Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы"

На правах рукописи

КАШИНА ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОСФОРООРГАНИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕЛАФЕНА НА РОСТ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ КЛЕТОК ХЛОРЕЛЛЫ

03.00.12 - физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Казань-2004

Работа выполнена в лаборатории регуляции клеточного окисления Казанского института биохимии и биофизики Казанского научного центра Российской академии наук.

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Нина Леонидовна Лосева

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Владимир Иванович Чиков

доктор биологических наук, профессор Валерий Петрович Беденко

Ведущая организация:

Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия

Защита состоится «23» ^бКО^Л 2004 г. в /О час на заседании диссертационного совета К 002.005.01 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук при Казанском институте биохимии и биофизики КазНЦ РАН (420111, г. Казань, а/я 30, ул. Лобачевского, 2/31).

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной библиотеке Казанского научного центра РАН.

Автореферат разослан

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

А.Б. Иванова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В течение последних нескольких десятилетий большое внимание уделяется изучению механизмов действия природных фитогормонов и их синтетических аналогов (Полевой, 1982; Кефели, 1984; Шевелуха, 1992; Hall, 2001; Кулаева, Кузнецов, 2002). В настоящее время достигнуты большие успехи в понимании метаболизма фитогормонов и в выяснении молекулярного механизма их регуляторного действия (Полевой, 1982; Кулаева, Кузнецов, 2002). Однако существует ряд трудностей по применению фитогормонов в растениеводстве, так как получение и очистка от примесей являются дорогостоящими процессами, что делает экономически невыгодным их использование в практике. Кроме того, как правило, они не стойки и легко разрушаются под действием различных факторов, что снижает их биологическую активность.

Идея использования соединений подобных фитогормонам в качестве регуляторов роста привела к массовому поиску синтетических препаратов аналогичного действия, использование которых в ничтожно малых концентрациях активировало бы запуск физиолого-генетических программ, приводящих к интенсификации важнейших физиологических процессов, и обеспечивало бы повышение урожайности, улучшение товарного качества продукции. С другой стороны, эти физиологически активные соединения должны обладать быть безопасными для здоровья человека и окружающей среды. В связи с этим поиск высокоэффективных нетоксичных соединений и исследование их в качестве регуляторов роста весьма актуален.

Цель и задачи исследования. Целью работы явилось изучение действия фосфороорганического препарата мелафена, синтезированного в Институте органической и физической химии (г. Казань), ,на рост и энергетические процессы одноклеточной водоросли Chlorella vulgaris, которая широко используется для тестирования влияния на растительный организм различных химических и физических воздействий.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1.Выявить зависимость роста культуры клеток хлореллы от концентрации мелафена.

2.Исследовать влияние мелафена на энергетические процессы клетки - фотосинтез и дыхание.

З.Определить влияние мелафена на интегральный показатель

энергетического состояния клеток хлореллы - С! ОрвЦ^Цй^й!

БИБЛИОТЕКА

атпгшттшЛ iVlMjmiUI

■ОТЕКА I

0# 900 х/ í^J

4.Исследовать действие мелафена на синтез белков клеток хлореллы.

5.Провести сравнительную оценку эффективности влияния мелафена-и фитогормона кинетина на рост и энергетические процессы суспензионных клеток Chlorella vulgaris.

б.Оценить эффективность действия мелафена в качестве регулятора

роста.

Научная новизна работы. Впервые выявлено, что мелафен в чрезвычайно малых концентрациях оказывает

стимулирующее действие на рост и развитие клеток Chlorella vulgaris, сравнимое с влиянием на рост АТФ в регуляторной концентрации Обнаружено положительное влияние мелафена на скорость фотосинтеза, дыхания, выделения метаболического тепла как показателя энергетического статуса клеток. Выявлено положительное влияние мелафена на синтез белков. Показано, что мелафен,

подобно природным фитогормонам, обладает полифункциональным действием в низких концентрациях на растительные клетки. По спектру действия данный препарат имеет наибольшее сходство с кинетином.

