Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

КАРБОАНГИДРАЗА И ПЕРВИЧНАЯ ФИКСАЦИЯ СО2 У РАЗЛИЧНЫХ ГЕНОТИПОВ ПШЕНИЦЫ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "КАРБОАНГИДРАЗА И ПЕРВИЧНАЯ ФИКСАЦИЯ СО2 У РАЗЛИЧНЫХ ГЕНОТИПОВ ПШЕНИЦЫ"

АКАДЕМИЯ ИАУН АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ ССР ИНСТИТУТ БОТАНИКИ им.в,Л.КОМАРОВА

На правах рукописи

ИДАЯТОВ РАФАИЛ Б А ХРАМ оглы

УДК 633.11:581,132:677.162.41

КАГБОАНГИДРАЗА И ПЕРВИЧ1АЯ ШСАЩЯ С02 У РАЗЛИЧИИ ГЕНОТИПОВ ПШЕНИЦЫ

03.00.12 - физиология растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологически* наук

Баку - 1909

Работа выполнена в лаборатории биохимии фотосинтеза отдела молекулярно-генетических основ продукционных процессов Института ботаники имени ВД.Комарова АН Азербайджанской ССР

Научный руководитель: академик АН Азерб. ССР, доктор биологическиг наук

.кандидат биологических наук . С.Р.ШАХВЕРДШ

Ведущая организация; Институт почвоведения к фотосинтеза АН СССР

Защита состоится 1990 года в JéÜ

часов на заседании специализированного совета К. 004.12.01 по присужден») ученой степени кандидата наук в Институте ботаники ми.В,J1.Комарова АН Азербайджанской ССР по адресу: 370073, Баку, Патацдартское шоссе, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института ботаники АН Азерб. ССР. „

Д.А.АЛИЕВ

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

И.Ы.МАГОМЕДОВ

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат биологических наук

Р.К.ДОШАДОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы, Фундаментальные задачи, стоящие перед растениеводством, тесно связаны с вопросами повышения продуктивности сельскохозяйственны* культур; решение их, прежде всего, зависит от глубины наших знаний относительно Механизмов продукционного процесса ристеций

Среди процессов, лежащих в основе высокой продуктивности растений, ведущая роль принадлежит фотосинтезу и это нашло свое отражение в теории фотосинтетической продуктивности Шичипорович, 1956; 1977; 1982), Однако, как показали чсследования, между фотосинтезом и урожайности) растения связь достаточно сложна/ выяснение которой требует дальнейшего, более глубокого изучения зависимости продуктивности растений различного происхождения от эффективности фотосинтеза. Большой интерес в этом отношении представляет изучение деятельности фотосинтетического аппарата разных по продуктивности сортов, созданных в процессе селекции, а также эвож>циокно различающихся форм растений. Хотя имеются работы, в которых отмечается отсутствие прямой корреляции мееду показателями Фотосинтеза к продуктивностью растений (Милторп, 1978; EvanзI Бипагопе, 1970) сравнительное исследование фотосинтетйческоЯ деятельности различных по продуктивности сортов показало, что новые Высокопродуктивные сорта обладают более высокой интенсивностью фотосинтеза (Кунаков, 1977; Алией, Каэкбекова, 1979; Быков, Зеленский, 1987), скоростью транспорта электронов, циклического и не циклического фото?осторнирования и имеют более мощные системы генерации восстановительного потенциала (Гавриленхо и др,, 1974; Володарский и др., 1980; Каэи-Секова и др., 1985). К сожалению, исследование процесса фотосинтеза в связи с продукционным процессом, в основном, проверилось на уровне первичных процессов поглощения и преобразования световой энергии (Алиев, Азиэов, 1977; Володарский и др., 1980; Сахарова и др., 1984), Но исследование особенности фотосинтетического метаболизма углерода и их ферментов в различных по продуктивности сортах представляет особую актуальность, поскольку эти показатели во многом определяют эффективность деятельности фотосинтетнческого аппарата. Особый г'Те ре с представляет исследование фермента карбоан-гидраэы, участвующего в подготовительных стадиях и регуляции процесса фотосинтеза у растений. Практическая не изученность карбоан-гидраэы однодольных растений и не ясность конкретных физиологических функций этого фермедая"у ощих дастррЯ> д< эту работу бо-

1 I 'л -•

ъ\ .^ЛИОТЕН

'СхС'З, г,кадэ-'Гц:.11.рЯ38В5

лее актуальной.

Цель и задачи исследования. Целью датой диссергаоиошой работы Йыпо комплексное исследование ферментов карСоамгидраш, ГСФ-карбоксилазм-оксигеказы (ГСФКО}, ФГО-карбокеилаэм, метаболизм углерода и транспорт» ассимилятов у генотипов пяениш, отлипяю-дихся по фотоеиктетичесии» признакам и урожайности в различных физиологических условиях. Исходя из цели рвбопг* бшги поставлен» следующие задачи:

I. В связи с практически не изученностью квр^сангидрвж/ однодольных растений выделить и исследовать свойства »того фермент« и» листьев пшеницы. -

Исследовать активности ферментов.карбоанги&раэы, Н>Ш) * ФЕЛ.карбоксилазы в онтогенезе флагоэдх листьев различных генотипов пшеницы.

3. Исследовать активности втюг ферментов в элементах колоса различных генотипов пшеницы.

4. Исследовать активности этик ферментов, метаболизм углероде и транспорт ассимилятов у различных генотипов пменида при искусственном нярушениидонорно-акпепторных отношений растений.

5. Исследовать ьлияние карСоангвдраян на активность НзФ-кар-бокснлязы in vitro

Научная новизна работы. Впервые проведено комплексное исследование активности карбоангилразы* ГБФКО,. ФШ-кар<5оксила», метаболизма углерода и транспорта асеимкяятов у различна генотипов твенинн, отличавшихся по фотосинтетическим признакам и урожайности в различных физиологических условиях. Выявлены особенности изменения этих показателей в' связи с формированием урока* у раапмгмг генотипов пвениш. Выделена, очинена и изучены свойства, карйоая-г ид разы из листьев пвенида. Получена определенная кн!*ормадня о 4и~ экологической роли карбоакгидрвзы у внстпте растений.

Практическая ценность работы. Получение я работе дмпше уг-убляот наш знания о механизмах и пут я* формирования Лесок о го урожая у пшеницы я могут бнть ислользовато в селекционно* рвЛоте по выведет« вы сок оурска йных сортов.

