкладки амаранта, кукурузы и сорго, а также изучены каталитические свойства этих изоформ, в сравнении с ГО из клеток обкладки и мезофилла С3-С4-типа растения - табака и листьев Сз - растения - пшеницы. Ферментный препарат ГО из клеток обкладки и мезофилла С4-группы растений получен в гомогенном состоянии, для этого фермента были определены показатели молекулярной массы полученных изоформ, а также молекулярные массы и количество отдельных субъединиц фермента. Проведена работа по исследованию регуляции активности различных изоформ ГО из С3, С3-С4, С4 -растений: пшеницы, табака, амаранта, сорго, кукурузы отдельными метаболитами дыхания и гликолатного пути. Выявлены показатели температурного оптимума для данного фермента из вышеуказанных групп растений. Определены константы активации для изоформ ГО при воздействии некоторых метаболитов дыхания и гликолатного пути. Выявлена роль ионов двухвалентных металлов в регуляции активности ГО из различных типов клеток.

Практическая значимость исследования.

Научные положения диссертационной работы расширяют и углубляют современные представления о механизмах сопряжения анаболических и катаболических процессов в клетках высших растений, представляют целостную картину для понимания процессов функционирования комплекса органелл клеток (пероксисом, митохондрий, хлоропластов) в системе биохимических механизмов фотосинтеза и фотодыхательного метаболизма. Мнение о том, что фотодыхание снижает урожайность и продуктивность сельскохозяйственных культур, наталкивается на противоречие связанное с фактом нежизнеспособности искусственно полученных мутантных растительных форм дефицитных по ферментам фотодыхательного метаболизма (В1асклуе11 Я. Б., 1990; Ьее£ооп Я. С. [ах а!.],1995; ^атЬегсКеу А. и., 2001). В данной работе показана высокая активность ГО - ключевого фермента гликолатного пути — у С4-растений, что подтверждает важность этого процесса у всех групп высших растений.

В результате исследований были получены гомогенные препараты изоформ ГО, что дает возможность для аналитического определения гликолата посредством применения полученных гомогенных препаратов гликолатоксидазы. Гомогенные препараты изоформ ГО, полученные из ряда растений, могут также найти применение в биохимических исследованиях. Материалы по результатам работы используются в учебном процессе на биолого-почвенном факультете Воронежского госуниверситета. Результаты исследований вошли в курсы лекций по физиологии растений, биохимии, спецкурсы «Фотосинтез» и «Дыхание растений», кроме того, они находят применение при проведении практикумов и выполнении курсовых и дипломных работ.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на международных, всероссийских и региональных конференциях. Они были представлены на ,7®* и 9й® международных Пущинских конференциях молодых учёных «Биология - наука 21-го века» (Пущино, 2002, 2003, 2005), V-ом съезде общества физиологов растений России, международной конференции «Физиологов растений - основа фитобиотехнологии» (Пенза 2003), годичном собрании общества физиологов растений России и международной научной конференции "Проблемы физиологии растений севера" (Петрозоводск 2004), межрегиональной конференции «ИОНИТЫ-2004» (Воронеж, 2004), межрегиональных конференциях, посвящённых памяти A.A. Землянухина «Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов» (Воронеж, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005), ежегодной научной секции отчётной конференции преподавателей и сотрудников Воронежского госуниверситета (2004,2005).

Публикации. Основные результаты настоящей диссертационной работы изложены в 15 публикациях- 10 статьях и 5 тезисах.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 161 странице машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части и обсуждения результатов, заключения, выводов,

списка литературы (257 источников). Иллюстрационный материал включает 43 рисунка, 21 таблицу.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В качестве объекта исследования применяли зеленые листья 18-ти дневных проростков С4, Сэ-С4-растений: амаранта, кукурузы, сорго, табака (Amarantos retroflecsus L., . Zea mays L., Sorghum sudanense (Piper) Stapf, Nicotiana rustica. L), а также С3-растения - пшеницы (Triticum vulgare L.). Растения выращивали гидропонным методом при температуре 20-22°С: этиолированные - в темноте, зеленые - при 16-часовом освещении дневным светом интенсивностью 400цмоль квант/м2-с.

Разделение клеток обкладки и мезофилла у С. Сч-С<-растений. Растительный материал гомогенизировали в среде выделения с помощью измельчителя тканей при температуре 4°С и центрифугировали при 300g, таким образом, получали гомогенат клеток мезофилла. Оставшийся в марле растительный материал промывали буфером, затем растирали в фарфоровой ступке с кварцевым песком при температуре 4"С. Жидкую фракцию отделяли, фильтруя через несколько слоев марли, и центрифугировали при 5000g в течение 10 мин., получая гомогенат клеток обкладки. О степени перекрестного загрязнения между клетками мезофилла и паренхимными клетками обкладки судили по активности маркерных ферментов, которые локализованы в каком либо из вышеуказанных типов клеток. В связи с тем, что ФЕП-карбоксилаза локализована исключительно в клетках мезофилла, данный фермент использовали для определения загрязнения клеток обкладки мезофиллом. Маркерным ферментом клеток обкладки является НАДФ-зависимая глицеральдегидфосфатдегидрогеназа. В связи с этим данный фермент использовали для определения загрязнения мезофилла клетками обкладки (Kleczkowski L.A., 1989).

Определение ферментативной активности. Активность ферментных препаратов определяли спектрофотометрически. При этом реакцию, катализируемую ГО инициировали внесением ферментного препарата. Об активности фермента судили по увеличению поглощения при 324 нм, что

обусловливалось образованием комплекса глиоксилата с фенилгидразином. Определение ферментативной активности ФЕП-карбоксилазы производили следующим образом: реакцию инициировали внесением НАДН, об активности судили по уменьшению оптической плотности при 340 нм, обусловленному утилизацией НАДН. Об активности НАДФ-зависимой глицеральдегидфосфатдегидрогеназы судили по увеличению поглощения при 340 нм, обусловленному образованием НАДФН.

Очистка гликолатоксидазы. ГО очищали при 0-4° С в несколько этапов, по следующей разработанной нами схеме: получение тканевого экстракта, гель-фильтрация через сефадекс G-25, ионообменная хроматография с использованием ДЭАЭ-фрактогеля (элюировали фермент линейным градиентом KCl концентрацией от 0 до ЗООмМ), гель-хроматография на сефадексе G- 150.

Изучение кинетических и регуляторных свойств фермента. Регуляторные и кинетические свойства ферментного препарата изучали на гомогенных или высокоочищенных препаратах. Константы Михаэлиса-Ментен определяли с использованием линейной аппроксимации по методу Хейнса в координатах S/V от S.

Аналитический электрофорез. Электрофорез нативного фермента проводили по модифицированной методике Девиса (Davis, 1964). Для специфического проявления гликолатоксидазы применяли модифицированный реагент Шиффа (Reeves, 1972). Для универсального окрашивания белков использовали метод проявления нитратом серебра (Shevchenko et al., 1996).

Статистическая обработка данных. Опыты проводили в 5 - кратной биологической повторности, аналитическое определение для каждой пробы - в трех повторностях. Для определения достоверности результатов применяли метод вариационной статистики. В таблицах и на рисунках приведены данные типичных опытов, где каждое значение есть среднее арифметическое. Для построения графиков применяли программы линейной и параболической аппроксимации. При математической обработке использовали статистический критерий Стьюдента (Лакин, 1990; Чернышов, 1998).

ВЫДЕЛЕНИЕ И ОЧИСТКА ИЗОФОРМ ГЛИКОЛАТОКСИДАЗЫ ИЗ КЛЕТОК ОБКЛАДКИ И МЕЗОФИЛЛА ЛИСТЬЕВ С4-Р АСТЕНИЙ

В результате проведенных нами исследований установлено, что большая часть активности ГО локализована в клетках обкладки (79 - 94% в зависимости от вида растений). Это обусловлено её физиолого-биохимической ролью в этих тканях, а именно интенсивным фотодыханием в данном типе клеток.

Применение 5 - стадийной очистки, включающей получение гомогената, фракционирование сульфатом аммония, гель-фильтрацию на 0-25, ионообменную хроматографию на ДЭАЭ фрактогеле, гель-фильтрацию на й-150, позволило выделить и получить в высокоочищенном или гомогенном состоянии изоформы ГО из различных тканей С4-растений. Типичные результаты очистки фермента из исследуемых растений приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты очистки фермента из исследуемых растений

Вид растения Удельная активность, Е/мг.б. Выход, % Степень очистки

Amarantos retroflecsus L. клетки обкладки 1,33 6,30 49,25

мезофилл 0,55 9,20 100,00

Zea mays L. клетки обкладки 7,60 2,20 86,35

мезофилл 0,73 7,30 130,40

Sorghum sudanense (Piper) Stapf клетки обкладки 2,06 3,60 40,39

мезофилл 0,84 6,00 48,00

Nicotiana rustica. L клетки обкладки 1,76 6,87 40,11

мезофилл 0,44 11,25 47,31

Очистке изоформ ГО предшествовало разделение клеток мезофилла и обкладки из С4 - растений, при этом перекрестное загрязнение тканей было небольшим и колебалось в зависимости от вида растения от 11 до 16,4 % (Таблица 2).

Таблица 2.

Распределение маркерных ферментов между клетками мезофилла и обкладки

С4-растений

Фракции ФЕП-карбоксилаза НАДФ-зав! глицераль; фосфатдегид {симая дегид-рогеназа

Активность, Е/г.с.м. % Активность, Е/г.с.м. %

Мезофилл амарант 4,72±0,28 .83,9 0,017±0,006 11,97

Обкладка амарант 0,91 ±0,06 16,1 0,125±0,005 88,03

Мезофилл кукуруза 4,77±0,28 85,0 0,02±0,007 11,77

Обкладка кукуруза 0,84±0,06 15,0 0,15±0,007 88,23

Мезофилл сорго 5,01±0,31 89,0 0,014±0,005 10,90

Обкладка сорго 0,62±0,05 11,0 0,115±0,006 89,10

Мезофилл табак 4,85±0,22 83,6 0,022±0,007 12,03

Обкладка табак 0,95±0,07 16,4 0,161±0,007 87,97

Нами получены различно локализованные изоформы фермента. Первая изоформа (ГО1) локализована в клетках обкладки. Третья изоформа (Г03) имела исключительно мезофильную локализацию. Вторая же изоформа (Г02) была обнаружена в обеих тканях. Значения удельной активности очищенных препаратов изоформ ГО колебались незначительно. Величина этой характеристики для изоформы из обкладки составляла от 1,33 до 2,06 (исключение обнаружено для клеток обкладки кукурузы, в которых удельная активность составляла 7,6 Е/мг.б.). Удельная активность для мезофильной ГО

(от 0,44 до 0,84 Е/мг.б.). Выход очищенного фермента колебался от 2,2% до 11%, в зависимости от вида и тканей организмов. Большинство полученных препаратов ГО являлись электрофоретически гомогенными, за исключением фермента из листьев Nicotiana rustica. L. Все исследуемые изоформы ГО имели близкие значения относительной электрофоретической подвижности (Rf).

Результаты исследований молекулярной массы гель-хроматографией и субъединичного строения с помощью электрофореза в присутствии додецилсульфата натрия приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Физико-химические и кинетические свойства гликолатоксидазы различных

растений

Вид растения рН Rf Молекуля рная масса фермента, кД Субъединичное строение

количество субъединиц субъедин ицы, кД

Amarantus retroflecsus L. клетки обкладки 7,3 0,31 160 4 (тетрамер) 37 и 44

мезофилл 7,5 0,28 158 4 (тетрамер) 37 и 44

Zea mays L. клетки обкладки 7,3 0,30 308 8 (октамер) 37 и 44

мезофилл 7,5 0,29 310 8 (октамер) 37 и 44

Sorghum sudanense (Piper) Stapf клетки обкладки 7,3 0,32 156 4 (тетрамер) 37 и 44

мезофилл 7,5 0,27 160 4 (тетрамер) 37 и 44

Nicotiana rustica. L клетки обкладки 7,3 0,31 170 4 (тетрамер) 37 и 44

мезофилл 7,5 0,28 164 4 (тетрамер) 37 и 44

Значения молекулярной массы нативной ГО колеблются в значительных пределах в зависимости от исследуемого вида. Максимальная величина этой характеристики получена для фермента из листьев кукурузы. Так молекулярная масса ГО из клеток обкладки этого растения составляет 308 кДа, а из мезофилла 310 кДа. Величина Мг ГО из других объектов была примерно в 2 раза меньше. Сравнительный анализ субъединичного строения исследуемого фермента указывает на отличия в четвертичной структуре ГО, выделенной из кукурузы. ГО из клеток обкладки и мезофилла листьев кукурузы представляет собой октамер, состоящий из двух типов субъединиц, при этом изоформы ГО 4 из других исследуемых С4 - растений, представляют собой тетрамеры,

состоящие также из малых и больших субъединиц. Общими для всех тканей и 4 видов растений являются значения Мг малой 37 кД и большой 44 кД

субъединицы изучаемого фермента. С помощью электрофоретических исследований изучались как гомогенность полученных ферментных препаратов, так и их субъединичное строение и специфическое проявление. В результате электрофореза в 9% ПААГ с помощью универсального красителя АдИОз проявлялась одна белковая полоса, из чего следовало заключение о гомогенности полученного ферментного препарата. По результатам ЭФ исследований специфического окрашивания с помощью модифицированного реагента Шиффа было установлено, что проявляется одна белковая полоса при специальном окрашивании с предварительной инкубацией белка с субстратом

(гликолатом), причем локализацию полосы с максимальной активностью совпадала с максимальной концентрацией белка. В результате доказывается 11 наличие именно ГО в гомогенном препарате бежа из клеток обкладки и

мезофилла исследуемых С4-растений. На рисунке 1 и 2 в качестве примера представлены электрофореграммы ГО, выделенной из клеток обкладки и мезофилла листьев сорго.