Практическая значимость работы. Изучение действия новых физиологически активных соединений, которые по своим свойствам были аналогами природных фитогормонов, представляет интерес для растениеводства и биотехнологии при решении задач, связанных с повышением продуктивности, качества и адаптивного потенциала сельскохозяйственных растений.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на итоговых конференциях КИББ КНЦ РАН (1999), КГУ (1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002,2003,2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Объем текста составляет 108 страниц машинописного текста; содержит 17 рисунков и 2 таблицы. Список литературы включает 231 источник, из них 108 иностранных.

t • i

| - х»ь -ic-

-л- >—. ______ -.

I. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве объекта использовали одноклеточную водоросль Chlorella vulgaris. Этот одноклеточный организм имеет хорошо сформированные органоиды, подобно высшим растениям. Детально изучены структурно-функциональные, генетические особенности клеток хлореллы и их чувствительность к химическим и физическим воздействиям.

Хлореллу выращивали в культуральных сосудах в условиях равномерной культуры в среде Тамийя (pH 6,8-7,2; KNO3, КН2РО4, MgS04 х7Н20, FeS04x7H20) (Tamiya et al., 1953) при температуре 30°С и барботировании воздухом, содержащим 3% СО2. Освещенность на поверхности сосудов, обращенных к лампам дневного света, составляла 10 тыс. люкс, фотопериод -12 ч.

Для измерения плотности суспензии клеток хлореллы использовали концентрационный фотоколориметр (КФК-2МП). Длина волны - 670 нм, толщина кюветы - 1 мм. Расчет сухого веса производили по калибровочным кривым, исходя из плотности отобранного объема хлореллы.

Скорость фотосинтеза и дыхания измеряли полярографическим методом, используя полярограф ОН-105 (Radelkis, Budapest). Данный метод изучения основан на амперометрическом определении поглощенного / выделенного кислорода. По углу наклона полярографических кривых можно рассчитать количество поглощенного кислорода в единицу времени, то есть скорость дыхания, или количество выделенного кислорода, то есть скорость фотосинтеза изучаемых объектов (Зеленский. 1986).

Скорость теплопродукции измеряли с помощью шведского калориметра LKB-2277-201, который относится к типу тепло проводящих калориметров Тиана-Кальве. Действие его основано на измерении величины интегрального потока, идущего от ампулы с исследуемым объектом через дифференциально включенные термобатареи к блоку калориметра. Чувствительность блока - 0,15 мВ.

В работе были использованы ряд ингибиторов. Антимицин A -специфический ингибитор 3-го сегмента электрон-транспортной цепи митохондрий, участвующего в переносе электронов от цитохрома b к цитохромоксидазному комплексу. Циклогексимид угнетает синтез «структурного» белка в тилакоидных мембранах цитоплазменных структур, а также синтез таких белков, как ферродоксин-НАДФ-редуктаза,

цитохромы /и b. Хлорамфеникол угнетает синтез белка в хлоропластах и митохондриях на 70S рибосомах.

Фитогормон кинетин (CjoHiNsO), обладает способностью индуцировать митозы и деление клеток, усиливает синтез белка, задерживает старение организма (Кулаева, Клячко, 1965). Мелафен -синтетический регулятор роста - меламиновая соль бис (оксиметил) фосфиновой кислоты. Мелафен синтезирован в Институте органической и физической химии им. А.Э. Арбузова (г. Казань) (Фаттахов и др., 2000). Мелафен малотоксичен для теплокровных; его мг/кг для

мышей.

Формула мелафена:

АТФ - адеиозии трифосфат - в регуляториой концентрации

(З-Ю^М).

Достоверность данных рассчитывали на основании критерия Стьюдента.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 2.1. Влияние мелафена на скорость роста клеток хлореллы

Одним из наиболее чувствительных процессов в интегральном ответе растительных организмов на любые воздействия является рост. В первую очередь необходимо было выявить концентрационную зависимость роста клеток хлореллы при действии препарата Испытывали действие мелафена в широком диапазоне концентраций от З'КГ6 до

3-10-'°М.