Апробация рябого. Основные положения диссертации доложены я обсуидеиы на: Всесоюзных симпозиум« "Селз»> метаболизме Углерода я азота при фотосинтезе" (Пумино, 1965}; "Элемент газообмена «ста и целого растения я их изменения в онтогенезе" (Пумино, 1985); Всесоовной межуниверситетской конференции "Биология ЖД6ТЯЯ* | нос* влеяпой 70-летш Белгаого Октября {Тбюиим, 1967); &ееву$лшкмяе- -

«оИ конференции молодых учвньт, посвяценной 70-летио ВЛКСЫ (Баку, 1968); семинарах института ботаники АН Азерб. ССР.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано ? работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литература, экспериментальной uacW, заключения, вмводов и списка цити-ДгемоЯ литератур. Работе изложена на -f?9 страницах мэлпюписного текста и содержит 5 таблиц,рисунков. Список литературы включает i43 отечественных, 1В2._ иностранны публикаций,

штшшы и метода ИССЩОВАНИЯ

В экспериментах исполъзов&хи листья ? дневных растений пшеницы сорта Сввнцщ* выраценннх в фактороетаттлс условиях (температура днем 22-2Ь°С, ночью 17-19°С, продолжительность фотопериода 12 чае) при оеа«цении лвмине сиентнымм лампами белого цвета -ИВ-40 ка среде Кнопа, а также различила генотипы лпеницм, вкраценнне на экспериментальной базе Азерб.КШ Земледелия, расположенной на Апмеронском полуострове. Для исследования были подобраны контрастные генотипы сдомой пюекивд, различающиеся по высоте растений, урожайности и другим хозяйственным и биологическим признакам: сорта твердой ime-mad Гарагылчыг-2 и Аз&матли - низкорослые, интенсивнее, с вертикальной ориентацией листьев и потенциальной урожайностью - 70-90 ц/га; Се вини и Серы бугда - высокорослые, экетенеишдае, с поникающим расположением листьев к урожайностьс - 30-35 ц/га; сорт мягкой пввнкцм сапзшз -63323 - ередкерослый, с мелким колосом, мелкими листьями и урожайностью - 30-35 ц/га. Все генотипы выращивали при оптимальном для каждого режиме минерального литания, который предусматривает внесение под интенсивные генотипы -Ндо, экстенсивны« - Нвд ка фоне P¡20^60* Фосфорные» калийные удобрения и 20Í авотник вносятся перед посевом, остальная часть азотных удобрений в вше подкормки ранней весной в фазе кущения (60 %) и колошэнм* (20 *>.

Для выделения и очистки карбоакгццравы листья гомогенизировали механическим дезинтегратором типа Мй? -302 в течение 2 мин. в 0,05 II т'ряс-Ш буфере, 1« 8,43, содержащем 0,0^1 Н ЭДГА, 0,01 Н дитиотрейтола и 0,01 М цаС1 (буфер А). На кажднЯ'гр«« листьев добавляли 10 мл буфере. Гомогенат отжинали через Двойнойелой полотна и центрифугировали Ю мяк. I000g,a затеи 30 мин. при SOOOg для удаление н«рвару»енмих клеток я их фрагментов. ОолучендаЙ таким способом ферментный экстракт подвергали дальнейшей оииетке.

Активность, карбоангидразьг определяли электрометрическим методом по начальному изменений рН' в процессе гидратации 00¿ (Ricltll

et al , 1964)

Определение белка в растворах производили по методу Лоури. Диск-электрофорез в 7,5 % полиакриламедном геле (ПААГ) проводили по методу Девиеа и Орсгайна (uavia, 1964} Oratein, 1964 ). Электрофорез в Ю %-но» ПААГ ь присутствии додецилсульфата натрия проводили по Веберу и Осборну ( Weber, ОзЬогп, 1969 ), Электрофокусирование проводили на колонне ÖIOO-I (обгем IIÖ мл, Швеция). Определение молекулярной 'массы карбоангкардан методом гель-фильтрации через секодеке с-200 проводили на колонке (1,6 х 95 ем), уравновешенной буфером А. Коэффициент диффузии расечитьтали по формулам представленном в книге Тенфсрда (T&nford, 196Э). Радиус Стокса определяли методой гель-Фильтрации через еефадекв с-200 ( Siegel, ilonty, 1966)

Фотосинтетический метаболизм углерода, транспорт и распределение аесимнлятов изучались радиометрическим методой при естественной концентрации углекислого газа и кислорода (Заленекий, 1955; Боэне-венский и др., 1965; Мокроносов, 1966; Еиков, Лимарь, 1976).

Дня определения активности ферментов листья пяеницм гомогенизировали механическим дезинтегратором в течение 3 мин, в 0,05 М трис-HCI буфере, pH 8,5, содержащем 1 мМ дитиотрейтола, 5 МеСЦ I мМ ЭДТА, I % лоливикилпирроледока К-25 (фирмаPSRAK ). А гомогенизаций элементов колоса проводили в ступке после разделения колоса на отдельные элементы. Гомогенат отжимали через марлю в 4 слоя и дентря«фугировали 10 мин приЛОООе , а второй раз 30 мин. при 6000 « Осадок отбрасывали, и еупернатант служил источником исследуемых ферментов. Активность ГбФ-карбоксилаэы и ФЕП-карбоксилазы определяли епектрофотометрическим методом, а активность FBO-окСигеназы определяли амперометрическим методой (Романова, 198$).

РЕЗУЛЬТАТУ ИССЗДОВАНИЯ И ИХ СБСУВДЕНИЕ 1. Выделение, очистка и свойства карбоангидразы листьев лшенииы

Результаты исследования,показали, что карбоангидраэа листьев пшеницы требует для стабилизации своей активности дитиотрейтол или меркаптоэтанол, т.к. в отсутствие эти*'реагентов наблодается резкое уменьшение карбоаягидразной активности. Активность фермента максимально стабильна при 8,43. 1

Для очистки кареоангидразы листьев пшеницы, в экстракт ферментов, получений, как описано в "Методы исследования", добавляли сульфат аммония до концентрации 48 % насыщения. Образовавшийся оса-

док, не обладавший активностью карбоангидртзы, отбрасывали и н над-осадочной жидкости вновь добавляли сульфат аммония до 76 % насыщения. -Осадок после центрифугирования 30 мин. при 5000 2 растворяли в минимальном объеме буфера А, содержащем 50 уМ мошалтоэтанола и диализе вал и против этого же буфера. ■ Диалиэ.овант'Р раствор центрифугировали 15 мин, при 20000,' и вносили г чоленку (2,5 х СО см> ДЗАЗ-цэллюлозу, уравновешенную бугром А. Белки элюировали сначала этим же буфером и затем в линеРном градиенте líaCl (0,01-0,2 М), Обладавшие активность» фракции объедикялии подвергали ультра Фильтрации в атмосфере гелия через мгбрану Риппр-4-25, Конпент риро ва н-ный раствор снова диализпвали против буфера А, центру гите вял и 16 мин .при 20000й и вносили в колонку (2,5.x 100 см) сефадекса в -200. Элюированяе белков вели буфером А, Фракции, обладавшие карбо-ангидразной активностью, объединяли и Концентрировали ультрафильтра цией через меь-брану Рипор-4-25,. Концентрированней раствор центрифугировали. 15 мин. при 20000^ и вносили в колонку (2,5 * 20 см) ДЭАЭ тайопола 650 М; уравновешаннуя буфером А; Колонки промывали сначала ЗТИм буфером, затем в линерном градие^е NaCl (0,01-0,1 К). Получен ные активные фракции объединяли, концентрировали ультрафильтрацией через мембрак- Рипор-^-йЬ, дкализовали против буФераА. Диализован-нмй раствор белкацектрифуГ-ировали 10 мин. при 20000 g , Надосядоч-Нуо жидкость насыщали сульфатом аммония (80 %наскшекия), добавляли меркаптоэтанол ДО конечной концентрации 30-40 мМ, рН раствора доводили сутим трисом до 8,43 и хранили при -6°С. Все операми по очист ке карбоангидразы этим способом проводили при 4°С. Результат», проведенной очистки, пред ставлени в табл. I. Как видно из табл. I, в результате проведенной очистки, получили вмсокоояищеннмР препарат карбоангидразы листьев пшеницы с выходом по активности 41,2 %, по белку 0,49 % и со етепеньп очистки по активности 85 ра?,

Ввделеннан наши карбоангидраэа из листьев пшеницы» является термолабильным ферментом. Нагревание ферментного препарата до 40°С в течение 3 мин. не приводит к уменьшению его активности, даже неокольцо активирует. Однако при инкувацикпря темпермурвх вние 40°С происходит инактивация фермента и при 60°С практически полиосты» исчезает его г™тивноеть. Этим свойства* карбоангидраэа листьев лве-ницы сильно отличается от подобного фермента двудольного растения нута, т.к. после инкубации последнего при 60°С в течение 5 мм. сох равялось 40 % от общей активности карбоангидразы нута (Алиев и др., 1983). Такое отличие термостабильности карбоангидрвз однодольных я двудольных растений, по-видимомуi объясняется их структурной особен

Таблице I

Очистка КА из листьев пшеницы (100 г листьев)

Выгод %

Обще« Активность

Стадия очистки На*?