МО МО

I II

Рис. 1 Электрофореграммы гликолатоксидазы, очищенной из клеток обкладки

и мезофилла листьев сорго: I - окрашивание нитратом серебра; II - специфическое проявление; М - клетки мезофилла; О - клетки обкладки; Р - белковая полоса: Р - фронт красителя бромфенолового синего

Рис. 2. Определение молекулярной массы субъединиц ГО методом Ка-Ов -электрофореза из обкладки и мезофилла сорго

1 — целлюлаза (94,6 кДа);

2 - бычий сывороточный альбумин (66,2 кДа);

3 - яичный альбумин (45 кДа);

4 - карбоангидраза (31 кДа);

5 - ингибитор трипсина (21,5 кДа);

6 - лизоцим (14,4 кДа);

7 - большая субъединица ГО;

8 - малая субъединица ГО.

Показано, что ГО из клеток обкладки проводящих пучков С4-растений имеет более низкие значения pH оптимума (7,2 - 7,3) по сравнению с pH оптимумом из мезофилла исследуемых С4-растений (7,5). Но вместе с тем, значения pH оптимума С4-растений ниже в сравнении с таковыми показателями для ГО из Сз-растений (7,8). Установлено также, что ГО из клеток мезофилла исследованных С4-растений имеет большее сродство к гликолату. Значение Km для ГО из клеток мезофилла амаранта, сорго, кукурузы составило соответственно 20 мкМ, 22мкМ, 23 мк!у1, а для ГО из паренхимной обкладки -58 мкМ, бЗмкМ, 65 мкМ. Для Сз-растений этот показатель обычно выше. Так по нашим данным Km для Tritikum vulgare L., равно 210мкМ.

В нашей работе также показано влияние метаболитов дыхания на активность гликолатоксидазы из Gf-растительных объектов. Так, например, малые концентации (до 1 мМ) изоцитрата являются конкурентными активаторами гликолатоксидазы для С4-растений (Рис 3).

[изоцитрат], мМ [изоцитрат],мМ

Рис.3. (А) Влияние изоцитрата на активность ГО из клеток обкладки амаранта, (Б) Влияние изоцитрата на активность ГО из мезофилла амаранта

Это может обеспечивать координацию фотодыхательного метаболизма с процессами дыхания и биосинтетическими реакциями. В работах (Bergman А., 1983), было показано, что глицин, образующийся в результате процессов фотодыхания, может монополизировать работу электрон-транспортной цепи митохондрий, а поэтому накапливающийся в этом процессе Сукцинат может снижать интенсивность образования глиоксилата и, соответственно, глицина, тем самым блокируя работу гликолатоксидазы. Известен также факт, что за счет внеглиоксисомальной формы изоцитратлиазы в равновесном состоянии поддерживаются количественные составляющие сукцината и глиоксилата (Игамбердиев А.У., 1990). Этот фермент трансформирует вышеуказанные соединения в изоцитрат.

Было установлено активирующее влияние ионов двухвалентных металлов на различные изоформы гликолатоксидазы. Са2+, Мп2+ являются конкурентными активаторами для всех изоформ ГО исследованных С4-растений. Константы активации составили значения от 2,44 мМ до 18,52 мМ. Выявлено, что Mg2+ является бесконкурентным активатором всех изоформ ГО изучаемых С4-растений (Рис 4).

Таблица 4.

Константы активации ГО из обкладки и мезофилла при влиянии различных

ионов двухвалентных металлов.

Объект /Ионы, мМ К а ГО/обкладки КА ГО/мезофилла

Сорго /Са2+ 6,90±0,16 18,52±0,11

Сорго /Мп2+ 5,00±0,08 2,44±0,06

Амарант /Са2+ 3,3±0,06 5,7±0,11

Амарант /Мп2+ 8,3±0,17 4,1±0,06

Кукуруза /Са2+ 2,5±0,05 4,3 ±0,08

Кукуруза /Мп2+ 2,1±0,02 2,3±0,04

Установлены величины температурного оптимума для изоформ фермента исследуемых видов С4-растений. Так для сорго и кукурузы эти показатели

равны 45 °С, для амаранта же эти значения несколько ниже и составляют величину порядка 40°С.

мезофилла (Б).

А Б

Рис. 5. Накопление хлорофилла в листьях в процессе зеленения этиолированных проростков сорго (А), Изменение активности ГО в процессе зеленения этиолированных проростков сорго (Б).

Определена зависимость, показывающая увеличение активности различных изоформ гликолатоксидазы совместно с синтезом хлорофилла в процессе зеленения С4-растений. Установлено, что на 6-7 сутки зеленения проростков С4-растений практически замедляется рост активности ГО в клетках

мезофилла, но увеличивается активность в клетках обкладки в исследуемых видах растений (Рис.5).

Это может быть связано с различной ролью изоформ ГО. В клетках паренхимной обкладки этот фермент утилизирует фотодыхательный гликолат и поэтому формирование фотосинтетического аппарата в этих клетках требует увеличения активности ГО.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несмотря на универсальность фотосинтетических процессов для всех растительных организмов, существует деление высших растений на группы, исходя из типа их метаболизма (С3, С4, С3-С4, САМ - метаболизм). Так для С4-фотосинтеза, процесса присущего только растениям, в фотосинтезирующих частях которых присутствуют клетки паренхимной обкладки проводящих пучков и клетки мезофилла, первичным продуктом фотосинтеза является С4-дикарбоновая кислота - оксалоацетат, трансформирующаяся затем в аспартат или малат (процесс идет в клетках мезофилла). Посредством этих органических кислот происходит транспорт углерода в клетки обкладки проводящих пучков, где высвободившийся углерод вступает в цикл Кальвина. Для исследованных представителей С4-группы растений отмечено, что в проростках этих объектов отмечается С3-тип фотосинтеза, но на более поздних этапах растение приобретает ярко выраженную кранц-анатомию листа, и, как следствие, переходит к Сопроцессу фотосинтеза. Для растений же С3-группы основным источником гликолата является, так называемая, оксигеназная реакция рибулозобисфосфат карбоксилазы (Рубиско). В гликолатном пути происходит трансформация гликолата, протекающая посредством нескольких последовательно идущих реакций в хлоропластах, митохондриях и пероксисомах; в результате чего происходит образование фосфоглицериновой кислоты.

исследованных видов С4-растений. Полученные в гомогенном состоянии препараты различно локализованных изоформ для всех трех исследованных видов С4-растений, что позволило изучить свойства отдельных изоформ гликолатоксидазы и выявить их отличительные особенности в кинетических, физико-химических и регуляторных свойствах.

Показано, что ГО из клеток обкладки проводящих пучков С4-растений имеет более низкие значения рН оптимума (7,2 - 7,3), по сравнению с рН оптимумом из мезофилла исследуемых С4-растений (7,5). Но вместе с тем, значения рН оптимума С4-растений ниже, в сравнении с таковыми показателями для ГО из Сз-растений (7,8).

В нашей работе выявлено влияние различных метаболитов на активность гликолатоксидазы из С4-растительных объектов. Так малые концентации (до 1 мМ) сукцината и изоцитрата являются конкурентными активаторами гликолатоксидазы для С4-растений. Это может быть связано с необходимостью координации фотодыхательного метаболизма с процессами дыхания и биосинтетическими реакциями. Например наличие внеглиоксисомальной формы изоцитратлиазы позволяет поддерживать в равновесном состоянии определенное количество сукцината и глиоксилата в тканях (Игамбердиев А.У., 1990). Этот фермент трансформирует вышеуказанные соединения в изоцитрат.

Показано активирующее влияние ионов двухвалентных металлов на различные изоформы гликолатоксидазы. Са2+, Мп2+ являются конкурентными активаторами для всех изоформ ГО исследованных С„-растений. Константы активации составили значения от 2,44 мМ до 18,52 мМ. Выявлено, что является бесконкурентным активатором всех изоформ ГО изучаемых С4-расгений.

Нами были установлены величины температурного оптимума для изоформ фермента исследуемых видов С4-растений. Так для изоформ ГО, выделенных из листьев сорго и кукурузы, эти показатели равны 45°С, для изоформы ГО из амаранта эти значения несколько ниже и составляют величину порядка 40°С.

Определена зависимость, показывающая увеличение активности различных изоформ гликолатоксидазы, совместно с синтезом хлорофилла в процессе зеленения С4-растений. Установлено, что на 6-7 сутки зеленения проростков С4-растений практически замедляется рост активности всех изоформ ГО в исследуемых видах растений.

Исходя из полученных данных, нами представлена возможная схема регуляции активности ГО у С4-растений (Рис. 6).

Мп2+,

фотодыхание

+ СВЕТ, Синтез хлорофилла

гликолатоксидаза

н2о2

глиоксилат

сукцинат

глицин

изоцитрат

Формиат + СОг

Рис. 6. Схема регуляции активности ГО у С4-растений +_^ - усиление активности ГО

ВЫВОДЫ

1. Изучено распределение ГО между клетками мезофилла и паренхимой обкладки в листьях сорго, амаранта, кукурузы. Показано, что большая часть ГО локализована в клетках обкладки всех исследованных С4-растений (74,4 - 94 % от общей активности в зависимости от вида растения).

2. Получены гомогенные препараты ГО из клеток обкладки и мезофилла листьев кукурузы, амаранта, сорго. Удельная активность дня фермента из клеток мезофила ниже чем в клетках обкладки. Результаты электрофоретических исследований свидетельствуют о получении гомогенных препаратов исследуемого фермента, а положительное специфическое проявление доказывает, что исследуемым ферментом является ГО.

3. Изучено влияние концентрации ионов водорода на активность ГО из клеток мезофилла и обкладки различных С4-видов растений. Для ГО из клеток обкладки из всех видов рН оптимум составил 7,3; для фермента из клеток -мезофилла 7,5, что соответствует рН среды в клетках С4-растений in vivo.

4. Показано, что ГО из клеток мезофилла исследованных С4-растений имеет большее сродство к гликолату. Значение Km для ГО из клеток мезофилла амаранта, сорго, кукурузы составило соответственно 20 мкМ, 22мкМ, 23 мкМ, а для ГО из обкладки -58 мкМ, бЗмкМ, 65 мкМ.

5. Для трех видов С4-растений определены субъединичное строение и молекулярная масса фермента. В сорго и амаранте фермент находится в тетрамерной форме. Изоформы ГО, полученные из кукурузы, являются октомерами. Показано, что ГО из клеток мезофилла и обкладки листьев всех исследованных С4-растений состоит из двух типов субьединиц с молекулярной массой 44 и 37 кДа.

6. Показана возможность участия метаболитов дыхания и гликолатного пути в регуляции активности ГО. Изоцитрат активировал работу фермента по конкурентному типу из клеток мезофилла и обкладки. Сукцинат и глицин увеличивали активность ГО из клеток обкладки, также по конкурентному

типу, но оказывали ингибирующее влияние на фермент из клеток мезофилла.

7 Определены константы активации для некоторых метаболитов и ионов двухвалентных металлов у различно локализованных изоформ гликолатоксидазы в С4-растениях, осуществляющих активацию по конкурентному типу (Са2+, Мп2+). Показано, что ионы Mg2+ осуществляют активацию по бесконкурентному типу.

8. Увеличение активности изоформы гликолатоксидазы из клеток мезофилла кореллирует с синтезом хлорофилла в процессе зеленения С4-растений, что подтверждает взаимосвязь этого изоферментов с фотодыхательным метаболизмом.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАНЫХ РАБОТ

1. Дмитриева Е.А.. Распределение активности гликолатоксидазы между клетками обкладки и мезофилла в кукурузе / Е.А.Дмитриева, А.Н. Ивентьев // Биология наука XXI века : 6-я Пущинская школа-конференция молодых ученых : сб. тез. - Тула, 2002. - Т. 3 - С. 201-202.