Как видно из рис.1, мелафен наиболее эффективно влиял на рост культуры водоросли в концентрации 3-Ю"8 и 3-10_9М. Препарат в концентрации З-КГ^М оказывал ингибирующее действие на рост суспензии, а в концентрации наблюдалось небольшое увеличение

скорости роста по сравнению с контролем. В дальнейшей работе использовались, в основном,

концентрации мелафена.

Интересен тот факт, что ростстимулирующая активность мелафена была сравнима с действием АТФ в концентрации 3-10"®М (рис. 2). Как видно из рисунка, скорости роста клеток хлореллы были близки в вариантах с мелафеном (З-Ю"8 и 3-10"9М) и АТФ (З-КГ'М). Это дает основание предположить, что фосфиновая группа молекулы мелафена, обладающая высокой активностью, действует подобно фосфатной группе АТФ, используемого в регуляторной концентрации (З-КТ^М) при контакте с внешней мембраной растительной клетки, и усиливает сигналы к росту и делению, о чем можно судить из экспериментальных данных (рис. 1и 2).

Млнкл/ю

-1-1-1-1-1-1-1 I-1-1-1 I,

0 4 8 12 16 20 24

Время, часы

Рис. 1. Скорость роста клеток хлореллы при действии мелафена: 1- кошроль; 2 - мелафен (З'Ю"6 М); 3 - мелафен (3-Ю4 М); 4 - мелафен (З-Ю-'М); 5 - мелафен (3-Ю'10М).

2.2. Действие мелафена на скорость выделения кислорода клетками суспензии хлореллы

Рост является энергозависимым процессом и требует значительных затрат энергии (Петров, 1975; Семихатова, Чиркова, 2001). В связи с этим было логично изучить действие мелафена на скорость энергетических процессов. На рис. 3 показано изменение скорости фотосинтеза при действии мелафена Как видно из рисунка,

мелафен оказывал существенное позитивное влияние на интенсивность фотосинтеза, измеренного по выделению кислорода. Необходимо

Млн га/ил

Рис. 2. Скорость роста клеток хлореллы при действии мелафена и АТФ: 1- контроль; 2 - АТФ (3-10'9М); 3 - мелафен (3-10"8М); 4 - мелафен (3-10"9М).

Рис. 3. Скорость фотосинтеза хлореллы при действии мелафена и АТФ: 1 - контроль; 2 ■ мелафен (3-10"9М); 3 - АТФ (3-10"9М).

отметить и то, что эффект стимуляции скорости фотосинтеза сохранялся в течение длительного времени, практически, в течение всего онтогенетического развития клеток водоросли. Хотелось бы акцентировать внимание, что абсолютные значения скорости выделения кислорода были практически аналогичны у вариантов с добавлением в суспензию хлореллы мелафена и АТФ (рис. 3). Дополнительная энергия, образующая при действии мелафена, улучшала энергетический статус клеток хлореллы и, как следствие, положительно повлияла на рост суспензионной культуры клеток. Результаты этих экспериментов в определенной степени подтверждают инициирующую роль фосфиновой группы молекулы мелафена в увеличении скорости фотосинтеза у клеток водоросли.

2.3. Изменение пигментного состава клеток хлореллы при действии регулятора роста мелафена

Интенсивность фотосинтеза, в определенной степени, коррелирует с количественным составом пигментов. Как видно из табл. 1, обработка мелафеном повышала содержание хлорофиллов а и Ь у хлореллы. Необходимо отметить, что стимуляция на 15-20% была стабильной, что коррелирует с увеличением скорости фотосинтеза.