мг на мг кости ку

белка

Степень очиот-кн

Экстракт после осаждения нерастворимых частиц

6166,7 30833

100

100

Фракиионирование белков сульфатом , аммония <48-70 % нас.) 1499,5 23205,8 15,6 75,3 24,15 3,1

ДЭАЭ-целлюлоза 10,01-0,2 М üaCl) ИЗ 1B333,3 126,2; 59,5 2,32 25,6

Сефадеке С -200 44,6 15666,6 350,8 50,8 0,72 70,2

ДЭАЭ-тайопол 650 М (0,01-0,1 lilíaCl) . 29 ,9 1£Г?08 425 -41,2 0,49 85

ностыз.

Изоэлектрическая точка карбоангвдраэы листьев пмемицн рввна 5,5, (рис. I), что практически совпадает с р! фермента листьев , нута (Гулиев и др., ■ 1965), Совпадение нао-электрических точек «фбоангндраэы листьев пшеницы и нута, очевидно, указывает на схожесть аминокислотных составов этих ферментов. Оба зги фермента представ ляот собы кислыйбелок.

6 р 10 Ц U 16 19 №нм|) фрмнм

Рис. I. Изоэлектрофокуеирование очищен___________ ______ ной карбоангидрааы листьев пшеницы. I -

Молекчляпма* мае- поглошещё,при 280 чм; 2-градиент рН; молекулярная нас- д _ активность карбоангидраэн.

■ : - 7 - :

са карбоангидразы листве», пшеницы,до наших исследований не бгла определена. Определенная с пометь» метода гель-Фильтреинй vep^s сефадеко G-200, с использованием стаКиврттт* белкой молекулярная Л масса фермента составляет около 55000 Да. Это несколько вчме значений, молекулярной массы карбоангидразы однодольных рветений Tradеа-can tía и ячменя (42000 и 45000 Да,.соответственно) (Atkino al,, 197Э; Atkin3,l574) Полученное нами значение молекулярной массы карбоиншраэн листьев' ттшеницн, принимая во вникание ранее определенного в нашей лаборатории значения молекулярной массы рктвиерной молекулы карбоакгвдразы листьев нута 2030ÍX) Да (Гулиев «др., 1985), наводит на даельо том, что, по-видимому, карйсямгидраза однодольны* "астений представляет собой димер, состоящий из мономеров, очень похожих на мономеры карбоангияразм двудольных растений. Эту мысль подтверждает также отмеченная выше близости иэоялектрических точек царбоангадраз пшенииц и Kyía, .

При гель-Фильтрации через се^адекс G-ЙОО.карвоангидреэа листьев лшенида элюируется е колонки симметричнкм пиком, соответствующим белку со стоксовским радиусом'32,25 А0., Следует откатить, что до наших исследований значение радиуса Стокса.карбоангидрвзн однодольных растений ме С 'ло известно. Однако ранее в нашей лаборатории был определен радиус Стокса яарбоангйдраэм листьев двудольных растений нута (51 А0) (Гулиев и др., 1905). ■

Рассчитан также коэффициент диффузии молекулы карбоангидраэы листьев пшеницы, равный б;14.

Для получения сведений о наличии иона пинка в молекуле карбоангидраэы листьев пшеницы исследовали влияние о-фенаНтроляка, на ее активность. Инактивяция карбоангидразы с о-фанантролином сильно зависит от концентрации комплексобразователя и fH реакцишрой среды. При щелочных рН в течениеÍ10 мин. активность карбоангидраэы в присутствии 5 мМ о-фенантролина полностью исчезает. Ускорение влияния комплексобразователя с понижением jH среды объясняется некотором развертыванием молекулы белка в условиях низких значений рН, Эти результаты, в целом, указывают на то, что участок связывания цинка лежит в малодоступном,районе молекулы карбоангцдраэы и .и тому ке прочно связан « апоферментоы.

Ингибироввкие активности карбоангидразв листьев пшентон в зависимости от концентрация мочевины в среде увеличиваете« к при 3,0 N и 4,0 М концентрации активность фермента исчезает подаоетю aá 40 и 30 мин., соответственно. Интересно, что основной ингибиртюцмй эффект различных концентраций мочевины проявляется в течение 5 мин. ,

При дальнейшей увеличении времени преии^уСации, в присутствии мочевин«, активность фермента уменьшается медленно. Подобнее результаты получены при изучен*« влияния мсчйвикн на активность карбоан-гид разу листьев нута (Алиев и др., I9Ö5; Алиев и др., .1986).

Исследования по выяснение наличия н типа SH-rpym в молекуле фермента показали, что известный модификатор SH-. групп белков п- . хлормеркурибекзоат (п-ХМБ) в концентрации 2,14x10** М в присутствии 5 мМ меркаптоэтанола за 15 мин. зрепоэипии ингибирует активность нарбоангкдразн листьев пкеницн на 60 % 2,14 т

При частичном ингибировании исследуемого фермента (в присутствий 3 мИ п-ХМБ, С5.34 % ингибированне) удалось осуществить некоторую реактивацию, 12 % от исходно? активности, путем добавления 20 мК меркаптоэтанола, что может свидетельствовать о наличии в данном белке свободны ЗН-rpytm (Торчинсний, 1977). Однако при 97 % инги-бировании под влиянием Й,б мМ п-ХМБ не происходит реактивация Фермента посла добавления SO мМ меркаптоэтанола. Это ввязано, по-видимому, с тем, vre при полном блокировании SH -групп карбоенгидразм, происходит необратимое изменение в.молекуле белка, которое может свидетельствовать о возможной роля SH_ групп твкже в поддержании натквной структуры исследуемого фермента. Ингибирование активности нарбоангидразы листьев пшнйци П-ХИЁ, являет од рН-завиениым (рис.2) Ингибирую^ий эффект п-ХЙ> на активность карбоангид-разм листьезкпшеницы, подобно ферменту из листьев нута, в значениях pH выше и ниже нейтральной зоны усиливается. Это объясняется повышением реакционной способности SH -Групп в щелочной зоне pH и раа-верговонием молекулы белка в условиях низких значений pH, приводящим я освобождении Зй -групп (Алиев * др., 1985; Али-

ев й'др., 1966).

" присутствии 2 М мочевины, которая приводит к развертывания мо-

Рис. 2. Кнгмбирование карбоангидра-зы листьев пвденкцы под. действием п-ХМБ^при разли^гНнх ^. Концентрация п-ХМБ - £* 10"%. Время инкубация 15 мин. Активность карбоангид-раэн в присутствии П-ХМБ вычислен» по отношению к аятйвноети Фермента я отсутсвии ингибитора.

леку-то фермента, также увеличивается ингибирущее действие п-ХМЕ>. В целом, полученные данные указывают на то* что карбоангидраза лИстьдв пшеницы обладает как -доступными, так и экранированной дн-групяами.

Изучение кинетики реакции гидратации СО^ показали,, что карбо-ангедраза листьев пшеницы достаточно сильно катализирует эту реакцию. При концентрации СО^ 4,05'Ю"3 Мйзменение скорости гидратации в зависимости от концентрации карбоангидразы характеризуется гиперболической кривой!

Исследование активности карб^нгидразы листьев; пиеницы в зависимости от температуры реакционной смеси Показало, что до 40°С активность фермента увеличивается с увеличением температур«, а после этого снижается^ . * .

'График зависимости скорости от концентрации субстрата с соот-вететвувщей хривой в координатах. Лайнуивера-Берка представлен на рис.3. Линейность кривой -в координата*. Ла^нуивера-Берка свидетельствует р том, что фермент-субстратное взаимодействие осуществляется по механизму Михаэлиса-Кентен.. ~ "—•

Для определения числа молекул субстр* а» связаншх С одной молекулой фермента, ие-' пользовали • кривую Хклла (Н1Н, 1913). Наклонкривой Хилла длй карбоангидразы листьев : ' пшениш составляет 0,87. Кбэфг фициент кооперативности этого фермента рассчитанный спомощьй разностного метода (Курганов, 1975) оказался равным 0,98. Это указывает на то, что карбоан- ■ гидраза листьев пшеницы связывается с СС»> в отношении 1:1. Следует отметить, что предположение Хилла осяованона принципе вэаимосв^нно'сти,- т.е... связывание первой молекулы лиганда немедленно сопровождается связыванием следующих его молекул Поэ'»'Ому можно сдел«-£г д>.& гйгёода: с одной

I г г <

н«

з ( *

9

' 1 в ' ■ *

V 7

я гГ 3 £ [

I 7

" I 1 "

V в

1 . ■. о . ' г

в ' и ...

о.*

о.в 1,г

1 кг*«-'

Рис. 3. Зависимость активности

карбоангидразы листьев пвеняцн

от концентрации С0?,в реахцион-ной среде в прямызс(А) и обратных координатах (Б)

■ - 10 - .

молекулой фермента может связываться только одна молекула С0£ или активные участки фермента взаимно не связаны. Второй в^вод означает, что связывание субстрата не приводит к кон$ормацнонным изменениях к прямому взаимодействию активную участков или индуцированные кен^ориацкеннь'й изменения не передаются к- соседним субъединицам. Найденное ними значение константы Хилла сопоставимо с константой Хилла для карбсангидразы штата (1,02) и для нута (0,976). (Маме-дов, 1906; Гсскег, 1973)

Получена информация (три изучении зависимости кинетических параметров (Ь*м, умакс ) от рН и концентрации буферных компонентов, Км определены в области ¡'¿1 7 до 9,5. Полученнке результата представлены в табл. 2. Зависимость от различается на трет участка*. При ¡Л ниже 8 Км мало уменьшается при уменьшении {Л, в диапазона* рН 8-9 Ки увеличивается с увеличением рЯ, а при рй выше .9 Км практически не зависит от рН среды. Аналогичная зависимость наблюдалась между т„- я рН спедн. При постоянном рН К и V возрастает

ВгА КС» ' Л

с увеличением концентрации Фосфатного буфера. Т.о. высокий рт и фосфат способствуют тому, что фермент связывает СО^ менее аффективно. Вместе с тем, эти условия облегчают разложение фермент-субстратного комплекса на продукты реакции. Следует отметить, что зависимость Км карбсангидразы гшенида от рН Таблица 2 отличается от подоб- Влияние £¿1 на кинетические параметры реакции ной зависимости Для гидратации С02, катализируемой КА листьев фермента из листьев пшениц.

нута, у которого при ------------------——•----—^----•-----—

рН ниже 7,5, Км уве- буферы - макй.

личиваетея с умень- (мМ) (ммоль-иг- *иин7

2,762 6,289 10,526 11,764

40,]0 55,0 55,0 _

концентрации фосфатного буфера (Мамедо в ■■

шением рп, а при рт 0,025 Н выше 7,5 К„ пректи- ^сфа^ чески не зависит от рН редм. Однако, при постоянном гН Км карбсангидразм листь- 0(025 и евнута, подобно вероналовый карбоангидраэе листьев пшениш, возрастает с увеличением

7,0 1.Н

7.4 1,25

7,7 1,42

8,0 1.7

0,5 4 ¿54

9,0 8,3

9,5 0,3

- И -

и др.,

На рис. 4 представлена кривая зависимости рК'м от рН, Для этого был использован графический метод Диксона (щ^оп, 1953 позволяющий определить величину константы ионизации группы, участвующей в связывании субстрата. Колучанная этим способом величина рКм для карбоангядра зы листьев пшеницы составляет, примерно, 7,5. Близкие значения рК имеет только и-имвдаэольное кольцо гистидина. рК других аминокислотных остатков находит-*ея в значительно более кислей или щелочной зоне. Это может указывать на наличие. гистидинового остатка в активном участке карбоангидрдэм листьев гапеницм, как и обсуждается в литературе'(Роскег, На, 197Э ),Следует отметить, что наличие гистидинового остатка в активном центра фермента было показано также для карбоангидраэы листьев нута {Мамедов, 1986). Это наводит на мысль о том, что, по-видимому, молекулярная организация активного центра карбоангидраз листьев однодольного растения пшеницы и двудольного растения нута сходна.

В литературе обсуждается, что при фотоокислении ферментов, в присутствии метиленового синего, наблюдается зависимость между потерей ферментативной активности и разрушением гистйдиновьтх остатков, что указывает на наличие остатка гистидина в активном, центре С но-Мпзоп е* а1,1963 ). Результаты таких исследований показали, что карбовнгидраэа из листьев пменвды в течение 22 мин. инактивярует-ся на 100 % при фотоокислении, в концентрациях Этиленового сине.о 20 мг/мл.

Таким образом, результаты, полученные при определении константы ионизации группы, связывающей С02 и опыта по фотоокисленио фермента в присутствии нетиленового синего, указывают на наличие в активном участке карбоангидраэы листьев пшеницы остатка гистидина.

рИ

Рис. 4. Зависимость пК карбоангидраэы для С02 от рй реакционной

средн.** 0,025 Н фо'сМтный бчфер,*»

К- веронал о вый буфер, .

В литературе имеются сведения о тс»", что специфические ицгиби- ■ торы животной карбоангидразы ингибируют 8 значительно меньшей степени или вообше не ингибируют фермент из растений. Поэтому мы исследовали действие одного из этих ингибиторов каЯ^ на активность фермента из*листьев пшеницы, Результаты показали, что азид натрия в меньшей степени ингибирует карбоангидразы листьев пшеницы. 50 % торможения активности карбоангвдразы достигается при концентрации азида натрия, равной М. Этим свойством капбоангидраза

листьев пшеницы сильно отличаемся от подо^лго #ерьен'та листьев нута и зритооцитарного Фермента.(Мамедоп, ■ iidr.ee^ 1967)

. 11а оснований вышеизложенных',данных, можно сказать, что каталитические свойства карбоангидразы листьев однодольного растения пшеницы, в определенной степени отличайтея от подобного Фермента листьев двудольного растения нута, что, очевидно¿объясняется структурными особенностями этих Ферментов.' Однако, оба эти фермента в условиях проведения.эксперимента не проявляет аллостеричнооти к СО^. ; Фермент-субетратное взаимодействие осуществляется по механизму Ниха-■ злиса-Нентен .Одна молекула субстрата связывается с каждой молекулой или с калщым активным участком молекулы фермента при условии, что эти участки не взаимодействуют друг с другом.

Таким образом, выделенная нами карбоангиясазл из листьев однодольного растения шиениш, имеет как отличительные, так и похожие свойства по. сравнению с подобным .фёрментом из листьев двудольных растений.

2. Активности карбоангидразы, РВФКО и ФЕИ-карбоксн-лазы в онтогенезе Флагового листа различных генотипов пяемицч.

Несмотря на определенные-успехи,-достигнутое в изучении деятельности фотосинтетического аппарата разных по лрЬдуктивносги сортов на уровне первичных процессов фотосинтеза,'рдп вопросов этой проблемы, представляющих.большой йнтерес-квк в теоретическом, так и в практическом отношении, остаются не изученными. В связи с зтим» мм исследовали активности ферментов первичного акцептирования СО^ в. онтогенезе флагового листа у различных генотипов пшеницы.

Результаты показывают, что у высокоурожайных сортов пшеницы интенсивного типа активность ;№$-карбоксилаэм и карбоангидразы с начала формирования флаговых листьев монотонно увеличивается, достигает своего максимума в фазе колошения и затем уменьшается до конца вегетации. В отличие от Этого, у высокорослой пшеницы экстенсивного типа активность этих двух ферментов несколько рнкьше-достигает своего

¿0 И и 19 Я « 7* Л ** Г/ «Л ¿р» ноем я>1и«вм л?*?*

5. Изменения активности а рб ок сил а з к в онтогенезе флагового листа генотттов пшеницы. I) Гарагылчыг-2;

1 ш и 16 и зг м л з» лм!)

¿и «аде Н1НМ1

Рис. 6. Изменения активности кар-Ооамгидраэи в онтогенезе Шагового листа генотипов пшенида. 1)Га-2) Азаматли; 3)сапэаэ-

лшеницм. 1> Гарагьглчыг-2^ 2 Сама

максимума, затем падает (рис. 5, 6), Обращает на себя внимание тот Факт, что в ходе развития флаговых листьев, активности карбоангид-раэы и ВФ-карбоксилазы у исследованных высокоурожайных генотипов пшеницы изменяются параллельно, что может свидетельствовать о согласованной работе этих ферментов.

Полученные данные свидетельствуют о том, что у высокоурожайных генотипов пшеницы, высокая активность карбоангидразы я РБФ-кар-бохсилазы играет существенную роль в подцеркании ассимиляции С0? на высоком-уровне. '

Обращает на себя внимание тот факт, что как и активность РБФ-карбскеилазы, активность Я>ф-охоигенаэы у бысояоурожайных генотипов больше, по сравнению с этой активностью у низкоурожайных генотипов. Изменение ее активности в ходе развития флаговых листьев аналогично тому, как это наблюдалось в елучае 1БФ-харбоквилаэной активности. Более того отношение карбоксилазной активности фермента к океиге-

иаэной » онтогенезе флагового листа изученных генотипов,, практически, сохраняется на одном уровне. Тем не менее, изменение соотношения карбоксилазно-оясигенаэной активности в ходе формирования флагового листа имеет определенное генотипические различие. Специально поставленные опыты по измерению компонентов углекислотного газообмена у этих генотипов пвеницм показало, «то отношение выделения СО^ на свету к истинному фотосинтезу близко для обеих групп генотипов (Джангиров, 1987).

Аналогичные результаты* свидетельствующие о постоянстве отношения карбонсилазной активности к оксигеназной, были получены: для Яровой И других сортов ОЗИМОЙ'птениш ( ТЬотаэ а1,, 1Э7£) ' морских и пресневоднмх водорослей (Калинкина и др., 1981), генотипов подсолнечника (Ыоуа, сопг1а,1977 ) и для некоторьос видов хлопчатника (Расулов и др., 1963). .

Таким образом, совпадение результатов, полученных разными методами и на разных видах растений, позволяет считать, что отношение карбоксилазной активности ГБФНО к оксигеназной, остается, практически постоянным в процессе нормального роста растений.

Что касается активности ФЕЛ-карбоксилазк, то она остается на достаточно высоком уровне во всех фазах развития флагового листа исследовании* генотипов. В ходе формирования флагового листа активность фермента несколько повышается, затем падает. У высокоурожайных генотипов пшеницы активность .ФШ-карбоксилазы несколько выше; по сравнению с низкоурожайными генотипами.

В нашей лаборатории 0нло показано, что исследованные высокоурожайные генотипы обладают более высокой интенсивностью поглощения СС>2 во всех периодах онтогенеза флагового листа за исключением периода, охватывающего Ионец Фазы налива зерна (Гулиев и др., 1935). Сопоставление результатов по исследованию ассимиляция СО^ и активности основных карбойсилируюших ферментов показывают, что существует тесная корреляция между интенсивностью ассимиляции СО^ и активностью изученных ферментов. При этом, высокоурожайные генотипы имели более высокие значения этих показателей, в отличие от низкоурожайных генотипов. С другой стороны, полученные ранее результаты Показывают, что, исследованные-генотипы, проявляют значительные различия не только на уровне первичных фотохимических реакций, а Также на уровне фотосинтетического метаболизма углерода^ транспорта и распределения фотоаесимилятов среди различных органов пйеницн (Керимов и др., 1987),

Как уже отмечено, исследованные высокоурожайные генотипы, ха- ■

рактериэуются более высокими значениями активности РЕокеигенаэм и скорости выделения,С02 при фотодыхании. Эти результаты наводят на мысль, что исследованные низкорослое генотипы, полученное современной селекцией, имущие оптимальную архитектонику посева, способствующего эффективному использованию солнечной энергии, несмотря на высокую скорость фот слияния, имеют болыпуг интенсивность на б.тадае мог о фотосинтеза за счет более егсокого значения истинного фотосинтеза. С другей сторонн, следует отметить, что продукты гликолатного метаболизма сами могут быть использованы в синтезе сахарозы или могут' транспортироваться.Тем самым, и они при определенных условиях, могут обеспечить активный транспорт ассимилятов, создав при этом одновремени условия, поддерживающие фотосинтез на высоком уровне. \

Таким образом, полученные нами результаты, свидетельствуют о том; что высокая активности исСледуемьтс нами Л^рм^нтов, нярдду с другими факторами, способствуют формированш) высокого урожая зерна у интенсивных генотипов пшекици.

3, Активности карбоангидразы* ЕБ$К0 и 5ЕП-карбоксила-зы в элементах колоса различных генотипов пшеницы. Как известно, общий уровень ассимиляции СО% растениями является интегральном показателем, который определяется ассимилирующей способностью отдельных фотосинтезирующих органов растений. По этой причине исследование фотосннтетической деятельности колоса и его роли в наливе зерна у-различных генотипов пшеницы имеет больное значение при выяснении вопроса о формировании урожая.

Согласно результатам, представленным на рис. 7, активность Н>Ф-х&рбоксилазы в различных элементах колоса сильно меняется в зависимости от его развития и от генотилических особенностей растений. По сравнению с другими органами колоса, как у интенсивных, так и у зкв-теисивных генотипов, чешуя обладает более высокой карб^лсилазной активностью. В начале формирования зерна активность Н5Ф-карбоксклаэы чешуи колоса интенсивного генотипа также бмла вше по сравнению с экстенсивным генотипом. Однако в дальнейшем, до определенного времени, эта активность, рассчитанная на мг белка, у интенсивных гено-. Типов несколько уменьшалась* а у экстенсивных генотипов оставалась на одном и ток ле уровне.'Затем, по мере налива зерна, как у интен-сивнмх так и у экстенсивных генотипов происходит заметное увеличение активности ГБФ-карбоксилаэы чешуи.

Следует подчеркнуть, что все периода измерения, ости колоса интенсивного генотипа име. и более высокую активность НэФ-карбоксила» эн по сравнению е экстенсивным генотипом.

Измерение активности К)Ф-катХ5ок-

е зернооке показало, что зерновки низкоурожайного генотипа по сравнению с р«сокоуро-жайными имеют более высокую активность только в начале измерения. По мере формирования зерна у обоих генотипов наблюдалось постепенное снижение активности фермента.

Измерение активности ИзФ-окси-генаэн в различных элемента* колоса показало, что изменение активности фермента происходит аналогично изменений активности РЬФ-кар-боксилаэы, как это наблюдается во флаговом листе.

Как видно из рис. 8, начиная с конца Цветения в ходе налива зерна пр<' исходит постепенное снижение активности карбоангидраэы в ос-тк нивкоурожайного ганетица, 3 те »рвмя М'* я ош РЫРОКО-уроцдйчогв геиоткпа, енвчма активное™

Рис. <*. Нзуенення активности №$-карбокси-лазы в элементах колоса генотипов пшеницы в^фаэе налива зерна. Д)-ость, 3)-чешуя, 5)-зерновка чилнсоослого, высокоурожайного генотипа Аэзматли; ,2)-ость, 4)-чевуя, 6)-яеоновиа высокорослого низкоугожайного генотипа Сары бугда.__■ _^

Рис. 8, Измь :ения активности карбоакгидра-№ я олементах колоса генотипов пшеница в Фазе налива зерна, И-ость, 3)-чещуя низкорослого, высокоурожайного генотипа Ааа-матлщ 2)-ость. высокорослого

низиоурожвйного гвнрткпа Сар« бугда,

фермента заметно увеличиваетел, достигает своего максимума в фазе налива зерня, затем происходит резкое снижение активности карбоангидразы до уровня, наблюдаемого у низкоурожайного генотипа. У обоих. генотипов в первые дни репродуктивной Фаэ^* происходит увеличение активности карбоангидразы Л£ауи, в дальнейшем у высокоурожайного генотипа прокос одит сильное снижение этой активности, У низкоурожайного генотипа в отличие от высокоурожайного генотипа активность карбоанпц^зы. чешуи некоторое время остается на одном и том же уровне к затем снижается. Отметим, что активность карбоангидразы во всех элементах колоса у рь'с о коу рожайн о г о .те нотипа, значительно превышала таковые у низкоурожайного генотипа* Однако тесной,коррел-щия активностью РБФ-к&рбоксилазН'И карбоангидразы, как это

Наблюдалось во флаговом листе этих же генотипов пигеницн, нйво всех элементах обнаруживали.

Результаты измерений активности í'Hn-карбоксилаэ.ы в элементах колоса показали, что заметное различие активности фермента наблюдается только в первые дай измерения,*В последуюшиз дни разница в активности фермента сглаживалась. Следует отметить, что активность ФШ-ка рб ок сила эы в зерновке, значительна виьо по сравнению с активностью, 'набЛюдаейоВ в других элементах колоса. При этом, зерновки низкоурожайного генотипа в -отличие от высокоурожайного генотипа имели более высокую активность фегмонта.

Отметим, что в отличие от ФШ-карбоксилазн, активность которой во всех элементах полоса постепенно падает, активность РБФ-карбок-силаэы я, НзФ-оксигеназн в чешуе и ости обеих генотипов rio мере налива зёрна увеличивается. Следует заметить', что активность этих ферментов в чепуе высоко- и низкоурожайных;генотипов по сравнению с остью увеличивается значительно; Сопоставление этих данных о данными, полученными при измерении активности этих. Ферментов в онтогенезе флагового листа этих' же генотипов пшеницы показывает, что резкое увеличение активности эТилс ферментов в чешуе обоих генотипов пшеницы по времени совпадает со- снижением активности во флаговом листе. Это показывает,, что- В фазе нйлива зерна", ^лементк колоса, особенно чешуи, активно участвую* в процессе ас.оимиляиии COg.

4, Карбоангадраза, перв.ичная''фиксация COg и транспорт ассимилятов при искусственном нарушении донорно-ак-цепторных отношений у различных генотипов пшеницы.

Отметим, что имеющиеся в литературе сведения о влиянии изменения экспорта ассимилятов на интенсивность фотосинтеза и фотосинте-

«лесного метаболизма углерода носят противоречивый характер. (%-ков, 1987; Wooiivard, Ruwaon,1976; Lenz,1977; Hofaeker, 1979). Кроме того, исследования, посвященные выявлению особенности изменения активностей основных ключевых ферментов й^тосинтеза при изменений условий экспорта ассинилятов, практически, отсутствуют. Поэтому мы провели комплексное исследование активности кярбоангидра-вы, it'KO, 1гШ-карбоксилаэы, метаболизма углерода и транспорта ас-еимилятов у различных генотипов пшеницы при искусственном изменении уеловий экспорта ассимилято», путем удаления ^ колоса или нижних листьев. ■ ■ 'V

Как показали полученные результаты, нарушение донорно-акиеп-торнмх отношения у различных генотипов пшеницы, удалением части колоса или нижних листьев, приводит к изменению как активности ферментов, таки скорости поступления метки в продукты фотосинтеза и их утилизации.

Спустя I день после удаления нижних листьев у низкоурожайно- . го генотипа Севикдж наблюдалось значительное снижение активности карбоангидразы (рис. III), РБФ-карбокеилазы (рис. 9, I), ГБФ-ок-сигеназы (рис. 9, II) и ^Ш-карбоксилазы флагового листа по сравнению с контрольным растение^.■Б последующие дни после удаления, активность этих ферментов'постепенно увеличивалась и Даже превосходила активность ферментов, наблюдаемы* у контрольных растений.

Как видно из рис. 9, у высокоурожайного генотипа активность вышеуказанных ферментов в первые дни после удаления нижних листьев увеличивалась, хотя в последующем активность.этих ферментов уменьшалась и существенно не отличалась от;контроля'. Следует отметить, что активность карбоангидразы и РЕФ-карбоксилазы в первые дни после удаления увеличивалась значительно, по.сравнению с активность» Нзф-сксигеназы и ФЕП-карбоксилаэы. 1

У высокоурожайного генотипа включение С в сахарозу, а также в глицин + серий в первые дни'после удаления нижних листьев существенно не отличалось от контрольных растений. В дальнейшем включение ^С в сахарозу у;опытных растений практически не изменялось^ хотя у контрольных оно несколько снижалось. Что касается включения

С в глицин + серии, то оно у высокоурожайного генотипа в последующие дни после удаления нижних листьев сначала увеличивается, достигает уровня контрольного варианта, а затем резко уменьшается.

У низкоурожайного генотипа Севивдж в первой день^после удаления нижних листьев наблюдалось увеличение включения С в сахарозу н уменьшение включения С г глицин + серия. £ последующие дни

Рис. 9, Изменения активности FbC-к арбок с ила зм (I), КФ-оксигена-

зы (II), карбоянг-шраэм (III), йключенил в сахарозу (IV) и в глицин+серин (V) во флаговом листе в фазе налива зерна при нарушении донорно-акцептерннх отношений^ генотипов лшен..цр. а)Се-виндж, б)Гарагнлчыг-2. 1)-контроль} 2)-удаление нижние листьев;

3)-удаление X колоса. Не заштрихованные и эаштриховант-te. столбики - активности карйоангидразн в I и 4 день после удаления, соответственно.

Т4_

после удаления включение С в сахарозу увеличивается и в конце измерения становится выше по сравнений в контрольным вариантом. Однако включение С в глицин + серия после первого дня удаления сначала увеличивается, достигает уровня контрольного варианта, а затем уменьшается и становится намного ниже контрольного варианта.

Т.о., наблюдаемое нами изменение скорости включения С в сахарозу и в глицин + серия после удалений нижних ляетьев, как у высокоурожайных, так и у Низкоурожайных генотипов, носит противоположный характер.

- 20 -

Полученное.результате показали, что удаление части колоса у низкоурожайного генотипа Оевикож, приводит к снижении активности все* изученных (^рментов. Тогда как у висоноурожайнсго-генотипа это приводит к уменьшен™ активности только ИэФ-карбоксилазм и -йЛ-карбоксил азы. При этом, активность карбрангядразм и РБФ-оксигеназм у отток растений не уменьшалась, а, наоборот, несколько увеличивалась.

Для высокоурожайного генотипа при удалении части колоса тарак- ■ терно заметное снижение включения ^С в сахарозу и незначительное усиление включения метки в глицин + серия*

У контрольна* растений - обоих генотипов пшениц» соотношение активностей ПЗФ-кв рб о к сил а эк/РЕ'>-р к си ге наэн остается.,, практически, Не мэменннм при более продолжительном, времени измерения. Значительное изменение соотношения активности ШФ-карбоксилазн/ЕСФ-оксигеназм происходило, только,.цря нарушений доноЬно-акцепторнмх отношений удалением части колоса или листьев. Однако, обнаруженный характер изменения соотнсвения РбФ-карб о к си л а окся ге на зну опытных

растений не сохраняется во бремя эксперимента и наблйдается тенденция приближения его к значению, наблюдаемому у контрольных растениях»

. Таким образом,полученное даннме свидетельствуют о том, что' каждый генотип, по-видимому', характеризуется определённом значением соотношения Нэ5-карбоксилазм/РБ$-ск.сигеназ« и изменение этого соотношения при раЗличних- воздействиях носит чрементй характер.

Изучение транспорта фотоассимилятов из'флагов^-листьев и и* распределение в различные органы пшениин при изменении донорно-ак-цепторных отношений показали, что .независимо от варианта опкта низкоурожайных генотип практически одинаково (до 70-в0 %) экспортирует свой ассимилятн из флагового листа. Хотя ряд данных, имеющихся в литературе, свидетельствует об усилении или йнгибировании оттока г асе, >илятов из оставшихся,листьев после удаления части листовой по-верхнооГи или части колоса, соответственно {МокроноСов, Борзенкооа, 1972; Нокроносов, 1978;. Чиков, 1987; НаЬеэЬа», 1973 ' .)• Удаление . части Колоса значительно уменьшало количество" ассимилятов,|поступающих в колос. При этом, примерно, в 1,5-2 раза увеличивалось содержание ассимиллтов в стебле по сравнению с контрольным растением. Это показывает, что стебель у низкоурожайного генотипа Севиндж после удаления части колоса или нижних листьев- становится основным потребителем ассимшгятов. Отметим, что удаление нижних листьев у

- 21 г'.

низкоурожайного генотипа приводило к уменьшению поступления ассимилятов ка флаговых листьев в колос.

Как показывают.результаты, по скорости »«спорта ассимилятов иэ флагового листа высокоурожайный генотип Гарагылчнг-2 резко отличался от низкоурожайного.1* енотипа Севинцж. Удаление части колоса у Гарагнлчвг-Й значительно снижало экспорт ассимилятов из плановых листьев в колос. Это сепровоадалось одновременном увеличением поступления ассимилятов в другие органн, У &*ого генотипа удаление нижних листьев практически не влияло на интенсивность;экспорта ассимилятов из флагового листа, !1ри этом, даже незначительно увеличивалось поступление ассимилятов в колос. Это еде раз указывает на доминирующую роль флагового листа в формировании высокого урожая у интенсивных сортов. При этом, по-видимому, не: малуп роль играет и высокая аттрагирующая способность колеса этих генотипов.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что сокращение листовой поверхности у изученных генотипов пшеницы практически не усиливает отток ассимилятов иэ флагового листа; Характерно, что, 'при этом во флаговом листе ниэноурожрРного генотипа СевицДж происходит енкмение, а затем увеличение активности всех изученных ферментов. У генотипа Гарагнлчыг-2 хотя активность изученнь* ферментов в начале измерения несколько увеличивалась; В дальнейшем она существенно не отличалась лт контрольных растений. Удаление части колоса у генотипа Севиндж Приводило к снижению активности всех изученных ферментов, включая-карбоан^идразы. Одновременно с этим происходило снижение включения. в глицин +■■ серии, У Гарагнлчнг-2 удаление части колоса приводило к снижению только активности РБФ-карбоксилазы и КГинарбоксилаэн. При этом активность ге^-оксигена-зы несколько увеличивалась. Сдновретшэ с этим уаеличивалась й активность фермента карбоангидразы. Это' сопровождалось незначительным увеличением окорости включения в глицин '«■ сери^.

1 Включение С в продукты гликолатного пути при .искусственном изменении донорно-акцепторных отношений согласуется с изменением активности фермента Н>3-оксигенезм,V

Таким образом, приведетшые данные свидетел^ствуют о том, что исследуемые ферменты участвуют в адаптационных 'процессах, происходящих в растениях при различных условия»: существования. У низкоурожайного и высокоурожайного генотипа процесс адаптации к новым условиям существования имбет как; обшие,'тан и отличительные черты, обусловленные их генотиническимм.особенностями.

■ ■ - - 22 -5. Ёлияние карбоангидразы на активность . ГБФ-карбоксилаэк in vitro ■ ' Полученные .нами результаты .свидетельствуют о согласованной работе карбсангидразы и Г£$-карбоксилазы листьев гпиеницн в различна* условиях существования ряетениГ. Взаимоотношение этих ферментов в клетке обсуждается в.литературе (Пронина, СеМененко, 1984;! Фирус, I9BC( Polncelot, 1iJ?2j Bird et ol,, 1?в0 Сдной из воэмсмго-тс

функций растительной карбоангидразы является участие этого фермента в подготовке негидратирсванной молекулы СО^ - субстрата ГБ^-карбок-силаэы в местах, карбоксилирования,. Для проверки этой возможности нами было изучено влияние экпогенивй высокоактивной карбоангидразм на активность Я1Ф-карбоксилазн in vitro . Егсокоочгщент-'е препараты карбоанг.идразм и:1ВС--карбоксилазы. получили из листьев гттенида, которое не обладали, соответственно, карбоксилазной и карбоангид-разной активностью.

Проведенные опгты.показали, что экзогенная карбоангидраза стимулирует активность Пэу-кярбокеи'лазм;. С увеличением активности кар-бсангидразы в реакционно? среде увеличивается и активность Н>$-кар-боксилазы, Однако после определенного соотношения активностей этих ферментов активность ГБФ-карбоксилазм выходит на плато и дальнейшее увеличение активности карбоангидразм в реакционной среде Не увеличивает карбоксилазной активности при заданной концентрации НСО3,

На рис. 10 представлена зависимое» активности ffii- . карбоксилаэн от концентрации HCOjj 6 отсутствии и, присутствии карбоангидразм в реакционной среде. Как видно иэ рис. Ю зависимость активности РБФ-карбоксилаэн от концентрации но: IB HCOg в отсутствие карбоангидразм имеет некоторую S-образность,. которая

снимается в присутствии карбоангидразм. Коэффициенты кооперативности Нз$-кар-воксилазы рассчитанные по

разностному методу Кургано- ___________ . „,.

ва (Курганов, 1975) составлю 1 мл Реакционной среды.

25 50 75 100 125 150

, »Л

Рис. 10, Зависимость активности ГСФ-карбоксилазы от концентрации НСОт в отсутствии (I) и присутствии (L) карбоангидразм в реакционной среде. Активность карбоангчдразы 232,5 ед.

на

ли 1,26 и 1,18, соответственно в. присутствии и отсутствии карбоян-гидраэы. Обнаруженный эффект увеличения коэффициента кооперативное-ти в присутствии карбоангидрйэн объясняется увеличением в реакционной среде концентрации негвдратированного COg— субстрата Я5Ф-карбоксилааы-являющегося таи« йллостеркческим эффектором этого фермента ÍMiztorko, 197в).

Таким образом, приведенные в данной работе данные еще раз подтверждают обсуждаемую в литературе роль- растительной нарбоангид-разм о том, что она ускоряя реакции дегидратации НСОд увеличивает концентрацию COg. в местах карбоксилирования и тем самым способствует эффективной работе РБФ-карб о к сила э ч в клетке. '

- , : ■ . выводи , "

1. Получена высокоочищенная нарбоангидраэа из листьев гкеницн и изучены ее свойства:

а) Она является кислым белком с изоэлектрической точкой 5,5 , характеризуется стоксовским радиусом 32,25 А и имеет молекулярную массу 55000 Да и коэффициент диффузии 6,14,

б) Она обладает как Доступными,. так *экранированными 5Ц -группами, которою Наряду с участием в каталитическом акте, участвуют также в'поддержании нативной структуры фермента,- в) Она. является металлоферменГом. Участок связывания металла

(цинка) лежит в малодоступном районе молёкулы. фермента и прочно связан с апрферментом, ;

г) Она Не проявляет аллсстеричнссть к COg. Фермент-субстратное взаимодействие осуществляется по механизму Уихаэлиса-Менте н .Одна молекула CÜg связывается с каждой молекулой или с каждчм активдам участком молекулы фермента при условии, что эти .участки не взаимодействуют друг с другом* /"

2. Г.онаэано, что в ходе развития флаговых листьев активности карбоангкдразм й FEíKO изменяются параллельно,. что;может свидетель-

. ствовать о согласованной работе этих ферментов. Карбоангидраэа способствует эффективной работе ШФ-харбоксклвэы пу^тем увеличения концентраций С0<> в местах карбоксилирования. .

3. Исследованиями при. нарушении дснорно-акцепторньтх отношений у генотипов пшеиицы выявлено, что фчрмектн карбоангидраза, 1БФК0, а такжо ФГО-карбокСилаза участвуют в адаптационных процессах растений. У низкоурожайного :й 'высокоурожайного генотипа провес о адаптации н новым условиям сушеотвйванйя имеет как обще, тек и отличительные черты, обусловленные их генотипичесними особенностями,.

4. Установлено, что при оптимально условиях выращивания соотношение активностей Fbi-кярбоксялаэм и РБ5-оксигеняэы у иселе- . дованных генотипов практически не,меняется, изменение этого соотношения при различных воздействиях носит временные характер.

5. Получены результат!*, свидетельстчуищие о тем, что высокая активность карг5оангидраэи, FEI-K0 й ФЕП-карбоксилазн наряду с другими фактораь?и способствует формированию высокого урожая. зерна у интенсивна генотипов пшеницы.

6. Исследованием активностей ферментов карбоангиДразы, НЗФКО и ФШ-к арб ок сил азы в элементах колоса различных генотипов пшеницы в фазе налива зерна получены данные; свидетельствующие о том; что элементы колоса, особенно чеауй, активно участвуют в формировании урожая.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Алиев Д.А., Гулиев Н.К., Идаятов Р.Б. КарСоангидраэа и карбоксидируюшие ферменты у генотипов пшеницы. Тезисы докладов на Всесоюзном сиьтюэиуме "Связь метаболизма углерода и азота при фотосинтезе". Г.ущино, 1985, е. .94-95.

2. Гулиев H'.it,, Керимов С.Х., Дкзнгиров A.A., Идаятов Р.Б., Алиев Д.А. Активность.ферментов фотосинтеза и интенсивность ассимиляции С02 у генотипов йиеНицн. Тезисы докладов на симпозиуме "Элементы газообмена листа в целого растения и *ix изменения в онтогенезе". Пущино, 1985, с* 15-16.

3. Керимов С.Х,, Гулиев H.H., .Идаятов Р,Б,, Дкангиров А.А. Фотосинтетический метаболизм углерода у различных генотипов пшеницы. Труды Всесоюзной межуниверситетской конференции "Биология клетки" посещенной ТО-леТию Великого Октября. Тбилиси,'',1987, с. 2I0-2II. . '

•4. Алиев Д.А., Керимов С.Х.» ГулиевН.М., Джангиров A.A., Идаятов Р.Б. Ассимиляция С02 и метаболизм углерода у генотипов пшеницы различного экологического происхождения. Тезисы докладов VIII делегатского съезда Всесоюзного ботанического общества. В сб. "Актуальные вопросы ботаники в СССР", Алма-Ата, 1988, с. 462-463.

5. Дцаятов Р.Б., Гулиев H.H. Выделение и некоторые ($изико-хИ-мические параметры карбоангидразы листьев пшеницы, В сб. Труды конференции молодых ученых посвященной 70-летию ВЛКСМ, Баку,. I9J3, с.8,

. б. Керимов С.Х., Идаятов Р.Б., Гулиев Н.М. Метаболизм углерода при нарушениях донорно-акцепторных отношений у различных ге- .

ноптов пяенкцы. В об. Труды конференции молодых ученых* посвященной 70-летю вакси, Баку, 1968, е. 10.

7. Алиев Д.А., Гулкев H.H., Керимов С.Х., Идаятов Р.Б, Ферменты первичного акцептирования COg в онтогенезе флагового листа генотипов тлекицы. Известия АН Аэерб. ССР. мр. биол. наук. 1966, » 4. с. 12-20. ' . '

aie

<Ôce4cf3 Cftx/fc/ф s S O

C4S xrcAûJf OiffS ccp ул Ы^гс/г/о;

АЗЭРБЫЧАН ССР ЕJBJJlЭР АНАДВШАСЫ В. Л »КОМАРОВ адыяа НЭБАТАТ ИНСТИТУТУ.

Onjaaiiaosi Ьзггзгунда

WlflAjarrOB РЭФАНЛ БОИРМ оглу

УДК 633.11:581.132:57?.152.«

БУГДАНЫН ЦШЭШ КЕНОТОДЛЭРИНДЭ КАРБОАНМДРАЗА ВЭ С02 - НИН ИЛКИН

мэнпасэнилмаси

03.00.12 - битки физиолок|фоы

Биопскиде епилври явмизади аяяияик дервчвои вливг Y4YH 1егдии едилииш диссергаеиза ишияин ',

АВТОРЕФЕРАТЫ БАКЫ - 1969