2. Ивентьев А.Н. Выделение и характеристика гликолатоксидазы из клеток обкладки и мезофилла листьев кукурузы / А.Н. Ивентьев, В.Н. Попов // Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов межрегион, сб. науч. работ, посвященный памяти A.A. Землянухина. -Воронеж, 2002. - Вып. 4. - С. 59-62.

3. Ивентьев А.Н. Изучение распределения и свойств гликолатоксидазы в клетках обкладки и мезофилла кукурузы / А.Н. Ивентьев, В.Н Попов // Биология наука XXI века : 7-ая Пущинская школа-конференция молодых ученых (Пущине, 14-18 апреля 2003г.): сб. тез. - Тула, 2003. - С. 334.

4. Электрофоретические характеристики изоформ гликолатоксидазы из разных тканей кукурузы / А.Н. Ивентьев [и др.] // Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов : межрегион, сб. науч. работ. -Воронеж, 2003. - Вып. 5. - С. 69-73.

5 Епринцев А.Т. Обнаружение изоформ гликолатоксидазы в мезофилле и обкладке листьев кукурузы Zea mays L. / А.Т. Епринцев, А.Н. Ивентъев, В.Н. Попов // V съезд общества физиологов растений России, международ, конф. «Физиологов растений - основа фитобиотехнологии», Пенза, 15-21 сент. 2003 г.: тез. докл.. - Пенза, 2003. - С. 42-43.

6. Ионообменная хроматография как важнейший этап очистки гликолатоксидазы из кукурузы / А.Н. Ивентъев [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. - Воронеж, 2004. - Т.4, вып. 1. - С. 65 - 69.

7. Физико-химические и регуляторные характеристики гликолатоксидазы из обкладки и мезофилла амаранта (Amarantus retroflecsus L.). / А.Н. Ивентьев [и др.] // Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов : межрегион, сб. науч. работ. - Воронеж, 2004. - Вып. 6. - С. 74-78.

8. Особенности основных характеристик гликолатоксидазы из разных тканей С4 - растений / А.Н. Ивентьев [и др.] // Годичное собрание общества физиологов растений России и Международная научная конференция "Проблемы физиологии растений севера", Петрозаводск, 15 -18 июня 2004 г.: тез. докл. - Петрозаводск, 2004. - С. 74.

9. Применение ионообменной хроматографии для очистки гликолатоксидазы из листьев С4-растений. / А.Н. Ивентьев [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы : спец. вып. ИОНИТЫ-2004. - Воронеж, 2004. - Т.4. - С. 284-287.

10. Очистка и физико-химические свойства гликолатоксидазы из Sorghum sudanense (Piper.)./ А.Н. Ивентьев [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. - Воронеж, 2005. - Т.5, вып.2. - С. 242-247.

11. Ивентьев А.Н. Ионообменная хроматография как основной этап в процессе очистки гликолатоксидазы из листьев табака (Nicotiana rustica. L). / А.Н. Ивентьев, А.Т. Епринцев, В.Н. Попов // Сорбционные и хроматографические процессы. - Воронеж, 2005. - Т.5, вып.З. - С. 361 -363.

12. Ивентьев А.Н. Роль изоформ гликолатоксидазы в различных тканях С4-растений / А.Н. Ивентьев, A.B. Пузырев, Е.В. Маслова II Биология наука

2006-4 ( ДО 1 8 9 8 6 20475

XXI века : 9-ая Путинская школа-конференция молодых ученых (Пущино, 18-22 апреля 2005г.): сб. тез. - Тула, 2005. - С. 78.

13. Епринцев А.Т. Распределение и свойства изоформ гликолатоксидазы из клеток обкладки и мезофилла листьев амаранта (АтагапШБ гей-оАесвш Ь.) / А.Т. Епринцев, А.Н. Ивентьев, В.Н. Попов И Физиология растений. 2005. -

Т. 52, № 4. - С. 622-627. !

14. Физико-химические и регуляторные характеристики гликолатоксидазы из обкладки и мезофилла С4-растений / А.Н. Ивентьев [и др.] // Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов : межрегион, сб. науч. работ. - Воронеж, 2005. - вып. 7. - С. 84-89.

15. Физико-химические и свойства изоформ гликолатоксидазы из С4-растений / А.Н. Ивентьев [и др.] II Вестник ВГУ. Серия : Химия. Биология. Фармация. - Воронеж : ВГУ, 2005. - №1. _ С. 113-115.

Заказ № 744 от 6 10 2005г ТиражЮО экз Лаборатория оперативной полиграфии ВГУ

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ивентьев, Александр Николаевич

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ.

ВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО МЕТАБОЛИЗМ.

1.1.1. ТИПЫ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО МЕТАБОЛИЗМА

1.1.1.1. ФОТОСИНТЕЗ У Сз-РАСТЕНИЙ.

1.1.1.2. ФОТОСИНТЕЗ У Сз-РАСТЕНИЙ.

1.1.1.3. ФОТОСИНТЕЗ ПО ТИПУ ТОЛСТЯНКОВЫХ,

САМ - МЕТАБОЛИЗМ.

1.1.1.4. ФОТОСИНТЕЗ У РАСТЕНИЙ С ПЕРЕХОДНЫМИ ТИПАМИ МЕТАБОЛИЗМА.

1.2. ФОТО ДЫХАНИЕ У РАСТЕНИЙ С С3- И С4- ТИПОМ МЕТАБОЛИЗМА.

1.2.1. ГЛИКОЛАТНЫЙ ПУТЬ ХАРАКТЕРНЫЙ

Сз-РАСТЕНИЯМ.

1.2.2. ГЛИКОЛАТНЫЙ ПУТЬ ХАРАКТЕРНЫЙ

С4-РАСТЕНИЯМ.

1.3. СВЯЗЬ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПЕНТОЗОФОСФАТНОГО ПУТИ С ФОТОДЫХАНИЕМ.

1.4. ГЛИКОЛАТОКСИДАЗА.

1.4.1. ФЕРМЕНТАТИВНАЯ РЕАКЦИЯ И ЕЕ МЕХАНИЗМ

1.4.2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ГЛИКОЛАТОКСИДАЗЫ.

1.4.3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЛИКОЛАТОКСИДАЗЫ.

1.4.4 ВЫДЕЛЕНИЕ И ОЧИСТКА ГЛИКОЛАТОКСИДАЗЫ

1.4.5 ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРЫ ГЕНА И ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

БЕЖА ГЛИКОЛАТОКСИДАЗЫ.

1.5. ЭНЕРГЕТИКА ПРОЦЕССА ФОТОДЫХАНИЯ.

1.5.1. РОЛЬ ФОТОДЫХАНИЯ В МЕТАБОЛИЗМЕ РАСТЕНИЙ.

1.5.2. РОЛЬ ПЕРОКСИСОМАЛЬНОГО МЕТАБОЛИЗМА

У С4-РАСТЕНИЙ.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.2.1. ВЫДЕЛЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ.

2.2.2. РАЗДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК ОБКЛАДКИ И МЕЗОФИЛЛА С4-РАСТЕНИЙ.

2.2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕКРЕСТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТКАНЕЙ.

2.2.4. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ

2.2.4.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ ГО.

2.2.4.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ ФЕП КАРБОКСИЛАЗЫ.

2.2.4.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ НАДФ-ЗАВИСИМОЙ ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИДФОСФАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ.60 ^

2.2.5.МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ИЗУЧАЕМОГО ФЕРМЕНТА.

2.2.5.1. ОЧИСТКАГО ИЗ ЦЕЛЫХ ЛИСТЬЕВ.

2.2.5.2. ОЧИСТКА ГО ИЗ КЛЕТОК ОБКЛАДКИ И МЕЗОФИЛЛА С4 -РАСТЕНИЙ.

2.2.6. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И

РЕГУЛЯЦИИ ФЕРМЕНТОВ.

2.2.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА БЕЛКА.

2.2.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ХЛОРОФИЛЛА

2.2.9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ НАТИВНОГО ФЕРМЕНТА.

2.2.10. ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.2.11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ СУБЪЕДИНИЦ ФЕРМЕНТА.

2.2.12. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ.

Глава 3. ОСОБЕННОСТИ ТКАНЕВОЙ СПЕЦИФИЧНОСТИ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГЛИКОЛАТОКСИДАЗЫ У С4 - РАСТЕНИИЙ

3.1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ГО В РАСТЕНИЯХ С РАЗЛИЧНЫМ ТИПОМ МЕТАБОЛИЗМА.

3.2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ ГО МЕЖДУ ТКАНЯМИ ЛИСТА В РАСТЕНИЯХ С4 -ГРУППЫ.

3.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН ПЕРЕКРЕСТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

МЕЖДУ ИЗУЧАЕМЫМИ ТКАНЯМИ.

3.4.ОЧИСТКА ГО ИЗ С3 - И С4 - РАСТЕНИЙ.

3.4.1. ОЧИСТКА ГО ИЗ С3 - РАСТЕНИЯ ПШЕНИЦЫ.

3.4.2. ОЧИСТКА ГО ИЗ С3 - С4 - РАСТЕНИЯ ТАБАКА.

3.4.3. ОЧИСТКА ГО ИЗ ЦЕЛЫХ ЛИСТЬЕВ, МЕЗОФИЛЛА И КЛЕТОК ОБКЛАДКИ ПРОВОДЯЩИХ ПУЧКОВ РАСТЕНИЙ С4 - ГРУППЫ.

3.5. ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.6. ИЗУЧЕНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГО ИЗ ЛИСТЬЕВ ПШЕНИЦЫ И КЛЕТОК ОБКЛАДКИ И МЕЗОФИЛЛА АМАРАНТА, СОРГО, ТАБАКА, КУКУРУЗЫ.

3.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ОПТИМУМА ДЛЯ ГО ИЗ ЛИСТЬЕВ С4-РАСТЕНИЙ.

3.8. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕТАБОЛИТОВ

НА АКТИВНОСТЬ ГО.

3.8.1. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЦИТРАТА, ИЗОЦИТРАТА СУКЦИНАТА И МАЛАТА НА АКТИВНОСТЬ ГО ИЗ С3 - И С4 - РАСТЕНИЙ.

3.8.2. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЛИЦИНА И СЕРИНА НА АКТИВНОСТЬ ГО ИЗ С3 - И С4 - РАСТЕНИЙ.

3.8.3. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ, МАГНИЯ, МАРГАНЦА НА АКТИВНОСТЬ ГО ИЗ С4 - РАСТЕНИЙ.

3.9. ИЗМЕНЕНИЕ ДИНАМИКИ АКТИВНОСТИ ГЛИКОЛАТОКСИДАЗЫ В ПРОЦЕССЕ ЗЕЛЕНЕНИЯ ЭТИОЛИРОВАННЫХ ПРОРОСТКОВ С4

РАСТЕНИЙ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Физико-химические и регуляторные свойства изоформ гликолатоксидазы из C4-растений"

Актуальность проблемы. Исследование отдельных звеньев клеточного метаболизма является одной из важнейших задач современной биологии. Оно имеет как теоретическое, так и практическое значение, поскольку позволяет приблизиться к пониманию функционирования растительного организма, как целостной системы и, благодаря этому, создает условия для решения проблем, связанных с повышением продуктивности и урожайности. Растительная клетка представляет собой совокупность взаимосвязанных органелл, выполняющих разнообразные функции и тесно взаимодействующих между собой. Одним из метаболических звеньев функционирования растительного организма является фотодыхание связывающее такие процессы как фотосинтез и дыхание. Этот процесс имеет важнейшее значение для существования растительного организма и объединяет комплекс клеточных органелл таких как хлоропласта, митохондрии, пероксисомы. Процесс фотодыхания представляет собой стимулируемое светом поглощение О2 и вызванное этим окисление промежуточных продуктов фотосинтеза с выделением СО2 ( при этом не имеет ничего общего с типичным митохондриальным дыханием в привычном понимании этого слова). В процессе фотодыхания первичным продуктом является гликолевая кислота, и его дальнейшая метаболизация связана с гликолатным путем. Этот путь получил название гликолатного. У С-грастений для защиты от фотодыхательных потерь существует функциональное разделение фотосинтетических процессов между клетками обкладки и мезофилла. В клетках обкладки достигается уменьшение содержания О2, что приводит к снижению оксигеназной активности РУБФ-карбоксилазы. Оксидаза L-2-гидроксикислот (гликолат: Ог-оксидоредуктаза, КФ 1.1.3.15) (ГО) распространена в пероксисомах фотосинтетических тканей и является ключевым ферментом фотодыхания. Она окисляет различные 2-гидрокислоты, но более специфична к гликолату. В ГО-реакции электронный перенос с гликолата связан с флавином (FMN) - акцептором, с которого электроны далее переходят на Ог с образованием пероксида водорода, который затем разлагается каталазой. Помимо флавиновой ГО, сообщалось о присутствии в этиолированных и зеленых листьях пшеницы альтернативной формы ГО, акцептором электронов для которой служит ферредоксин. Она локализована в цитозоле и является очень нестабильной. Фермент ГО был выделен преимущественно из широкого ряда Сз-растений и некоторых С4-растений. Представители С4- растений обладают высокой биологической продуктивностью, так как в результате эволюционных адаптаций хорошо приспособлены к современной окружающей среде. Главной отличительной особенностью их является отсутствие или очень низкая интенсивность фотодыхательного метаболизма. Эти отличия у С4 - растений напрямую связаны с наличием кранц-анатомии листа. Сравнение свойств ГО из растений с различными типами фотосинтеза (Сз, Сз4, С4) показало, что различные виды гликолатоксидазы из Сз и Сз-4-промежуточных растений похожи, но очень отличаются от ГО из Сграстений. Из литературных данных известно, что ключевой фермент фотодыхания гликолатоксидаза у С4 -растений обнаружена как в клетках обкладки, так и в мезофилле. В связи с этим возникает вопрос о функциональной роли мезофильной ГО. В настоящее время считается, что фотодыхательный метаболизм, локализованный в клетках обкладки, обеспечивается Сг-кислотой (гликолатом), благодаря оксигеназной реакции РУБИСКО, а гликолатный путь в мезофилле преимущественно использует гликолат, источником которого является взаимодействие кетокислот с перекисью.