Таблица 1

Количественный состав хлорафиллов клеток хлореллы

Варианта Хлорофилл а Хлорофилл Ь Хлорофилл а + хлорофилл А

Контроль, мг/г сух. веса 0,2543 0,0589 0,3131

Мелафен (3-10"9М), мг/г сух. веса 0,2992 0,0681 0,3673

%, от контроля 117,7 115,6 117,3

2.4. Влияние мелафена на скорость поглощения кислорода одноклеточной водорослью

Дыхание, как известно, является основным источником энергии для протекающих процессов жизнедеятельности растений. В связи с этим значительный интерес представляло изучение влияния мелафена на скорость дыхания клеток хлореллы. На рис. 4 представлены данные о скорости поглощения кислорода растительными клетками. Наблюдалась четкая стимуляция скорости дыхания хлореллы при действии мелафена по

сравнению с контролем. Степень стимуляции поглощения кислорода зависела от концентрации мелафена. Стимулирующий эффект скорости дыхания хлореллы был значительно выше при действии мелафена в концентрации З-КГ'М по сравнению с влиянием мелафена в концентрации З-Ю-'М.

По-видимому, мелафен может влиять на активность работы дыхательной ЭТЦ. Такое предположение основывается на результатах экспериментов с действием мелафена и антимицина А на скорость

Мл Сумгсух. веаа/члс

Рис. 4. Скорость дыхания клеток хлореллы при действии мелафена: 1 - контроль; 2 - мелафен (3-10'8М); 3 - мелафен(3,10"9М).

поглощения кислорода (рис. 5). Как видно из рисунка, при совместном действии мелафена и антимицина А происходило подавление скорости дыхания, стимулированного действием только одного мелафена в концентрации у клеток хлореллы. Это результат является

доказательством, что мелафен влияет на митохондриальное дыхание.

2.5. Изменение скорости теплопродукции клеток хлореллы под влиянием мелафена

Следующая серия экспериментов была связана с измерением скорости теплопродукции клеток хлореллы при действии мелафена в концентрациях (310% и з-ю-'м). Выделение метаболического тепла является интегральным показателем физиологического состояния

растительной клетки, так как отражает все изменения, связанные с анаболическими и катаболическими процессами в ней. Именно скорость

Мл О] /нг сух. веса/час

0.12-1-1-Г-1-1-1-1-1-1-1—1-1

0 2 4 6 8 10 12

Время, часы

Рис. 5. Скорость дыхания клеток хлореллы при действии мелафена и антимицина А: 1 - контроль; 2 - мелафен (3-10"9М); 3 -антимицин А (1-10"5М); 4 - мелафен (3-10"9М) + антимицин А(1-10"5М).

теплопродукции характеризует эффективность использования энергии, являясь мерой потери энергии тканями. Одним из критериев организма является его термограмма, которая может служить, по мнению Э. Кальве и А. Прата, «прекрасным численным выражением суммарной функциональной активности живой системы» (Кальве, Прат, 1963). Исходя из того, что мелафен оказал способствовал существенному увеличению скорости роста, фотосинтеза и дыхания хлореллы, можно было предположить, что скорость теплопродукции в опытном варианте будет выше контрольной. Результаты экспериментов подтвердили данное предположение. -

На рис. 6 показано изменение скорости теплопродукции суспензии хлореллы при добавлении в среду её выращивания мелафена в различной концентрации Как видно из рисунка, скорость

тепловыделения в вариантах с мелафеном была выше контрольного значения и зависела от концентрации мелафена. Таким образом, можно говорить о позитивном влиянии мелафена на энергетический баланс растительной клетки.

ДСЗ, Дж /мг су*. веса/час 0,5]

Время, часы

Рис. 6. Скорость теплопродукции суспензии хлореллы при действии мелафена: 1 - контроль; 2 - мелафен (З-Ю^М); 3 - мелафен (3-Ю*9М).

2.6. Исследование влияние мелафена на синтез белка клетками хлореллы

Целью следующего этапа работы было исследование влияния мелафена на синтез белка клетками хлореллы. В работе были использованы ингибиторы белкового синтеза - циклогексимид и хлорамфеникол. На рис. 7 представлены результаты действия мелафена и циклогексимида на скорость роста хлореллы.