В соответствии с целью, были поставлены следующие задачи:

1. Разработать методику разделения различных тканей листа (паренхимной обкладки и мезофилла) различных видов С4 -растений и исследовать распределение ключевого фермента гликолатного пути - гликолатоксидазы - в них. Провести анализ закономерностей распространенности гликолатоксидазы у растений с различным типом метаболизма.

2. Выполнить разделение изоформ гликолатоксидазы с различной тканевой специфичностью из листьев С4 - растений: кукурузы, амаранта, сорго, табака.

4. Исследовать механизмы регуляции различно локализованных форм ГО из нескольких видов С4-растений.

Научная новизна работы.

Нами модернизированы методы разделения клеток паренхимной обкладки и мезофилла С4-растений, и разработана схема очистки ГО из различных тканей Сз-, Сграстений, а также из растений с переходным типом метаболизма (Сз-Сгтипом). Впервые нами были параллельно очищены ферментные препараты ГО из клеток мезофилла и клеток паренхимной обкладки амаранта, кукурузы и сорго, а также изучены каталитические свойства этих изоформ, в сравнении с ГО из клеток обкладки и мезофилла Сз-С}-типа растения - табака и листьев Сз - растения - пшеницы. Ферментный препарат ГО из клеток обкладки и мезофилла Сггруппы растений получен в гомогенном состоянии, для этого фермента были определены показатели молекулярной массы полученных изоформ, а также молекулярные массы и количество отдельных субъединиц фермента.

Проведена работа по исследованию регуляции активности различных изоформ ГО из Сз, С3-С4, С4 - растений: пшеницы, табака, амаранта, сорго, кукурузы отдельными метаболитами дыхания и гликолатного пути. Выявлены показатели температурного оптимума для данного фермента из вышеуказанных групп растений. Определены константы активации для изоформ ГО при воздействии некоторых метаболитов дыхания и гликолатного пути. Выявлена роль ионов двухвалентных металлов в регуляции активности ГО из различных типов клеток.

Практическая значимость исследования.

Научные положения диссертационной работы расширяют и углубляют современные представления о механизмах сопряжения анаболических и катаболических процессов в клетках высших растений, представляют целостную картину для понимания процессов функционирования комплекса органелл клеток (пероксисом, митохондрий, хлоропластов) в системе биохимических механизмов фотосинтеза и фотодыхательного метаболизма. Мнение о том, что фотодыхание снижает урожайность и продуктивность сельскохозяйственных культур, наталкивается на противоречие при наличии факта нежизнеспособности искусственнополученных мутантных растительных форм дефицитных по ферментам фотодыхательного метаболизма,(В1аск\уе11 R. D., 1990; Leegoon R. С. [at al.],1995; Igamberdiev A. U., 2001). В данной работе показана высокая активность ГО - ключевого фермента гликолатного пути - у С-грастений, что подтверждает важность этого процесса у всех групп высших растений.

В результате исследований были получены гомогенные препаратыизоформ ГО, что дает возможность для аналитического определения гликолата посредством применения полученных гомогенных препаратов гликолатоксидазы. Гомогенные препараты изоформ ГО, полученные из ряда растений, могут также найти применение в биохимических исследованиях. Материалы по результатам работы используются в учебном процессе на биолого-почвенном факультете Воронежского госуниверситета. Результаты исследований вошли в курсы лекций по физиологии растений, биохимии, спецкурсы «Фотосинтез» и «Дыхание растений», кроме того, они находят применение при проведении практикумов и выполнении курсовых и дипломных работ.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на международных, всероссийских и региональных конференциях. Они были представлены на 6— ,7~ и 9— международных Пущинских конференциях молодых учёных «Биология - наука 21-го века» (Пущино, 2002, 2003, 2005), V-ом съезде общества физиологов растений России, международной конференции «Физиологов растений - основа фитобиотехнологии» (Пенза 2003), годичном собрании общества физиологов растений России и международной научной конференции "Проблемы физиологии растений севера" (Петрозоводск 2004), межрегиональной конференции «ИОНИТЫ-2004» (Воронеж, 2004), межрегиональных конференциях, посвященных памяти А.А. Землянухина «Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов» (Воронеж, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005), ежегодной научной секции отчётной конференции преподавателей и сотрудников Воронежского госуниверситета (2004,2005).

Публикации. Основные результаты настоящей диссертационной работы изложены в 16 публикациях - 11 статьях и 5 тезисах.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 162 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части и обсуждения результатов, заключения, выводов, списка литературы (257 источников). Иллюстрационный материал включает 45 рисунков, 21 таблицу.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Ивентьев, Александр Николаевич

ВЫВОДЫ

1. Изучено распределение ГО между клетками мезофилла и паренхимой обкладки в листьях сорго, амаранта, кукурузы. Показано, что большая часть ГО локализована в клетках обкладки всех известных С4-растений (74,4 - 94 % от общей активности в зависимости от вида растения).

2. Получены гомогенные препараты ГО из клеток обкладки и мезофилла листьев кукурузы, амаранта, сорго. Удельная активность для фермента из клеток мезофила ниже чем в клетках обкладки. Результаты электрофоретических исследований свидетельствуют о получении гомогенных препаратов исследуемого фермента, а специфическое окрашивание доказывает, что исследуемым ферментом является ГО.

7. Определены константы активации для некоторых метаболитов и ионов двухвалентных металлов у различно локализованных изоформ гликолатоксидазы в С4-растениях, осуществляющих активацию по конкурентному типу (Са2+, Мп2+). Показано, что ионы Mg2"1" осуществляют активацию по бесконкурентному типу.

8. Увеличение активности изоформы гликолатоксидазы из клеток мезофилла кореллирует с синтезом хлорофилла в процессе зеленения С4-растений, что подтверждает взаимосвязь этого изофермента с фотодыхательными процессами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несмотря на универсальность фотосинтетических процессов для всех растительных организмов, существует деление высших растений на группы, исходя из типа их метаболизма (С3, С4, С3-С4, САМ - метаболизм). Так для Сгфотосинтеза, процесса присущего только растениям, в фотосинтезирующих частях которых присутствуют клетки паренхимной обкладки проводящих пучков и клетки мезофилла, первичным продуктом фотосинтеза является С4-дикарбоновая кислота - оксалоацетат, трансформирующаяся затем в аспартат или малат (процесс идет в клетках мезофилла). Посредством этих органических кислот происходит транспорт углерода в клетки обкладки проводящих пучков, где высвободившийся углерод вступает в цикл Кальвина. Для исследованных представителей С4-группы растений отмечено, что в проростках этих объектов отмечается Сз-тип фотосинтеза, но на более поздних этапах растение приобретает ярко выраженную кранц-анатомию листа, и, как следствие, переходит к С4-процессу фотосинтеза. Для растений же Сз-группы основным источником гликолата является, так называемая, оксигеназная реакция рибулозобисфосфаткарбоксилазы (Рубиско). В гликолатном пути происходит трансформация гликолата, протекающая посредством нескольких последовательно идущих реакций в хлоропластах, митохондриях и пероксисомах; в результате чего происходит образование фосфоглицериновой кислоты.

В проведенном исследовании нами обнаружено, что гликолатоксидаза, являющаяся ключевым ферментом гликолатного пути, встречается как в клетках обкладки проводящих пучков, так и в клетках мезофилла у всех исследованных видов С4-растений. Нами были получены гомогенные препараты различно локализованных изоформ для всех трех исследованных видов Сграстений, что позволило изучить свойства различных изоформ гликолатоксидазы и выявить различия в их кинетических, физико-химических и регуляторных свойствах.

В нашей работе показано влияние различных метаболитов на активность гликолатоксидазы из С4-растительных объектов. Так малые концентации (до 1 мМ) сукцината и изоцитрата являются конкурентными активаторами гликолатоксидазы для С4-растений. Это может быть связано с необходимостью координации фотодыхательного метаболизма с процессами дыхания и биосинтетическими реакциями. Например наличие внеглиоксисомальной формы изоцитратлиазы позволяет поддерживать в равновесном состоянии определенное количество сукцината и глиоксилата в тканях (Игамбердиев А.У., 1990). Этот фермент трансформирует вышеуказанные соединения в изоцитрат.

Показано активирующее влияние ионов двухвалентных металлов на

Л I различные изоформы гликолатоксидазы. Са , Мп являются конкурентными активаторами для всех изоформ ГО исследованных Сг растений. Константы активации составили значения от 2,44 мМ до 18,52 мМ. Выявлено, что Mg2+ является бесконкурентным активатором всех изоформ ГО изучаемых Сграстений.

Нами были установлены величины температурного оптимума изоформ фермента для исследуемых видов С4-растений. Так для сорго и кукурузы эти показатели равны 45°С, для амаранта же эти значения несколько ниже и составляют величину порядка 40°С.

Определена зависимость, показывающая увеличение активности различных изоформ гликолатоксидазы, совместно с синтезом хлорофилла в процессе зеленения Сграстений. Установлено, что на 6-7 сутки зеленения проростков С4-растений практически замедляется рост активности всех изоформ ГО в исследуемых видах растений.

Исходя из полученных данных, нами представлена возможная схема регуляции активности ГО у С4-растений.

Схема регуляции активности ГО у С4-растений

135

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ивентьев, Александр Николаевич, Воронеж

1. Абдурахманова З.Н. Фотосинтетический метаболизм углерода и превращение 1 14С гликолевой кислоты в онтогенезе листа хлопчатника / 3. Н. Абдурахманова, К. А. Алиева, А. Абдулаева // Физиология растений.- 1990. Т. 37, вып. 4. - С. 675.

2. Акимова Т. В. Динамика холодоустойчивости клеток листа и корня проростков пшеницы и огурца при общем и локальном охлаждении / Т. В. Акимова, Н. И. Балагурова, А. Ф. Титов // Физиология и биохимия культ, растений. 2000. - Т. 32, № 4. - С. 297-301.

3. Алехина Н. Д. Усвоение азота растениями при пониженной температуре 7 Н. Д. Алехина, А. И. Клюйкова // Физиология растений. 1986. - Т. 33, вып.2. - С. 372.

4. Асамов Д. К. Динамика нуклеиновых кислот у прорастающих семян хлопчатника в норме и при засолении / Д. К. Асамов, Б. О. Бенназаров // I съезд физиологов растений Узбекистана, Ташкент, 16-18 дек. 1991. : тез. докл. Ташкент, 1991. - С. 101.

5. Бекина Р. М. Фотосинтез и фотоокислительные процессы / Р. М. Бекина, В. Е. Гусейнова// Физиология растений. 1986. - Т. 33, № 1. - С. 171-184.

6. Библь Р. Цитологические основы экологии растений / Р. Библь; под ред. В. Я. Александрова. М.: Мир, 1965. - 463 с.

7. Биль К.Я. Феномен кооперативного функционирования в листе САМ- и Сг фотосинтеза / К. Я. Биль, В. Ю. Любимов // Фотосинтетический метаболизм углерода. Свердловск, 1983. - С. 42-57.

8. Вучинич Ж. Гродзинский В. // Физиология и биохимия культ. Растений.- 1984.-Т. 16.-С. 121.

9. Гавриленко В.Ф. Большой практикум по физиологии растений / В.Ф. Гавриленко, М.Е. Ладыгина, Л.М. Хандобина. М. : Высшая школа, 1975. -391с.

10. Ю.Гинс В.К. Светозависимое восстановление НАДФ в хлоропластах и активность гликолатоксидазы у яровых пшениц разной продуктивности вонтогенезе / В.К. Ганс, Н.П. Пискунова // Физиология растений. 1985. -Т. 32, №1.- С. 53.

11. И.Гамалей Ю.В. Структурно-биохимические типы Страстен и й / Ю. В. Гамалей, Е.В. Воскресенская // Физиология растений. 1986. - Т. 33, № 4. -С. 802-819.

12. Генкель П.А. Физиология устойчивости растительных организмов / П. А. Генкель // Физиология сельскохозяйственных растений. 1967. - Т. 3. - С. 87-265.

13. Глаголева Т.А. Влияние кислорода на фотосинтез и фотодыхание растений Юго-Восточных Каракумов / Т. А. Глаголева и др. // Ботанический журнал. 1975. - Т. 60, № 7. - С. 927.

14. Голик К.Н. Темновое дыхание растений / К. Н. Голик. Киев: Наук. Думка, 1990. - 137 с.

15. Головко Е.К. Дыхание растений (физиологические аспекты) / Е. К. Головко. СПб.: Наука, 1999. - 204 с.

16. Гродзинский A.M. Краткий справочник по физиологии растений / А. М. Гродзинский, Д.М. Гродзинский. Киев: Наукова думка, 1973. - 273 с.

17. Гудвин Т. Введение в биохимию растений / Т. Гудвин, Э.Т. Мерсер. М.: Наука, 1986. - 704 с.

18. Диксон М. Ферменты: в 3-х т. / М. Диксон, Э. Уэбб ; пер. с англ. JI. М. Гонодмана под ред. В.К. Антонова и А Е. Браунштейна. М. : Мир, 1982. -Т. 3,-С. 809-1118.

19. Дроздов С.Н. Терморезистентность активно вегетирующих растений / С. Н. Дроздов, В.К. Курец, А.Ф. Титов; под ред. В. Д. Лопатина. Л., 1984. -168с.

20. Есюнина А.И. Изменение активности гликолатоксидазы в листьях пшеницы за вегетационный период // Бил. ВИР. 1959. - Т.54, №78. -С.ЗЗ.

21. Жеребцов Н.А. Биохимия : Учебник / Н.А. Жеребцов, Т.Н. Попова, В.Г. Артюхов. Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 2002. - 696с.

22. Заленский О.В. О метаболических связях между циклом Кальвина и циклом Кребса / О.В. Заленский, Е.К. Зубкова, Н.С. Мамушина // Физиология и биохимия культ, растений. 1985. - Т. 17, № 3. - С. 253256.

23. Землянухин А. А. Действие видимого света на метаболизм этиолированных растений / А.А. Землянухин, JI.H. Чеботарев // Тезисы докладов всесоюзной конференции "Свет и растения", Киев, 1975. : тез. докл. Киев, 1975. - С. 80-85.

24. Землянухин А.А. Альтернативный путь метаболизма глиоксилата в растениях / А.А. Землянухин и др. // Физиология растений. 1987. - Т. 34, вып. 5. - С. 956.

25. Зу Гван Чхол Спектральная зависимость синтеза и выделения гликолата клетками хлореллы / Зу Гван Чхол и др. // Физиология растений. 1989. -Т. 36,№6.-С. 1172-1177.

26. Игамбердиев А.У. Внеглиоксисомальная форма изоцитратлиазы в высших растениях / А.У. Игамбердиев, А.А. Землянухин, И.В. Мещерякова // Физиология растений. 1986. - Т. 33. - С. 852-858.

27. Игамбердиев А.У. Кинетические свойства ИЦЛ и ее видоизменение под действием аминокислот из листьев гороха / А.У. Игамбердиев, А.А. Землянухин // Биохимия. 1987. - Т. 52. - С. 1104-1111.

28. Игамбердиев А.У. Фотодыхание и биохимическая эволюция растений / А.У. Игамбердиев // Успехи совр. биологии. 1988. - Т. 105, вып. 3. - С. 488-504.

29. Игамбердиев А.У. Метаболизм гликолата в семядолях и листьях белой акации / А.У. Игамбердиев, А.А. Землянухин, И.В. Мещерякова // Физиология растений. 1988. - Т. 33, вып. 6. - С. 1013.

30. Игамбердиев А.У. Очистка гликолатоксидазы из листьев пшеницы и сахарной свеклы: каталитические свойства и роль в биосинтезе оксалата / А.У. Игамбердиев, А.А. Землянухин, Л.Г. Родионова / Биохимия. 1988. -Т. 53, вып. 10.-С. 1738-1744.

31. Игамбердиев А.У. Микротельца в метаболизме растений / А.У. Игамбердиев. Воронеж : изд-во Воронеж, ун-та, 1990. - С. 147.

32. Игамбердиев А.У.(а) Роль микротелец в организации метаболических путей растений // Успехи современной биологии. 1990. - Т. 109, вып. 1. - С. 65-69.

33. Игамбердиев А.У. Роль фотодыхательных пероксисом в интеграции метаболизма фотосинтезирующей растительной клетки / А.У. Игамбердиев // Физиология растений. 1992. - Т. 39, вып. 4. - С. 836-843.

34. Игамбердиев А.У. Влияние интермедиатов гликолатного пути на превращение сукцината в листьях кукурузы и пшеницы, инкубированных в темноте / А. У. Игамбердиев, М.И. Родионова // Физиология растений. -1992.-Т. 39, вып. 1.-С. 126-133.

35. Игамбердиев А.У. Роль пероксисом в организации метаболизма растений // БИОЛОГИЯ Соросовский образовательный журнал. 2000. Т.6. №12. С. 20-26.

36. Игамбердиев А.У.Особенности метаболизма и активность ферментов микротелец у культурного и дикого видов сои / А.У Игамбердиев, А.В Лавлинский // Физиология растений. 1989. - Т. 36. №2. - С. 324-330.

37. Измайлов С.Ф. Азотный обмен в растениях / С.Ф. Измайлов. М.: Наука, 1986.-С. 32.

38. Карасев Г.С. Биосинтез белка при адаптации озимых злаков в связи с их морозоустойчивостью / Г.С. Карасев и др.; под ред. С.Н. Дроздова, А.Ф. Титова. Петрозаводск: Ин-т биологии. Кар. науч. центр. РАН. - 1992. -С. 32-35.

39. Карпилов Ю.С., Новицкая И.Л. Участие митохондрий в фотодыхании С4-растений / Ю.С. Карпилов, И.Л. Новицкая И.Л. // Проблемы фотоэнергетики растений. 1974. - Т. 2. - С. 77-79.

40. Карпилов Ю.С., Любимов В.Ю. Светозависимое окисление органических кислот хлоропластами кукурузы. / Ю.С. Карпилов, В.Ю. Любимов // Докл. АН СССР. 1977. - Т. 237, № 5. - С. 1244-1247.

41. Карпилов Ю. С. Механизм фотодыхания и его особенности у растений различных типов : сб. статей / Ю.С. Карпилов ; под ред. Ю.С. Карпилова и А.К. Романовой. Пущино: АН СССР, НЦБИ. - 1978. - 225 с.

42. Касперска-Палач А. Механизм закаливания травянистых растений // Холодостойкость растения/ А. Касперска Палач ; под ред. Г.А. Самыгина. - М.: Колос, 1983. - С. 112-123.

43. Колесников П.А. К вопросу о месте фотодыхания по гликолатному пути и его роли в эффективности фотосинтеза у зеленых растений / П.А. Колесников // Физиология и биохимия культ, растений. 1985. - Т. 17, № З.-С. 260-268.

44. Колесников П.А. Локализация гликолатоксидазы в клеточных фракциях из листьев водных макрофитов / П.А. Колесников, С.В. Зорэ, А.А. Мутускин // Физиология растений. 1985. - Т. 32, № 2. - С. 282-287.

45. Колесников П.А. Локализация ферментов гликолатно-глиоксилатного цикла в клеточных структурах листьев гороха // Физиология растений. -1973. Т. 20, № З.-С. 520.

46. Колесников П. А. Взаимоотношение между гликолатоксидазой и полифенолоксидазой / П.А. Колесников, Е.И. Петроченко // Физиология растений. 1959. - Т. 6, № 5. - С. 598.

47. Колесников П.А. Гликолатоксидаза в клеточных фракциях ассоциата -папоротника азоллы с азотфиксирующей цианобактерией / П.А. Колесников, Данг Суен Ньы, С.В. Зорэ //Докл. АН СССР. 1982. - Т. 266, №6.-С. 1501.

48. Колесниченко А.В. Характеристика белков низкотемпературного стресса / А.В. Колесниченко, Т.П. Побежимова, В.К. Войников // Физиология растений. 2000. - Т. 47, № 4. - С. 624-630.

49. Коровин А.И. Растения и экстремальные температуры. Л., 1984.

50. Косулина Л.Г. Физиология устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды : учебн. пособие / Л.Г. Косулина, Э.К. Луценко, В.А.

51. Аксенова ; отв. ред. А.Т. Мокроносов. Ростов н/Д. : Изд-во Ростов, гос. ун-та, 1993. -236 с.

52. Климов В.В. Фотосинтез и биосфера // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. №8. С. 6-13.

53. Кузьмин А.Н., Маслов А.И. Участие фотодыхания в поддержании концентрации АТФ in vivo / А.Н. Кузьмин, А. И. Маслов // ДАН СССР. -1980. Т. 251, № 2. - С. 510-512.

54. Курец В.К. Действие и последействие температуры на дыхание интактных растений / В. К. Курец и др. // Физиология растений. 2003. - Т. 50, № 3. -С. 349-353.

55. Кээрберг О.Ф. Количественная характеристика путей превращения углерода при фотосинтезе: автореф. дис. д-ра биол. наук / О. Ф. Кээберг. -М, 1989.-56 с.

56. Лакин Г.Ф. Биометрия / Г. Ф. Лакин. М.: Высшая школа, 1980. - 293 с.

57. Лайск А Х. Кинетика фотосинтеза и фотодыхания Сз растений / А. X. Лайск. - М.: Наука, 1977. - 195 с.

58. Любимов В.Ю. Роль перекиси в фотодыхании С4-растений / В.Ю. Любимов, О.М. Застрижная // Физиология растений. 1982. - Т. 39, вып. 4.-С. 701-710.

59. Любимов В.Ю. Активация фотофосфорилирования щавелевоуксусной кислотой в листьях С4 растений / В.Ю. Любимов // Физиология растений. - 1984. - Т. 31, вып. 4. - С. 728.

60. Любимов В.Ю. Ингибиторный анализ синтеза гликолата в листьях Сз и С4 - растений / В.Ю. Любимов // Физиология и биохимия культ, растений. -1985.-Т. 17,№ 1.-С. 62.

61. Марковская Е.Ф. Влияние кратковременного снижения ночной температуры на рост и холодостойкость растений огурца / Е.Ф. Марковская и др. // Физиология растений. 2000. - Т. 47, № 4. - С. 511515.

62. Маслов А.И. Некоторые аспекты взаимодействия фотодыхания и темнового дыхания / А. И. Маслов, А. Н. Кузьмин // Азотное и углеродное питание растений и их связь при фотосинтезе : сб. науч. тр / Ин-т фотосинтеза. Пущино, 1987. - С. 58-66.

63. Маслов А.И. Роль света в метаболизации экзогенного глицина листьями шпината / А.И. Маслов, А.Н. Кузьмин, А.К. Романова // Физиология растений. 1991.-Т. 38, вып. 1.-С. 134-141.

64. Метаболизм органических кислот / А.А. Землянухин, JI.A. Землянухин. -Воронеж : Изд во Воронеж, ун-та, 1995. - 152 с.

65. Михайлова Е. С. Окислительные превращения органических кислот в хлоропластах на свету / Е.С. Михайлова и др. // Физиология растений. -1966.-Т. 13.-С. 416-421.

66. Мокроносов А.Т. Онтогенетический аспект фотосинтеза / А.Т. Мокроносов. М.: Наука, 1981. - С. 196.

67. Мокроносов А.Т. Генотипический и фенотипический факторы в детерминации фотосинтетического метаболизма углерода / А.Т. Мокроносов // Фотосинтетический метаболизм углерода. Свердловск, 1983.-С. 7-23.