Циклогексимид в концентрации 10"3М резко снижал скорость роста крьтуры. Если ингибитор добавлялся к суспензии хлореллы одновременно с мелафеном (З-Ю'8^, то процесс роста почти полностью подавлялся. В то же время, рост клеток контрольного варианта подавлялся в меньшей степени при добавлении в среду выращивания одного ингибитора. Подобные данные были получены на высечках листьев проростков фасоли; автором (Кулаева, 1982) была показана активация роста клеток листа цитокинином. В работе сделано заключение, что этот эффект связан с новообразованием белка, поскольку при совместном действии фитогормона и циклогексимида стимуляция роста практически

отсутствовала. По аналогии с этой работой, можно было предположить положительное влияние мелафена на синтез бежа на 808 рибосомах.

I I I I I I I I I ~Т I п

0 4 8 12 16 20 24

Время, часы

Рис.7. Скорость роста клеток хлореллы при действии мелафена и циклогексимида: 1 - контроль, 2 - мелафен (3-10"10 М); 3 - циклогексимид (МО'3); 4 - мелафен (3-10"'°M)f циклогексимид (МО 3).

В этой связи логично было провести серию экспериментов с хлорамфениколом, ингибирующим синтез бежа на 70S рибосомах. Как видно из рис. 8, где представлены данные о влиянии мелафена (3'10'1ОМ) и хлорамфеникола (Ю^М) на скорость роста суспензионных клеток, динамика этого процесса имела иной характер, чем при действии циклогексимида (10'3М). Рост культуры клеток под влиянием хлорамфеникола было почти одинаковым со значениями роста при совместном действии мелафена и ингибитора.

Эти данные позволяют предположить, что препарат влияет значительнее на синтез цитоплазматических белков.

Млн I-'—

1

120

4 3

100-

80

-1-)-1-1-р-1-)-р-р-1-1-1

0 4 а 12 16 20 24

Время, часы

Рис. 8. Рост хлореллы при действии мелафена и хлорамфеникола: 1 -контроль; 2 - мелафен (3-Ю"10 М); 3 - хлорамфеникол (МО"3 М); 4 - мелафен (3-Ю"10М) + хлорамфеникол (1-10'3М).

2.7. Сравнительное изучение влияния кинетика и мелафена на некоторые процессы жизнедеятельности растительных клеток

По спектру действия мелафен имеет наибольшее сходство с кинетином. Известно, что кинетин может стимулировать рост растений, влияя на клеточное деление путем сокращения времени прохождения клеточных циклов при его экзогенном добавлении в среду выращивания культуры.

Как отмечалось выше, мелафен также способен оказывать устойчивое стимулирующее влияние на скорость роста клеток хлореллы. Сравнимы ли стимулирующие эффекты кинетина и мелафена, оказываемые на рост клеток?

На рис. 9 представлены результаты влияния этих соединений на скорость роста суспензии водоросли. Как видно из графика, скорость роста клеток при действии мелафена (3-10"1ОМ) вполне сопоставима со скоростью их роста под влиянием кинетина (3,5-Ю"10^. Эти данные дают основание предполагать, что мелафен, как и кинетин, может влиять на скорость деления клеток.

12 16 ЗР 24 Время, часы

Рис. 9. Скорость роста хлореллы при действии мелафена и кинетина: 1 - контроль; 2 - мелафен (3-Ю',0М); 3 - кинетин (3,5-Ю"|0М).

Подобное сходство влияния кинетина и мелафена наблюдалось и в случае изменения интенсивности энергетических процессов. Результаты сравнительных опытов действия кинетина и мелафена на скорость поглощения кислорода растительными клетками представлены на рис. 10.

Наблюдалась ярко выраженная симуляция скорости дыхания при действии мелафена (3-Ю'10М). Степень стимуляции поглощения кислорода сопоставима с действием на этот процесс кинетина (3,5'10"1ОМ). Возможно, мелафен как и цитокинин (Кулаева, Кузнецов, 2002), оказывает влияние на скорость формирования митохондрий. Не исключено, что мелафен стимулирует активность ряда дыхательных ферментов ЭТЦ.