68. Мешкова Н. П. Практикум по биохимии / Н. П. Мешкова, С. Е. Северин. -М.: Изд-во МГУ, 1979. 30с.

69. Назаренко J1.B. Влияние NaCI на активность рибулозо-бифосфаткарбоксилазы клеток эвглены / JI. В. Назаренко // Физиология растений. 1991. - Т. 39, вып. 4. - С. 748-752.

70. Петровская Баранова Т.П. Механизмы адаптации растений к низкой температуре / Т. П. Петровская - Баранова // Бюл. гл. бот. сада АН СССР. -1981. -Вып. 119.-С. 40-44.

71. Петрухин Ю.А. Роль окислительного метаболизма в развитии фотосинтеза зеленеющих этиолированных проростков кукурузы / Ю.А. Петрухин, М.Я. Лазор // Некоторые вопросы экологической физиологии растений / Перм. гос. ун-т. Пермь, 1990. - С. 167-175.

72. Попов В.Н. Влияние света на активность ферментов цикла Кребса и фото дыхания в высших растениях / Попов В.Н., Родионова Е.А., Близнецова Г.Н. // Сборник " Состояние и проблемы экосистем Среднерусской лесостепи. Воронеж. 1999. Вып.8. С.129-136.

73. Ракитин А.В. Действие красного цвета в смешанном светопотоке на продукционный процесс растений / А.В. Ракитин. Томск, 2001. - 21с.

74. Родченко О.П. Механизмы регуляции роста клеток корня при низких температурах / О.П. Родченко, JI.E. Макарова, Р.С. Бурбанова // Повышение устойчивости растений к низким температурам. Киев., 1982. -С. 120.

75. Селье Г. На уровне целого организма / Г. Селье. М. : Мир. - 1972. - 268 с.

76. Семененко В. Е. Фотосинтез и продукционный процесс / В. Е. Семененко. -М. : Наука.- 1988.-С. 84.

77. Скулачев В.П. Кислород в живой клетке: Добро и зло // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 3. С. 4-11.

78. Строганов Б.П. Структура и функции клеток растений при засолении / Б.П. Строганов. М: Наука, 1970. - 315 с.

79. Титов А.Ф. О роли специфических и неспецифических реакций в процессах термоадаптации активно вегетирующих растений / А.Ф. Титов, С.Н. Дроздов, С.П. Критенко // Физиология растений. 1981. - Т. 20, вып. 3. - С. 544.

80. Тищенко Н.Н. Регуляция NH/ интенсивности фотодыхания у Zea mays / Н.Н. Тшценко, Н.П. Белоног // Физиология и биохимия культ, растений. -1985. Т. 17, вып. З.-С. 283-289.

81. Филлипова JI.A. О функционировании основных этапов темнового дыхания во время фотосинтеза / JI.A. Филлипова, Н.С. Мамушина, О.В. Заленский // Ботанич. Журнал. 1982. - Т. 67, № 9. - С. 1169-1178.

82. Филлипова JI.A. Развитие представлений о взаимосвязи фотосинтеза и дыхания / JI.A. Филлипова, Н.С. Мамушина, Е.К. Зубкова // Эколого -физиологические исследования фотосинтеза и дыхания растений. JL: Наука, 1989.-С. 168-183.

83. Хорватх Э. Оценка холодостойкости кукурузы с помощью физиологических методов / Э. Хорватх, Э. Дьетваи // Физиология и биохимия культ, раст. 2001. - Т. 33, № 5. - С. 377-380.

84. Чиков В.И. Фотодыхание // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 11.С. 2-8.

85. Шахов А.А. Фотоэнергетика растений и урожай / А.А. Шахов. М.: Наука, 1993.-416 с.

86. Шевякова Н.И. Метаболизм и физиологическая роль свободного пролина в растениях при водном и солевом стрессе / Н.И. Шевякова // Физиология растений. 1983. - Т. 30, вып.4. - С. 768.

87. Эдварде Дж., Уокер Д. Фотосинтез Сз- и Сграстений: механизмы и регуляция / Дж. Эдварде, Д. Уокер ; пер. с англ. М. И. Верховцевой ; под ред. А. Т. Мокроносова. М.: Мир, 1986. - 590 с.

88. Ясюкова Т.Б. Обесцвечивание клеток Chlorella stigmatophora при ингибировании гликолатного пути на фоне засоления / Т. Б. Ясюкова и др. // Физиология растений. 1999. - Т. 46, вып.1. - С. 124-131.

89. Atanasiu L. Relationship between proline content and resistance to low• • th temperature in several winter wheat cultivars / L. Atanasiu, E. Petcu // Astr. 9

90. Congr. Fed. Eur. Soc. Plant Physiol., Brno, 3-8 July 1994. Brno, 1994. - P.258.

91. Behrends W. Purification of glycolate oxidase from greening cucambea cotyledons / Behrends W., Rausch U. // Planta. 1985. - V46, №3. - P. 136 -140.

92. Bergman A. Effects of pH, NADH, succinate and malate on the oxidation of glycine in spinach leaf mitichondria / A. Bergman, I. Ericson // Physiol. Plant. -1983. V. 59, № 3. - P. 421-427.

93. Betsche T. Identification and Characterization of Glicolate Oxidase and Related Enzimes from the Endocariotic Alga Cyanophora paradoxa and from Pea leaves / Betsche Т., Schaller D., Melkonian M // Plant Physiology. 1992. - V. 98. -P. 887-893.

94. Bykova N.V., Rasmusson A.G., Igamberdiev A.U., Gardestrom P., Moller I.M. Two Separate Transhydrogenase Activities Are Present in Plant Mitochondria. Biochem Biophys Res Commun 1999 Nov 11; 265(1); 106-111.

95. Biehler K. Evidence for the contribution of the Mehler peroxidase reaction in dissipating excess electrons in drought - stressed wheat / K. Biehler, H. Fock // Plant Physiology. - 1996. - V. 112. - P. 265-272.

96. Bird I.F. Effects of temperature on photosynthesis by maize and wheat /1. F. Bird, M. J. Cornelius, A. S. Keys // J. Exp. Bot. 1977. -V. 28. - P. 519-524.

97. В1аск С. C. Photosynthetic carbon fixation in relation to net CO2 uptake / С. C. Black// Ann. Rev. Plant Physiol. 1973. - V. 24. - P. 253-286.

98. Blackwell R. D. Photorespiratory mutants of the mitochondrial conversion of glycine to serine // R. D. Blackwell, A. J. S. Murray, P. J. Lea // Plant Physiology. 1990. - V. 94. - P. 1316-1322

99. Bohnert H. J. Strategies for engineering water stress tolerance in plants / H. J. Bohnert, R. G. Jensen // Trends in Biotechnology. - 1996. - V. 14. - P. 89-97.

100. Bolwell G.P. Mechanisms for the generation of reactive oxygen species in plant defence a broad perpective / G.P. Bolwell, P. Woj'taszek // Physiological and Molecular Plant Pathology. - 1997. - Vol. 51. - P. 341-366.

101. Bowes G. Phosphoglycolate production catalyzed by ribulose diphosphate carboxylase/ G. Bowes, W. L. Ogren,R. H. Hageman // Biochem Biophys. Res. Commun. 1971. -V. 45. - P. 716-722.

102. Brown W.V. Variations in anatomy, associations and origins of Kranz tissue/ W. V. Brown // Amer. J. Bot. 1975. - V. 62. - P. 395-402.

103. Canvin D.T. Photorespiration and CO2 concentrating mechanisms.// Plant Physiol. - 1990. - V. 98. - P. 253 - 273.

104. Chang С. C. Biogenesis of oxalate in plant tissue / С. - C. Chang, H. Beevers // Plant Physiology. - 1968. - V. 43. - P. 1821-1828.

105. Cheesman J.M. Mechanisms of salinity tolerance in plants// Plant Physiol. -1988. V. 87, №3. - P. 547-550.

106. Chollet R., Ogren W.L. Regulation of photorespiration in C3 and C4 species. Bot. Rev. - 1975 - V. 41. - P. 137- 179.

107. Cioni M. Comparative biochemistry of glicolat oxidase / Cioni M., Pinzauti G., Vanni P. // Сотр. Biochemistry and physiology. 1981. - V.70, №1. - P. 1-3.

108. Clarcson D.T., Hanson J. B. The mineral nutrition of higher plants// Ann. Rev. Plant Physiol. 1980. - T. 31. - P. 239.

109. Close T.J. Dehydrins: Emergence of a Biochemical Role of a Family of Plant Dehydration Proteins// Physiol. Plant. 1996. - V. 97. - 795 - 803.

110. Close T.J. Dehydrins: a commonality in the responce of plants to dehydration and low temperature// Physiologia Plantarum/ 1997. - V/100/ P/291 -296

111. Crosatti C., Rizza F., Cattivelli L. Accumulation and Characterization of 75kD Protein Induced by Low Temperature in Barley// Plant Sci. 1994. - V. 97.-P. 39-46.

112. Davies D.D. Synthesis of oxalic acid by enzymes from lettuce leveas / D. D. Davies, H. Asker // Plant Physiol. 1983. - V.72. - P. 134 - 138.

113. Day D.A. Regulation of alternative oxidase activity in higher plants / D. A. Day, J. T. Wiskich // J. of Bioenergetics and Biomembranes. 1995. - V. 27. -P. 379-385.

114. Day D.A. Interaction between glycine dacarboxylase, the tricarboxylic acid cycle and the respiratory chain in Pea leaf mitichondria // D. A. Day, M. Neuburger, R. Douce // Austral. J. Plant Physiol. 1985. - V. 12, № 2. - P. 119-130.

115. De Silva D.L.R. Where does all calcium go? Evidence of an important regulatory role for trichomes in two calcicoles / D. L. R. De Silva, A. M. Hetherington, T. A. Mansfield // Plant, Cell and Environment. 1996. - V. 19. -P. 880-886.

116. Del Rio L.A. Activeted oxygen mediated metabolic functions of leaf peroxisomes / L.A. Del Rio at al. // Physiologia Plantarum. - 1998. - V. 104. - P. 673-680.

117. Drennan P. V. The occurence of trhalose in the leaves of the dessication -tolerant angiosperm Myrothamnys flabellifolius / P. V. Drennan at al.;// J. of Plant Physiology. 1993. - V. 142. - P. 493-496

118. Ehleringer Y., Bjorkman D. Quntum yields for C02 untake in Сз and C4 plants. Dependence on temperature, CO2 and 02 concentration. // Plant Physiol. 1977. - V. 56.-P. 86-90.

119. Ernes M.J., Erismann K.H. Purification and properties of glycolate oxydase from lemna minor L. // int. J. Biochem. 1984. - V. 16, N 2. - P. 1373 - 1378.

120. Fendrich G. Studies of glycolate oxydase from pea leaves. Determination of stereospecificity and mode of inhibition by a hydroxybutynoate./Fendrich G., Ghisla S.// Biochim. Biophys. Acta. - 1982. - V. 702. - P. 242 - 248.

121. Flowers TJ. The effect of chloride on enzyme activities from four species of Chenopodiaceae//Phytochemistry. 1972. - V. 11,№ 6. - H. 1881-1887.

122. Foyer С. H. Oxygen processing in photosynthesis, regulation and signalling / С. H. Foyer, G. Noctor// New Phytologist. 2000. - V. 146. - P. 359-388.

123. Francois L. E., Maas E. V., Donovan T. J., Youngs V. L. Effect of salinity on grain and quality, vegetative growth and germination of semi dwarf and durum wheat// Agron. J. - 1986. - V. 78. - P. 1053 - 1058.

124. Frederick S.E., Gruber P.J., Tolbert N.E. The occurence of glycolate dehydrogenase and glycolate oxydase in green plants//Plant Physiol. 1973. -V.52, N4.-P.318-323.

125. Frigerio N. A. Preparation and some properties of cristalline glycollic acid oxidase of spinach / N. A. Frigerio, H. A. Harbury // J. Biol. Chem. 1958. -V. 231.-P. 135- 157.

126. Gardestrom P. Influence of photorespiration on ATP/ADP ratios in the chloroplasts, mitochondria and cytosol, studied by rapid fractionation of barley protoplasts / P. Gardestrom, B. Wigge // Plant Physiolgy. 1988. - V. 88. - P. 69-76.

127. Geigenberger P. Regulation of sucrose and starch metabolism in potato tubers in responce to short term water deficit / P. Geigenberger at al. // Planta. - 1997. - V. 201. - P. 502-518.

128. Givan С. V. The enzymic reduction of glyoxylate and hydroxypyruvate in leaves of higher plants / С. V. Givan, L. A.Kleczkowski // Plant Physiology. -1992.-V. 100.-P. 552-556.

129. Griffth M., Marentes E., Mlynerz A., Brush R. A., Knight C. A. The Role of Apoplastic Proteins in Frost Tolerance of Winter Rye // Plant Physiol. 1993. -V. 102.-P. 9.

130. Goyal A. Association of glycolate oxydation with photosynthetic electron transport in plant and algal chloroplasts./Goyal A., Tolbert N. E.// Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1996. - V. 93. - P. 3319 - 3324.

131. Graham D. Effects of light on "dark" respiration// The biochemistry of plants: A comprehensive treatise. N. Y.: Acad. Press. 1980. - V. 2. - P. 525 -579.

132. Greenway H., Munus R. Mechanism of salt tolerance in nongalophytes// Ann. Rev. Plant Physiol. 1980. - V.31 - P. 149-190.

133. Grindal G., Ernstsen A., Junttila O., Lindgard В., Мое R. Endogenous Gibberrellin Ai Leveis Control Thermoperiodic Stem Elongation in Pisum sativum//Physiol. Plant. 1998. V. 102. P. 523-531

134. Gross W. Subcellular distribution of enzymes of glycolate metabolism in the alga Cyanidium caldarium./Gross W., Beevers H.// PlantPhysiol. 1989. -V. 90.-P. 799 - 805.

135. Gutierrez M., Gracen V. E., Edwards G. E. Biochemical and cytological relationships in C4 plants// Planta. 1974. - V. 119. - P. 279 - 300.

136. Guy Ch. L., Huber J. L. A., Huber S. C. Sucrosephosphate Synthase and Sucrose Acculation at Low Temperature// Plant Physiol. 1992. - V. 100. - P. 502-508.

137. Hall N. R. Molecular weights of glycolate oxydase from C3 and C4 plants determined during early stages of purification./ Hall N. R., Reggiani R., Lea P. J.// Phytochemistry. -1985. V. 24. - P. 1645 - 1648.

138. Halliwell B. Free radicals, antioxidants and human disease: curiosity, cause or consequence? / B. Halliwell // Lancet. 1994. - V. 344. - P. 721-724.

139. Hanson A. D. One carbon metabolism in higher plants / A. D. Hanson, S. Roje // Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. -2001.-V. 52.-P. 119-137.

140. Harris J. I., Waters M. Glyceraldehyde 3 phosphatedehydrogenase// The Enzymes. N. Y., 1976. - V. 13. - P. 1.

141. Hatch M. D., Kagawa Т., Craig S. Subdivision of C4 pathway species based on differing C4 acid decarboxylating systems and ultrastructural features// Aust. J. Plant Physiol. - 1975. -V.2. - P. 111 - 128.

142. Haupt W. Light — mediated movement of chloroplasts / Haupt W. // Ann. Rev. Physiol. 1982. - V. 33. - P. 205.

143. Hausler R. E. Control of photosynthesis in barley mutants with reduced activities of glutamine synthetase and glythamate synthase / R. E. Hausler at al. // Planta. 1996. - V. 200. - P. 388-396.

144. Havir E.A. Evidence for the presenct in tobacco leaves of multiple ensyme for the oxidation of glycolate and glyoxylate // Plant Physiol. 1983. - V. 71, N 4. - P. 874 - 878.

145. Havir E.A. Inactivation of serine: glyoxylate and glutamate: glyoxylate aminotransferases from tobacco leaves by glyoxylate in the presence of ammonium ion / E. A. Havir // Plant Physiology. 1986. - V. 80. - P. 473-478.

146. Heber U. Photorespiration is essential for the protection of the photosynthetic apparatus of C3 plants against photoinactivation under sunlight / U. Heber at al. // Botanica Acta. 1996. - V. 109. - P. 307-315.

147. Holaday A. S., Bowes G. C4 acid metabolism and dark CO2 fixation in a submersed aqatic macrophyte (Hydrilla verticillata), Plant Physiol., 1980. - V. 65.-P. 331 -335.

148. Huang A. H. C. Metabolism in plant peroxisomes / A.H.C. Huang // Recent Adv. Phytochem. 1982. - V. 16. - P. 85-123.

149. Huber S.C. Edwards G.E. Regulation of oxaloacetate, aspartate and malate formation in mesophyll protoplast extracts of several C4 plants// Plant Physiol. 1975. - V. 56.-P. 324-331.

150. Igamberdiev A.U. Glyoxylate metabolism during photorespiration: a cytosol connection / A.U. Igamberdiev,L. A. Kleczkowski // in Pessarakii M. (Ed.), Handbook of Photosynthesis. Marcel Dekker, New York, 1997 P. 269279

151. Igamberdiev A.U. Origins and metabolism of formate in higher plants / A. U. Igamberdiev, N. V. Bykova, L. A. Kleczkowski // Plant Physiology and Biochemistry. 1999. - V. 37. - P. 503-513.

152. Igamberdiev A.U. Capacity for NADPH/NADP turnover in the cytosol of barley seed endosperm. The role of NADPH dependent hydroxypyruvate reductase / A.U. Igamberdiev, L. A. Kleczkowski // Plant Physiology and Biochemistry. - 2000. - V. 38. - P. 747-753.

153. Igamberdiev A.U. The role of photorespiration in redox and energy balance of photosynthetic plant cells, a study with a barley mutant deficient in glycine decarboxylase / A. U. Igamberdiev at al. // Physiologia Plantarum. -2001.-V. 111.-P. 427-438.

154. Igamberdiev A.U. The role of peroxysomes in the integration of metabolism and evolution of land plants / Igamberdiev A. U., Lea P. J. // Phytochemistry. 2002. - V.60. - P. 651-674.

155. Ivanov B.N. Parcipation of photosynthetic electron transport in production and scavenging of reactine oxygen species / B. N. Ivanov, S. Khorobrykh // Antioxid. Redox. Sygnal. 2003. - V. 5, № 1. - P. 43-53.

156. Iwamoto К. Purification and characterization of glycolate oxydase from brown alga Spatoglossum pacificum /К. Iwamoto, T. Ikawa // Research in Photosynthesis. 1992. - V. -3. - P. 919 - 922.

157. Jackson W.A. Photorespiration / W. A. Jackson,R. J. Volk // Ann. Rev. Plant Physiol. 1970. - V. 21. - P. 385-432.

158. Jones C.A. Production of isoprene by leaf tissue / C. A. Jones, R. A. Rasmussen // Plant Physiol. 1975. - V. 55. - P. 982-987.

159. Jones J.M. Multiple distinct targetting signals in integral peroxisomal membrane proteins / J. M. Jones, J. C. Morrell, S. J. Gould // J. of Cell Biology. -2001.-V. 153. P. 1141-1149.

160. Kagawa T. Regulation of C4 photosynthesis: characterization of a protein factor mediating the activation and in activation of NADF malate dehydrogenase / T. Kagawa, M. D. Hatch // Arch. Biochem. Biophys. - 1977. -V. 184.-P. 290-297.

161. Kanai R. Separation of mesophyll protoplasts and bundle sheath cells of maise leaves for photosynthetic studies / R. Kanai, G. E. Edwards // Plant Physiol. 1973. - V. 51. - P. 1133-1137.

162. Katt V.W. Purification and properties of glicolat oxidase from Pisum sativum leaves / Katt V.W., Groves D. // Phytochemistry. 1975. - V.14. -P.359-362.

163. Katsuhara M. Salt stress-induced alkalization in Nitellopsis obtusa cells / Katsuhara M. at al. // Plant Physiol. 1989. - V.90, № 3 - P. 1102-1107.

164. Keller F. Carbohydrate metabolism in drought stressed leaves of pigeopea (Cajanus cajan) / F. Keller, M. M. Ludlow // J. of Experimental Botany. - 1993. V. 44.-P. 1351-1359.

165. Kennedy R.A. Photorespiration in Сз and C4 plant tissue cultures. Significance of Kranz anatomy to low photorespiration in C4 plants / R. A. Kennedy // Plant Physiol. 1976. - V. 58. - P. 573-575.

166. Kerr M.W. Purification and properties of glycolate oxydase from Pisum sativum leaves / M. W. Kerr, D. Groves // Phytochemistry. 1975. - Vol. 14, N 2. - P. 359-362.

167. Khorobrykh S. Photosystem I is not sololy responcieble for oxygen reduction in isolated thylakoides / S. Khorobrykh, M. Mubarakshina, B. N. Ivanov// Biochem. Biophys. Acta. 2004. - V. 1657, № 2-3. - P. 164-167.

168. Kleczkowski L.A. Identification of hydroxypyruvate and glyoxylate reductases in maise leaves / L. A. Kleczkowski, G. E. Edwards // Plant Physiology. 1989. - V. 91. - P. 278-286.

169. Kohler S.A. Molecular cloning of mouse glycolate oxidase. Hight evolutionary concervation and presence of an iron responsive element - like sequence in the mRNA/ S. A. Kohler, E. Menotti, L. C.Kuhn // J. Biol. Chem. -1999.-Vol. 7.-P. 125-129.

170. Kowallik W. Blue light effects on respiration / W. Kowallik // Annu. Rev. Plant Physiol. 1982. - Vol. 33. - P. 51 - 72.

171. Kozaki A. Photorespiration protects C3 plants from photooxidation / A. Kozaki, G. Takeba // Nature. - 1996. - V. 384. - P. 557-560.

172. Krause G.Y. Photorespiratory energy dissipation in leaves and chloroplasts / G. Y. Krause G.Y. at al. // London, Biochemical Socienty. 1978. - P. 299310.

173. Kunclova D. Cold-Shock Response of Protein, DNA and Phospholipid Synthesis in Bacillus subtilis / D. Kunclova at al. // Folia Microbiol. 1995. -V. 40. - P. 627-632.

174. Lambers H. Cyanide resistant respiration. A non - phosphorylation electron transport pathway acting as energy overflow / H. Lambers // Physiol. Plant. - 1986. - V. 55, № 4. - P. 478-484.

175. Lamport D.T.A. The isolation and partial characterization of hydroxyproline-rich glycopeptides obtaind by ensymatic degradation of primary cell wall / D. T. A. Lamport // Biochemistry. 1968. -V.8. - P. 11551163.

176. Leegoon R. C. The regulation and control of photorespiration / R. C. Leegoon at al.'//J. of Experimental Botany. 1995. - V. 46. - P. 1397-1414.

177. Lerner H. R. Adptation to salinity at the plant cell level / H. R. Lerner // Plant and Soil. 1985. - V. 89. - P. 3-14.

178. Lindquist Y. Structure of glycolate oxidase from spinach / Y. Lindquist, С. I. Branden // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1985. - V.82. - P. 6855-6859.

179. Lorimer G.H. Ribulose diphosphate oxygenase. II Further proof of reaction products and mechanism of action / G. H. Lorimer, T. J. Andrews, N. E. Tolbert // Biochemistry. 1973. - V. 12. - P. 18- 23.

180. Lorimer G.H., Andrews T.J. Plant photorespiration an inevitable conseguence of the existence of an oxygen atmosphere / G. H. Lorimer, T. J. Andrews // Nature. 1973. - V. 243. - P. 359- 360.

181. Lowry О. H. Protein measurement with the Folin phenol reagent / О. H. Lowry// Arch. Biochem. Biophys. 1951. - V. 193. - P. 269-280.

182. Ludwig-МйИег J. Indole-3-butyric acid in plant growth and development / J. Ludwig-Miiller // Plant Growth Regulaton. 2000. - V. 32. - P. 219-230.

183. Lyons J. M. Chilling injury in plants / J. M. Lyons // Annu. Rev. Plant Physiol. 1973. - V. 24. - P. 445.

184. McFadden В. A. Isocitrate lyase / B. A. McFadden // Methods Enzymol. -1969.-V. 13.-P. 163-170.

185. McNew J. A. The targetting and assembly of peroxisomal proteins, some old rules do not apply / J. A. McNew, J. M. Goodman // Trends in Biochemical Sciences. 1996. - V. 21. - P. 54-58.

186. Mitev T. Z. Effect of salinity on the syntesis of Ribulose-1.5-bisfosfate carboxylase/oxygenase in barley leaves / T. Z. Mitev, N. Z. Zhelev, L. P. Popova // J. Plant Physiol. 1992. - V. 140, № 1. - P. 92-96.

187. Monteith J. L. Reassessment of maximum growth rates for Сз and C4 crops/ Monteith J. L. // Expl. Agric. 1978. - V. 14. - P. 1-5.

188. Munns R. Na+, K+ and СГ in xillem sap flowing to shoots of NaCI treated barley / Munns R., Passioura J. // J. Exp. Bot. 1986. - V. 168, №3. - P. 1032-1042.

189. Ni W. Purification and characterization of cytosolic isicitrate lyase dehydrogenase from Pisum sativum / W. Ni, E. F. Robertson, H. C. Reeves // Plant Physiol. 1987. - V.83. - P. 785-788.