Интересны результаты исследований влияния синтетического регулятора роста мелафена на скорость фотосинтеза клеток хлореллы в сравнении с рассмотренным фитогормоном На рис. 11 просматривается аналогия ответных реакций растительных клеток хлореллы на действие кинетина и синтетического регулятора роста мелафена. Можно отметить, что не только однонаправленность, то есть стимуляция скорости выделения кислорода клетками при действии этих соединений, но и её величины были практически одинаковыми, находясь в пределах ошибки опытов.

Рис. 11. Скорость фотосинтеза хлореллы при действии мелафена и кинетина: 1 - контроль; 2 - мелафен (3-10-10М); 3 - кинетин (3,5-10-10М).

Известен факт влияния кинетина на ускорение образования пигментов (PartЫer, 1979). В нашей работе также показано (табл. 1) увеличение содержания зеленых пигментов в клетках хлореллы на 15-20% при действии мелафена по сравнению с контролем. В случае с кинетином эффект был направлен на процессы накопления фотосинтетических

пигментов и белков тилакоидных мембран хлоропласте®. Безусловно, нельзя утверждать, что действие мелафена на скорость фотосинтеза и изменение содержания пигментов подобно действию кинетина. Но, можно говорить об активизации мелафеном процесса дифференциации хлоропластов (ускорении в них образования ламелл и гран), что быстрее приводит к окончательному развитию мембранной системы хлоропластов, и, в итоге, к стимуляции процесса фотосинтеза.

В целом, на основании полученных результатов можно заключить, что мелафен участвует в регуляции многих физиологических процессов у растений, являясь аналогом фитогормонов. В пользу этого предположения свидетельствуют данные об однонаправленности действия природного фитогормона кинетина и синтетического препарата мелафена на растительную клетку.

2.8. Влияние мелафена на состояние мембран клеток хлореллы

Образование активных форм кислорода является одним из первичных ответов клетки на действие различных химических и физических факторов. Активная система генерации кислородных радикалов - система супероксид анион радикала - локализована на

Рис. 12. Образование супероксид анион радикала при действии мелафена (3-10"1ОМ).

поверхности растительных клеток (в плазматической мембране и клеточной стенке). На рис. 12 представлены результаты влияния мелафена в концентрации на образование супероксид анион радикала

клетками хлореллы. Наблюдалось сравнительно небольшое, но

достоверное увеличение супероксид анион радикала в опытном варианте по сравнению с контролем.

Во многих работах (Скулачев, 1989; Мерзляк, 1999; Bolwell, 1999) отмечается, что образование различных форм активного кислорода играет значительную роль не только в повреждении, но и выполняет важнейшие функции активизации физиологических процессов у растений. Супероксид анион радикал может выступать в качестве сигнальной молекулы, контролирующей важные регуляторные механизмы и физиологические ответы растительных клеток.

Убедительным доказательством влияния мелафена на функциональное состояние мембран клеток растений являются результаты экспериментов, проведенных в Московском институте биохимической физики в 2003 г. (данные не опубликованы). С помощью ЭПР-метода оценивалась микровязкость липидной фазы эритроцитных мембран. Было показано, что введение малых доз мелафена в среду инкубации приводит к изменению микровязкости липидной компоненты мембраны эритроцитов т vitro.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные экспериментальные данные на культуре одноклеточной водоросли хлореллы позволяют заключить, что фосфороорганическое соединение мелафен обладает высокой физиологической активностью, сравнимой с активностью АТФ в регуляторной концентрации и природных фитогормонов. По спектру действия мелафен имеет наибольшее сходство с кинетином. Анализ данных влияния мелафена и кинетина на рост и развитие, энергетические процессы, синтез белков клеток хлореллы показал стимуляцию этих процессов; при этом величины активации были практически одинаковыми.

Выяснение влияния мелафена на рост клеток хлореллы продемонстрировало, что он обусловлен, с одной стороны, активацией энергетических процессов, в частности, дыхания и фотосинтеза. При этом увеличивалась и общая скорость теплопродукции, характеризующая эффективность использования энергии клеткой. С другой стороны, мелафен вызывал некоторую активацию синтеза белка.

Вероятнее всего, инициирующая роль принадлежит активной фосфиновой группе мелафена, которая при контакте с внешней мембраной растительной клетки оказывает влияние на функциональное состояние мембран, что может являться триггером запуска физиолого-генетических программ.

ВЫВОДЫ

1. Изучение динамики влияния мелафена (в течение 24 ч) показало, что мелафен в сверхнизких концентрациях повышает (на 30-35%) плотность суспензии клеток хлореллы; это может свидетельствовать о ростстимулирующей активности препарата, сравнимой с действием АТФ в концентрации З'Ю'М.

2. Обнаружено сопоставимое мелафен- и АТФ-индуцированное повышение интенсивности фотосинтеза клеток хлореллы: под влиянием обоих веществ скорость выделения кислорода увеличивается (на 2025%) по сравнению с контрольным вариантом при исследуемых концентрациях.

3. Показано увеличение скорости поглощения кислорода (на 10-15%) под влиянием мелафена в концентрации

З'КГ'М.

4. Установлено, что скорость теплопродукции при действии мелафена превышает контрольное значение, свидетельствуя о большей эффективности использования энергии растительной клеткой.

5. Исследование действия мелафена (3,10"1°М) на синтез белков выявило некоторую активацию синтеза белков клетками хлореллы.

6. Сравнительный анализ влияния мелафена и кинетина на рост и энергетические характеристики (фотосинтез и дыхание) культуры клеток хлореллы показал сходство ответных реакций; это позволяет рассматривать исследуемый регулятор роста как физиологический аналог фитогормонов.

7. Результаты проведенных исследований позволяют заключить, что фосфороорганический препарат мелафен, обладая высокой физиологической активностью в сверхнизких концентрациях и полифункциональным действием, может быть использован в качестве эффективного регулятора роста растений.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Возделывание сои и пути повышения ее урожайности / Л.П. Хохлова, Н.М. Матвеева, ОА Кашина, И.А. Броздыко // 75 лет агрономическому факультету КСХИ: Тезисы докл. - Казань, 1994. - С. 22-23.

2. Хлофлорам - эффективный регулятор ростовых процессов и продуктивности технических и зерновых культур / Н.М. Матвеева, Л.П. Хохлова, В.Н. Фомин и др. // Регуляторы роста и развития растений: Тезисы докл. - Москва, 1995. - С. 163-164.

3. Alyabyev, A.Yu. Photomictocalorimetric investigation of cyclic photophosphorylation of Chlorella cells / Alyabyev A.Yu., Loseva NX., Kashina O.A. // Abstr. Biochemica et Biophysica Acta, 1996. - Vol. - P. 107.

4. The determination of the energy storage rate in plants / Alyabyev A.Yu., Loseva NX., Tribunskich V.I., Kashina O.A. // Plant Phisiol and Biochem.: Adstr. ofSpesial issue, -1996. - P.272.

5. Матвеева, Н.М. Эффективность применения различных способов обработки растений ярового ячменя картолином-2 и оксикарбамом в зависимости от погодных условий / Н.М. Матвеева, Л.П. Хохлова, О А. Кашина // Регуляторы роста и развития растений: Тезисы докл. -Москва, 1997. С.209.

6. Влияние нового регулятора роста фосфороорганической природы на энергетические процессы яровой пшеницы / А.Ю. Алябьев, Н.Л. Лосева, В.И. Трибунских и др. // Физико-химические основы физиологии растений и биотехнологии: Тез. докл. - Москва, 1997. С. 115.

7. Матвеева, Н.М. Эффективность применения различных способов обработки растений ярового ячменя картолином-2 и оксикарбамом в зависимости от погодных условий / Н.М. Матвеева, Л.П. Хохлова, О.А. Кашина// Агрохимия. -1997. - №7. - С. 86-93.

8. Артемьева, Г.М. Цитогенетическая активность эмистима и его влияние на продуктивность яровой пшеницы и люцерны / Г.М. Артемьева, Л.П. Хохлова, ОА. Кашина // Агрохимия. -1999. - №1. - С. 60-64.

9. Влияние синтетическиго регулятора роста на энергетический обмен клеток Chlorella IН.Л. Лосева, ОА Кашина, В.И. Трибунских, С.Г. Фаттахов // Регуляторы роста и развития растений: Тез. докл. -Москва, 1999. - С. 109.

10. Энергетический обмен клеток хлореллы при действии синтетического регулятора роста / ОА Кашина, В.И. Трибунских, С.Г. Фаттахов, Н.Л. Лосева // Физиология растений - наука III тысячелетия: Тез. докл. -Москва, 1999. - Т. 1.-С. 55.

11. Артемьева, Г.М. Экологическая безопасность и эффективность применения биосинтетических регуляторов роста растений / Г.М. Артемьева, О.А. Кашина, Л.П. Хохлова // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан: Тез. докл. - Казань, 2000. - С. 28.

12. Влияние мелафена на физиолого-биохимические процессы и урожайность некоторых злаковых культур / О.А Кашина, Н.Л. Лосева, А.Ю. Алябьев и др. // Регуляторы роста и развития растений в биотехнологиях: Тез. докл. -Москва, 2001. - С. 97.

13. Артемьева, Г.М. Оценка цитогенетической активности биологических регуляторов роста в растительных тест-системах / Г.М. Артемьева, ОА. Кашина, Л.П. Хохлова // Ферменты микроорганизмов: Тез. докл. -Казань, 2001.-С. 102-103.

14. Влияние регуляторов роста на продуктивность и физиологические показатели овощных культур / ОА. Тимофеева, Л.П. Хохлова, ОА. Кашина, Т.П. Якушенкова // Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса регионов России: Материалы Международной науч.-практ. конф. - Уфа, 2002. - Ч. 1. - С. 230-233.

15. Лосева, Н.Л. Скорость выделения тепла как возможный показатель адаптивности растительной клетки к условиям окружающей среды / Н.Л. Лосева, ОА Кашина, Г.Г. Рахимова // Физиология растений. -2003. -Т. 50, №3.-С. 455-458.

16. Действие регулятора роста мелафена на энергетические процессы растительной клетки / ОА Кашина, Н.Л. Лосева, В.И. Трибунских, С.Г. Фаттахов // Физиология растений и экология на рубеже веков: Материалы науч.-практ. конф. - Ярославль, 2003. - С. 206-208.

17. Лосева, Н.Л. Возможный механизм действия регулятора роста мелафена на физиологические процессы роста растительной клетки / Н.Л. Лосева, О.А Кашина, В.И. Трибунских // Физиология растений -основа фитобиотехнологии: Тез. докл. - Пенза, 2003. - С. 409-410.

18. Продуктивность и физиологические показатели овощных культур при действии регуляторов роста /О А. Тимофеева, Л. П. Хохлова, О А Кашина, Т.П. Якушенкова // Биотехнологии - на поля Татарстана: Труды науч.-практ. конф. - Казань, 2004. - С. 18-21.

Отпечатано в 000 «Печатный двор». Казань,ул. Журналистов, 1/16, оф.207 Тел.72-74-59,41-76-41,41-76-51. Лицензия ПД№ 7- 0215 от 01.11.01 ВыданаПоволжскиммежрегиональным территориальнымуправлениемМПТРРФ. Подписано в печать19.11.2004г. Усл. п.л 1,31. Заказ№К-2249. Тираж100экз. Формат 60x841/16. Бумага офсетная. Печать -ризография.

»2 63 5 7