190. Nishimura M. Purification and characterization of glycolate oxidase from pumpkin cotyledons / M. Nishimura at al. // Arch. Biochem. Diophys. 1983. - V. 222.-P. 397-402.

191. Niu X. Ion Homeostasis in NaCI stress Environments / X. Niu at al. // Plant Physiol. 1995. - V. 109. - P. 735-742.

192. Noctor G. Photorespiratory glycine enhances glutathione accumulation in both the chloroplastic and cytosolic compartments / G. Noctor at al. // J. of Experimental Botany. 1999. - V. 50. - P. 1157-1167.

193. Noctor G. Peroxide processing in photosynthesis, antioxidant coupling and redox signalling / G. Noctor, S. Veljovic-Jovanovic, С. H. Foyer // Philosophical Transactions of the Royal Society. London, 2000. - P. 14651475.

194. О' Kane D. Chilling, oxidative stress and antioxidant responses in Arabidopsis thaliana callus / D. O' Kane at al. // Planta. 1996. - V. 198, №3. -P. 371-377.

195. Omran R. G. Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate specific isocitrate dehydrogenase from a higher plant. Isolation and characterization / R. G. Omran, D. T. Dennis // Plant Physiology. - 1971. - V. 47. - P. 43-47

196. Osmond C.B. Photorespiration during C4 photosynthesis / С. B. Osmond, B. Harris // Biochem Biophys Acta. 1971. - V. 234. - P. 270-272.

197. Pace С. M. Oxidation-regulation properties of glycokate oxydase // Flavins and flavoproteins / С. Pace, M. Stankovich // Proc. 8th Int. Symp., Berlin, July 1984. Berlin, 1984. - P. 565-568.

198. Popov V.N. Glycolate oxidase isoforms are distributed between the bundle sheath and mesophill tissues of maize leaves / V.N. Popov, E.A. Dmitrieva, A.T. Eprinzev // J. Plant Physiol. 2003. - V. 160. - P. 851-857.

199. Enhanced desiccation survival by engeneering osmolyte biosynthesis in plants / E. T. Palva at al. // Planta. 1996. - P. 171 - 175.

200. Peterson R. B. Regulation of glycine decarboxylase and L-serine hydroxymethyltransferase activities by glyoxylate in tobacco leaf mitochondrial preparations / R. B. Peterson // Plant Physiology. 1982. - V. 70. - P. 61-66.

201. Prakash L. Interactive effect of NaCl salinity and putrescine on shoot growth and activity of IAA oxidase, invertase and amilase in rice / L. Prakash, G. Pratapasenan // Biochem. And Physiol. Planz. 1989. - V. 184, № 132. - P. 69-78.

202. Raghawendra A. S. // Photosynthetica. 1980. - V. 14. - P. 271.

203. Raghawendra A. S. Participation of mitochondrial metabolism in photorespiration reconstituted system of peroxisomes and mitochondria from spinach leaves / A. S. Raghawendra, S. Reumann, H. W. Heldt / Plant Physiology. - 1998. - V. 116. - P. 1333-1337.

204. Ramagopal S. Protein synthesis in maize callus exposed to NaCl and mannitol / S. Ramagopal // Plant and Cell Rept. 1986 . - V.5. - P. 430 - 434.

205. Rathnam С. M:, Ghollet R. CO2 donation by malate and aspartate reduces photorespiration in Panicum milioides, a C3/C4 intermediate species// Biochem. Biophys. Res. Commun. 1978. - V.85. - P. 801 - 808.

206. Richmond T. A. A defect in В oxidation causes abnormal inflorescence development in Arabidopsis / T. A. Richmond, A. B. Bleeker // The Plant Cell; - 1999. - V. 11. - P. 1911-1923;

207. Robinson S. P. Transport of glycerate across the envelope membrane of isolated spinach chloroplasts / S. P. Robinson // Plant Physiology. 1982. - V. 70.-P. 1032-1038.

208. Roch-Bejerano N., Lius S. H. Glycolate oxydase content of microbodies as affected by nitrate / N. Roch-Bejerano, S. H. Lius // Plant Physiol. 1973. — VoL 55, N 2.-P. 270-272.

209. Salin M.L. Changes of photoraspiratory active with leaf alg / Salin M.L., Norman P. H. // Plant Physiol. 1971. - V.48, №2. - P. 146-149.

210. Sanjay K. Signal. Interrelationship between salt and light stress on primary processes of photosynthesis / Sanjay K. at al. // J. Plant Physiol: —1992. V. 138,№ 1.-P. 46-51.

211. Savitch L. V., Gray G. R., Huner N. P. A. Feedback-limited Photosynthesis and Regulation of Sucrose-Starch Accumulation during Cold Acclimation and1.w Temperature Stress in a Spring and Winter Wheat// Planta. - 1997/ - V. 201/-P. 18-26.

212. Schafer L. Photoinactivation and protection of glycolate oxidase in vitro and in leaves / L. Schafer, J. Feierabend // Zeitschrift fur Naturforschung. -2000.-C. 55.-P. 361-372.

213. Shitole M. G., Joshi G. V. Effect of sodium chloride on the balance between Сз and C4 carbon fixation pathways and growth // Photosynthetica. 1984. - V. 18,№ 3. - P. 377-384.

214. Siedow J. N. The active site of the cyanide resistant oxidase from plant mitochondria contains a binuclear iron center / J. N. Siedow, A. L. Umbrach, A. L. Moore // FEBS Letters. - 1995. - V. 362, №1. - P. 10-14.

215. Singh P. Effect of photosynthesis on dark mitochondria respiration in green cells / Singh P., Naik M. S. // FEBS Lett. 1984. - V. 165, № 2. - P. 145 -150.

216. Soldatini G.F. Changes of glycolate oxydase activity with leaf age in Zea mays L. // Z. Pflanzenphysiol. 1979. - V.94,N5. - P.267-271.

217. Ting I.P. Crassullacia acid metabolism /1. P. Ting // Ann. Rev. Plant Physiol. 1977. - V. 36. - P. 595-622.

218. Ting I. P Induction of acid metabolism in Portulacaria afra / I. P. Ting, Z. Hanscom // Plant Physiol. 1977b. - V.59. - P. 511-514.

219. Tolbert N. E. Products of the oxidation of glycollic acid and L lactat acid by enzymes from tobacco leaves. / Tolbert N. E., Clagget С. O. And Burris R. H. // J. Biol. Chem. - 1949. - V. 181. - P. 905 - 914.

220. Tolbert N. E. Glycolate biosynthesis. Current topics in cellular regulation. // N. Y., Acad. Press. 1973. -V.7. - P. 21 -49.

221. Tolbert N. E. Asurvey of plants for leaf peroxisomes / Tolbert N. E, Jamazaki R.K. //Plant Physiology. 1969. -V.44, №1. - P. 135.

222. Tolbert N.E. Photorespiration // The Biochemistry of plants. A Comprehensive Treatise / Eds. Stumpf P.K. Vol. 2. N.Y.: Acad. Press. 1980. -P. 487-523.

223. Tolbert N.E. The oxydative photosynthesic carbon cycle and peroxysomal glycolate metabolism // Nitrogen fixation and CO2 metabolism / Eds. Ludden P.W., Burris J.E. Elsevier. 1985. - P. 333 - 341.

224. Thomson C.B. Glycolat metabolism photsinthesizingtissue // Thomson C.B. Whitingham C. // Biochemistry et biophys. acta. 1968. - V.153, №1. P.260.

225. Torres- Schumann S., Godey J. A., Pozo D., Pintor-Toto J. A. Salt induced TAS-24 protein is highly phosphorylated in vivo// J. Plant Physiol. 1991. - V. 139,№ 1. - P. 115-118.

226. Tsugeki R. Cloning and sequencing of cDNA for glycolate oxidase from cotyledons and northern blot analysis / R. Tsugeki et al. // Plant Cell Physiol. -1993. Jan; 34(1): 51-7.

227. Yeo A. R. Molecular biology of salt tolerance in the context of whole plant physiology //Journal of Experimental Botany. - 1998. - V. 49, №32. - P. 915 -929.

228. Yokota A. Glycolate dehydrogenase and glycolate metabolism. In: Stabenau H. (Ed.), Phylogenetic Changes in Peroxisomes of Algae. Phylogeny of Plant Peroxisomes, University of Oldenburg. 1992. - P. 92-105.

229. Yun D. Y. Stress proteins on the yeast cell surface determine resisstance to osmotin, a plant antifungal protein / Yun D. - Y. at al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Plant Biology. - 1997. - V. 94. - P. 7082 - 7087.

230. Vanni P. Stadies on isocytrate lyase isolated from Lupinus cotyledons / Vanni P. at al. // Can. J. Biochem. 1979. - V. 57. - P. 1131 - 1137.

231. Wagner A. M., Krab K. The alternative respiration pathway in plants: role and regulation. // Physiol. Plant. 1995. -V. 368,№2. - P. 339 - 342.

232. Wagner A. M. Alternative oxidase: its possible role / A. M. Wagner, A. Moore // Bioscience Reports. 1997. - V. 17. - P. 319-333.

233. Walker G. H. Izawa S. Photosynthetic electron transport in isolated maize bundle sheath cells. // Plant Physiol. 1979. - V. 63. - P. 133 - 138.

234. Wang J. Overexpression of an Arabidopsis peroxisomal ascorbate peroxidase gene in tobacco increases protection against oxidative stress / J. Wang, H. Zhang, R. D. Allen // Plant and Cell Physiology. 1999. - V. 40. - P. 725-732.

235. Wang W. J., Huang J. Q., Yang C., Huang J.J., Li M. Q. The recognition of glycolate oxidase apoprotein with flavin analogs in higher plants// Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai) 2004 36(4): 290 6

236. Weretilnic E. Betaine aldehyde dehydrogenase: a salt inducible enzyme in spinach and sugar beet / E. Weretilnic, K. F. Cue, A. D. Hanson // Ibid. (Suppl.). - 1989. - V. 84, №4. - Abstr. № 356.

237. Whittington J. Salinity induced malate accumulation in Chara / J. Whittington, F. A.Smith // J. Exp. Bot. - 1992. - V. 43, № 25. - P. 837 - 842.

238. Williams E., Cregeen D., Rumsby G. Identification and expression of a cDNA for human glycolate oxidase///Biochim Biophys Acta. 2000 78

239. Wingler A. Regulation of leaf senescence by cytokinin, sugars and light-effects on NADH- dependent hydroxypyruvate reductase / A. Wingler at al.'// Plant Physiology. 1999. - V. 116. - P. 518-526.

240. Wingler A. Photorespiratory metabolism of glyoxylate and formate in glycine-accumulating mutants of barley and Amaranthus edulis / A. Wingler, P. J. Lea, R. C. Leegood // Planta. 1999. - V. 207. - P. 518-526.

241. Wingler A. Photorespiration: metabolic pathways and their role in stress protection // Philosophical Transactions os the Rohal Society, London. 2000. -V. 355.-P. 1517-1529.

242. Winter K. Intracellular localization of enzymes of carbon metabolism in Mesembryanthemum crystallinum exhibiting Сз photosynthetic characteristics or performing crassulacean acid metabolism/ Winter K. at al.// Plant Physiol. -1982.-V. 69.-P. 300-307.

243. Woo E. J. Germin is a manganese containing homohexamer with oxalate oxidase and superoxide dismutase activities / E. J. Woo at al. // Nature Structural Biology. 2000. - V. 7. - P. 1036-1040.

244. Wullschleger S. D. Evidence for light dependet recycling of respired carbon dioxide by the cotto fruit / S. D. Wullschleger at al. // Plant Physiol. -1991. - Vol. 97, № 2. - P. 574 - 579.

245. Zelitch I. The photooxidation of glyoxilate by envelop free spinach chloroplasts and its relation to photorespiration. "Arch. Biochem. Biophys." . - 1972. - V. 150.-P. 698-707.

246. Zelitch J. Oxidation and reduction of glycolic and glioczalic acids in plants / Zelitch J. Ochoa S. // Biol.Chem. 1977. - V. 201. №2ю - P.707.

247. Zelitch I. Synthesis of glycolate from pyruvate via isocitrate lyase by tobacco leaves in light. / Zelitch I. // Plant Physiol. 1988. V. 86. - P. 463 -468.

248. Zelitch I. Control of plant productivity by regulation of photorespiration. // Bioscience. 1992. - V. 42. - P. 510 - 516.

Информация о работе

Ивентьев, Александр Николаевич
кандидата биологических наук
Воронеж, 2005
ВАК 03.00.12

Диссертация

Физико-химические и регуляторные свойства изоформ гликолатоксидазы из C4-растений - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы