Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Люминесцентные показатели листьев растений в зависимости от антропогенных экологических факторов

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Люминесцентные показатели листьев растений в зависимости от антропогенных экологических факторов"

На правах рукописи УДК 577.355

Францев Владимир Владимирович

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЛИСТЬЕВ РАСТЕНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АНТРОПОГЕННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ

ФАКТОРОВ

03.00.02 - биофизика 03.00.16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2006

Работа выполнена на кафедре общей физики физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научные руководители:'

доктор физико-математических наук, профессор Владимир Александрович Караваев

кандидат физико-математических наук, доцент Михаил Константинович Солнцев

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Валерий Алексеевич Смирнов

кандидат физико-математических наук, доцент Екатерина Александровна Кузнецова

Ведущая организация:

Институт фундаментальных проблем биологии РАН (г.Пущино)

Защита диссертации состоится 21 декабря 2006 года в /"/"часов на заседании диссертационного совета К 501.001.08 в МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу: 119899, ГСП, г.Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В, Ломоносова, физический факультет, аудитория ЮФА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М*В.Ломоносова

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного кандидат физико-ма-

Г.Б. Хомутов

I. Обшая характеристика работы

Постановка проблемы, ее актуальность

Фотосинтез — это процесс преобразования солнечной энергиив энергию химических связей. Если бы не было фотосинтеза, то жизнь на Земле в ее сегодняшнем многообразии была бы невозможна, от его эффективности напрямую зависит урожайность различных сельскохозяйственных культур. Особый интерес представляют первичные процессы фотосинтеза, в которых происходит поглощение квантов света, миграция энергии возбуждения на реакционный центр, первичное разделение зарядов, разложение молекул воды с выделением О2 и перенос электронов по цепи электронного транспорта.

Освещая фотосинтетнческие объекты при пониженной температуре, а затем нагревая их в темноте, можно наблюдать явление термолюмииесцен-ции, связанное с рекомбинацией положительных и отрицательных зарядов, образовавшаяся на донорной и акцепторной стороне второй фотосистемы. Изучение термолгаминесцешши предоставляет важную информацию о механизмах трансформации энергиясвета и эффективности ее запасания в процессе фотосинтеза, позволяет контролировать протекание т &Ии тех физико-химических реакций, которые связаны с работой второй фотосистемы высших растений - комплекса, наиболее чувствительного к факторам внешней среды.

В последние годы предпринимаются попытки использовать термолюминесценцию в качестве одного из методов при решении целого ряда прикладных задач: исследовании влияния различных химических агентов на фотосинтетический аппарат, сравнительном анализе гербицидной активности, выяснении механизмов устойчивости растений к заболеваниям и т.д. Осложняющими обстоятельствами на этом пути являются, во-первых, отсутствие однозначной интерпретации кривых термолюминесценции и во-вторых, -значительная вариабельность биологических объектов. В этой связи необходимы систематические исследования термолюминесцещцш в комплексе с другими биофизическими методами, такими, как методы медленной индукции флуоресценции и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), в том числе при обработке растений биологически активными веществами с широким спектром действия," как ингабирующими, так и активирующими фотосинтез. Результаты таких исследований важны для понимания природы термолюминесценции и мо1уг быть использованы оря проведении экологического мониторинга растительных объектов биофизическими методами. Особенно важным для экологических исследований может оказаться изучение природы полосы С, происхождение которой в последнее время изучается особенно активно. Одно из предположений о происхождении пика С заключается в том, что он связан с разрушением мембран, и по его величине можно оценивать влияние неблагоприятных факторов на растения.

Цель работы

Целью данной работы является изучение влияния антропогенных экологических факторов на фотосиктегическиЙ аппарат растений люминесцентными методами. . ^

Задачи исследования '

1. Исследовать действие на фотосинтетический аппарат веществ, повышающих устойчивость растений к заболеваниям, методами термолюмкнесаен-ции и медленной индукции флуоресценции.

2. Изучить действие препарата ВГОЫ® на термолюминесценцию листьев растений в области пика С я зависимости от концентраций препарата, способов и сроков обработки.

3. Методом медленной индукции флуоресценции провести исследование влияния крупных транспортных магистралей на функционирование фотосинтетического аппарата растений.

4. Исследовать действие солевого антифриза ХКМ (хлористый кальций модифицированный), используемого для борьбы с гололедом, на фотосинте-тическнй аппарат растений методами термолюминесценции и медленной индукции флуоресценции.

5. Люминесцентными методами изучить совместное действие солевого антифриза ХКМ и природного полисахарида хнтозана.

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в систематическом изучении влияния на фотоси итетичеосий аппарат препаратов, повышающих устойчивость растений к заболеваниям. Впервые изучено действие препарата ВЮЫ® в зависимости от концентрации, сроков и способов обработки, а также водного экстракта из горца гигантскою НеутииНп'а йасЪаИпепзи на люминесцентные показатели листьев растений. Такое исследование, проведенное с использованием ряда биофизических методов, позволило установить характер воздействия этих препаратов на фотосинтсткческий аппарат растений и дать рекомендации по их практическому применению.

В опытах с хитозаном и солевым антифризом ХКМ биофизическими методами впервые было показано, что при их совместном внесении в почву хитозан полностью нейтрализует негативное действие антифриза. При этом внесение одного только хнтозана не вызывает негативного воздействия на растения. Эти данные, совместно с данными об увеличении хитозаном скорости фиторсмеднации, позволяют дать рекомендацию по его использованию для улучшения состояния зеленых насаждений и почв в городах.

Для анализа полученных данных была разработана новая методика обработки кривых термолюминесценции, написана программа анализа данных по новой методике.

Практическое значение работы

Разработана новая методика обработки кривых термсшюмииесценции, позволяющая получать достоверную информацию об изменении термолю-ыинесцендии при обработке растений биологически активными веществами, используемыми на практике.

Изучение действия на растения хитозана позволяет предложить его использование для компенсации вредного воздействия антифризов и ускорения процесса фаторемедиацпи. Опыты с веществами, повышающими устойчивость растений к заболеваниям (препарат ВЮ>1®, экстракт из КеупоиМа я«-сЫНпетЩ, позволили выявить их влияние на фотосинтетический аппарат и дать рекомендации но их практическому использованию.

Апробация работы

Основные результаты диссертации были доложены на Ш Всероссийской научной конференции «Физические проблемы экологии (экологическая физика)» (Москва, 2001), международной конференции «Актуальные вопросы экологической физиологии растений в XXI веке» (Сыктывкар, 2001), VI конференции Европейского общества фитопатологов (Праха, 2002), V международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения н перспективы их использования» (Пущино, 2003), Ш съезде биофизиков (Воронеж, 2004), международной конференции «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, 2005), международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2005» и «Ломоносов - 2006» (Москва, 2005, 2006).

Основные результаты диссертации изложены в 13 публикациях, в том числе 5 статьях.

Структура н объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав с изложением литературных данных и собственного экспериментального материала и выводов. Диссертация содержит 111 страниц, включая 41 рисунок и 1 б таблиц. Список литературы включает 101 ссылку на работы отечественных и зарубежных авторов.

2. Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи работы, охарактеризована научная новизна полученных результатов.

Первая глава диссертации представляет собой обзор литературных данных.

В разделе 1.1 дано описание структурно-функциональной организации фотосинтетического аппарата высших растений. В разделе 1.2 изложены основы метода термолюминесценции, а в разделе 1.3 описала структура комплекса второй фотосистемы. В разделе 1.4 приведены современные представления о механизмах возникновения различных пиков термолюмкнесцен-ции фотосинтезирующих объектов (таблица 1). Раздел 1.5 посвящен опнеа-

нию математических моделей, описывающих термолюмннесценцию растений. В разделе 1.6 приведены основные методы получения и обработки кривых тсрмолюшшесцетцш. Раздел 1.7 посвящен основам методов медленной индукции флуоресценции и спектров флуоресценции.

Таблица 1. Температуры максимумов и источники основных пиков термолюминесценции фотосинтезирующих объектов цри температуре выше ~30°С. <?в - первичный н вторичный хнноновый акцепторы электронов комплекса второй фотосистемы. $2, Б} - состояния кислорсщ-выделяющей системы при различной степени окисленности; ТугБ - вспомогательный

Наименование пика Пара зарядов Температура максимума, УС

А (Rubin, Venediktov, 1969, Inoue, 1996) 8ЗОА" ~-10

Ат (Inoue etaL, 1977, Inoue, 1996) №З+(2А- ~-10

D (Кукушкин, 1968; Rubin, Venediktov, 1969, Inoue, 1996) ~+5

Bt (Arnold, Azzi, 1968; Ichikawa et al., 1975; Rubin, Venediktov, 1969, Inoue, 1996) ^зОв- ~+25

B2 (Arnold, Azzi, 1968; Кукушкин, 1968; Ichikawa et al., 1975; Rubin, Venediktov, 1969, Inoue, 1996) 5гОв" - +35

С (Arnold, Azzi, 1968; Rubin, Venediktov 1969) ТугВ+<3А* (Оепх^ег ег а!.. 1993), продукты деструкции мембран (Солнцев, 1989) —1-50

Высокотемпературная термолюминесценция Хемшпоминесцеицня От - +50 до - +70 (Vavilin et al., 1998; Rozsa et al., 1989) —+125 (Vavilin et al, 1998)

Во второй главе дано описание объектов исследований и методик экспериментов. В работе использовали проростки пшеницы сорта «Любава» и бобов сорта «Русские Черные». Термолюмннесценцию возбуждали непрерывным светом. Сначала высечку из листа растения подвергали предварительному освещению светом с длиной водны 720 ям в течение 1 кинуты при комнатной температуре для окисления вторичных хиноновых акцепторов. Потом образец освещали белым светом при -30°С в течение 3 минут и регн-

1 минута

стрировала свечение при нагреве от -80°С до 80°С со скоростью. 30° в минуту. .,...'

В работ« был применен новый метод для анализа кривых термолюмн-нссцснции. При обработке данных находили разность кривых термолюминесценции обработанных и контрольных растений. В той области температур, где разностная кривая отличалась от нуля, находили светосумму -SpfTbTj). Полученные таким образом светосуммы подвергали статистической обработке. Для упрощения анализа кривых термолюминесценции была написана программа, позволяющая обрабатывать сразу несколько файлов.

Медленную индукцию флуоресценции возбуждали широкополосным синим светом (50 Вт/м1), a peincipHpO-вали на длине волны 686 им. В качестве основного параметра использовала отношение (Fm — -FtVFt = FM /Ft - 1 (или Fm/Ft), где Fm - Интенсивность флуоресце>щии, соответствующая второму максимуму индукционной кривой (рис.1), Ft - ее стационарный уровень. Фотонндуцнрованные изменения величины сигнала ЭПР I регистрировали на спектрометре Б4 ("Varían", США) при освещении высечек из листьев дальним красным (707 км) и белым светом. Характерная кривая фотоиндуциро-ванных изменений величины сигнала ЭПР I, принадлежащего окисленным центрам Р700+> представлена на рис.2. В качестве параметра, характеризующего взаимодействие двух фотосистем, использовали отношение Р/Ро, где Р и Ро -стационарные значения сигнала ЭПР I соответственно на белом и дальнем красном свету.

. Включение света

Время регистрации

Рис. 1. Характерная кривая медленной индукции флуоресценции зеленого листа.

Время регистрация

Рпс. 1. Характерная кривая фото индуцированиях изменений величины сигнала ЭПР I.

Третья глава посвящена изучению биофизическими методами препаратов, повышающих устойчивость растений к заболеваниям.

В разделе 3.1 исследованы люминесцентные характеристики (термолюминесценция, медленная индукция флуоресценции и спектры флуоресценции) проростков пшеницы и бобов, обработанных препаратом ШОЫ® (действующее вещество - бензо [1,2,3] тиадиазол - 7 — тиокарбоновой кислоты 8 — метил эфир) — активатором системной приобертенной устойчивости у растений.

Обработку проростков пшеницы производили спустя две недели после посадки и повторно - еще через неделю. Обработку производили опрыскиванием растений раствором препарата в дистиллированной воде в пропорции 20 мг препарата на 100 мл воды; контрольные растения оирыскивали дистиллированной водой. Измерения производили дважды: перед второй обработкой и через неделю после второй обработка.

В этих опытах было установлено, что препарат оказывает различное действие на проростки пшеницы с различным сроком хранения семян. На проростки пшеницы со сроком хранения семян 1 год препарат не оказал никакого влияния после первой обработка (риС.З). После второй обработки он вызвал появление пика С термолюшш есце.чции и небольшое увеличение я области полосы А (рис.4).

Контроль.....ВЮИ

Температура, еС

Рис, 3. Кривые термолюминссценции листьев пшеницы с 1 - летним сроком хранения семян после однократной обработки препаратом ВГО1Чв.

В случае семян с И - летним сроком хранения полоса С появилась уже после первой обработки, а после второй обработки ее интенсивность увеличилась в 2 раза (рис. 5 и б).

В опытах с пшеницей, выращенной из семян со сроком хранения 1 год, измеряли также медленную индукцию флуоресценции и спектры флуоресценции листьев растений. Однохратное опрыскивание препаратом, как и в случае термолюминесценции, не привело к изменению параметра (Рм - Рр)/Рт

медленной индукции флуоресценции, тогда как повторное вызвало его увеличение. Увеличение параметра (Рщ - Гг)/Рт у обработанных растений свидетельствует о повышении их фотосинтетической активности в расчете на хлорофилл (Караваев и др., 1998),

-Контроль - -- - ВЮЫ

10 30

Температур«, °С

Рис. 4. Кривые термолюминесценции листьев пшеницы с 1 • лептам сроком хранения семян после двукратной обработки препаратом ВЮЫ*.

-Контроль----ВЮМ]

Температура, С

Рис. 5. Кривые термолюминесценции листьев пшеницы с 11 - летним сроком хранения семян после 1-ой обработки препаратом ВГОГ^".

В спектрах флуоресценции листьев растений при комнатное темпера* туре были хорошо различимы два максимума при 680 нм и 730 им. Предполагается, что максимум флуоресценции при 680 нм связан с фотосистемой 1, а при 730 нм - с фотосистемой 2 (Krause, Weis,1991, Peterson et al., 2001). Проведенное нами исследование спектров флуоресценции показало, что ни первая, ни вторая обработка не вызвали изменений в соотношении максимумов флуоресценции. Таким образом, можно сделать вывод, что распределение энергия между первой и второй фотосистемами после обработки препаратом не изменилось.

-50 -30 -10 10 30 50 70

Температура, *С

Рис. 6. Кривые термолюминесценции листьев пшеницы с 11 - летним сроком хранения семян после 2-оЙ обработки препаратом BION®.

Опыты с проростками пшеницы, выращенными в условиях гидропоники (измерения проводили спустя три недела после посадки), показали, что в случае проростков с 11 - летним сроком хранения семян величина пика С изменялась прямо пропорционально концентрации препарата (рис.7). Для проростков ссмян с 1 - летним сроком хранепия также наблюдали появление пика С под действием препарат BION*, но величина пика при различных концентрациях была в пределах погрешности одинаковой (рис.8).

Оценка состояния проростков пшеницы по их внешнему виду показала, что с увеличением концентрации препарата (в области от 1 mi/30 мл до 4 мг/ 30 мл) состояние растений ухудшается,

В работах (Golovina, Tikhonov, 1994; Golovina et а!., 1997) приведены данные, что длительное хранение семян вызывает нарушение в структуре цитоплазм атических мембран. Можно предположить, что увеличение TJI в об-

ласти полосы С связано с разрушением мембран при замораживании, а источником пика С является реакция продуктов деструкции мембран с кислородом, протекающая при нагреве. Обработка проростков препаратом В10К4, как предполагается, приводит к усиленной наработке активных форм кислорода, которые, по-видимому, оказывают дополнительное негативное влияние на структурные характеристики мембран.

Концантрация препарата, мг/мл

Рис. 7. Зависимость параметра Sp(Ti, Т3) от концентрации препарата BION®. Пшеница «Любава» о 11 - летним сроком хранения семян.

Опыт с бобами проводили аналогично опытам с пшеницей, выращенной в почвенной культуре. Семена бобов сорта «Русские черные» высаживали в горшки с землей после двух часов замачивания в воде. Обработку проводили спустя две недели после посадки и повторно - еще через неделю.

При опрыскивании проростков бобов препаратом В ION® ник С после цервой обработки пе увеличился (рис.9). Вторая привела лишь к небольшому увеличению термолюминесценции в области пика С и появлению «герби-цидиого» пика D s области +5°С, который свидетельствует о частичном ин-гибировании фотосинтеза (рисЛО). Таким образом, можно констатировать, что препарат ВЮМ® обладает вид »специфичностью и по-разному действует на однодольные (рекомендован фирмой — изготовителем) и двудольные растения,

В разделе 3.2 описаны опыты с салициловой кислотой — сигнальным веществом в реакциях системной приобретенной устойчивости. Так же, как и я случае с препаратом BION®, было проведено исследование ее действия на термолюминесценцию при опрыскивании проростков пшеницы и при выра-

ЕЗ 5/-15')С,1о'С)

ЗрСЮ^^Уо ПИ1 5?(зУс,800С)

23

18 ■ 13 -8

3 --2 ■ -7

т Т

1/30 2/30 3/Э0 4/30

Концентрация препарата, мг/ил

5/30

Рис. 8. Зависимость параметра 5р(Ти Ту от концентрации препарата ВЮЫ . Пшеница «Любава» с 1 - летним сроком хранения семян.

I:

-Контроль - - ВЮМ

Температура, С

Рис. 9. Кривые термолюминесценции листьев бобов после однократной обработки препаратом ВЮЬГ®.

щивании их на гидропонике. В опытах использовали семена пшеницы сорта «Лщбава» оо сроком хранения 1 год. Растения опрыскивали раствором салициловой кислоты в разведении 20 мг на 100 мл дистиллированной воды (рН=3,4). Первое опрыскивание проводили для двухнедельных проростков пшеницы, второе — спустя неделю после первого. Измерение термолюминесценции проводили через неделю после обработки.

| Контроль----ВЮН}

0,7

$ 0,6 5

* 0,5 0,4 0,3 0,2

0 -1-■-1-.-,-1-1-(-

-50 -30 -10 10 30 50 70

Температура, °С

Рис. 10. Кривые термолюминесценции листьев бобов после двукратной обработки препаратом В ЮМ®.

I

Опрыскивание салициловой кислотой вызвало увеличение термолюминесценции в области полосы А, но не изменило интенсивность термолюминесценции в области пика С (рис. 11 и 12).

Увеличение термолюминесценции в области полосы Л было отмечено и в случае действия препарата ВГОЫ1® (рис. 4). При неизменной полосе В это свидетельствует о том, что салициловая кислота стимулирует перенос электронов на первичный хиноновый акцептор второй фотосистемы. Стимулирующее действие на фотосинтетический аппарат было отмечено и при изучении воздействия на проростки тпещщы поражения ложномучнистой росой (Юрина и др., 1992). Авторами было показано, что параметр (Рм - РтУРт сначала увеличивается (на 2 — 4 сутки после поражения), а затем уменьшается (5-6 день). В этой же работе было отмечено, что поражение грибом сначала (2-4 день) приводит к увеличению термолюминесценцин в области пика А, а затем (па 5-6 день) к ее уменьшению. Был сделан вывод о том, что на ранних стадиях поражения фотосннтегическая активность увеличивается, а затем, возможно, из-за разрушения хлоропластов, уменьшается. Такое стимулирующее действие на работу комплекса второй фотосистемы можно связать с тем, что фотосинтетический аппарат и вторая фотосистема, в частности,

принимают активное участие в генерации активных форм кислорода (Asada, 2006), необходимых для зашиты растения от грибной инфекции.

контроль - - - - салициловая кислота |

Температура, °С

Рис. 11. Кривые термолюмннесценцин листьев пшеницы после однократной обработки салициловой кислотой.

контроль .. - - салициловая кислота [

Температура, °С

Рис. 12. Кривые термолюминесценции листьев пшеницы после двукратной обработки салициловой кислотой.

В разделе 3.3 приведены результаты опытов с экстрактом из горца гигантского Reynoutria sachalinensis (F. Schmidt) Nakai. Ранее было показано, что водный экстракт Reynoutria sachai'memis эффективно защищает сельскохозяйственные культуры от фитопатогенных грибов {Daayf et al, 1995, Kon-stantimdou-Doltsinis, Schmitt, 1998). Механизм действия экстракта предполо-

жнтельво связан с усилением естественных защитных реакций растений на заражение (индуцированная устойчивость) (Seddon, Schmitt, 1999). Обработка растений экстрактом приводила к увеличению содержания в листьях пе-роксидззы и хитиназы (Herger, Klingauf, 1990), стимулировала синтез фитоа-лексинов после заражения растений (Daayf et а!., 1997).

Проростки пшеницы обрабатывали 1% водным экстрактом из Reynoutria sachaUnensis два раза - на седьмой и одиннадцатый день после посадки семян. При каждой обработке использовали свежеприготовленный экстракт. Для приготовления препарата брали 2 г сухого порошка Reynoutria sa-chalinettsis и добавляли 200 мл дистиллированной воды при 50°С. Суспензию перемешивали в течение 1 часа, фильтровали, и полученный экстракт использовали для опрыскивания растений. Измерения производили через 2-4 дня после второй обработки.

Опрыскивание проростков пшеницы водным экстрактом из Reynoutria sachalinensis вызвало небольшое увеличение содержания хлорофилла (таблица 2). Эта данные согласуются с данными (Herger, Klingau£ 1990). Интересен тот факт, что увеличение содержания хлорофилла сопровождалось уменьшением отношения хлорофилл а/хлорофилл Ъ (таблица 2). Известно, что хлорофилл а преимущественно входит в состав коровых комплексов реакционных центров первой и второй фотосистемы, тогда как хлорофилл Ь преимущественно связан с светос обирающим комплексом второй фотосистемы (Vermaas, 1993). Таким образом, уменьшение соотношения хлорофилл а/хлорофилл b в обработанных растениях свидетельствует об увеличении числа светос обирающих пигментов в расчете на количество реакционных центров.

Таблица 2. Физиологические и биофизические показатели листьев пшеницы, обработанной водным экстрактом из КеупоШг{а заскаИпетгз. Все отличия являются достоверными с уровнем значимости 0,05._

Показатель Контроль Reynoutria sachalincnsis

Содержание хлорофилла мг/г сырой биомассы 0,79 0,83

Отношение хлорофилл а/хлорофилл Ъ 2,80 2,65

Скорость выделения Оз, мл ОДмг хлорофилла в час) 1,10 1,37

(Fm - Ft)/Fi (медленная индукция флуоресценции) 0.89 1.13

Р/Ро (фотоицдуцировшшые изменения величины сигнала! ЭПР) 1,0 0,75

Было установлено увеличение фотосинтетической активности (скорости выделения О; в расчете на хлорофилл) в листьях растений, обработанных экстрактом из ЯеупоигИа засНаНпеп$1з (таблица 2), Опрыскивание растений экстрактом привело к увеличению отношения (Рм - РтУРт медленной индукции флуоресценции (таблица 2), которое было обусловлено возрастанием Р^. Увеличение Рм, в свою очередь, может быть связано с частичным снятием нефотохимического тушения флуоресценции за счет более активного синтеза

АТФ и уменьшения градиента протонов на мембране тнлакоидов. Увеличение синтеза АТФ, с одной стороны, ведет к ускорению транспорта электронов, а с другой, — к общему увеличению фотосинтетической активности. Об ускорении электронного транспорта между фотосистемами свидетельсгвеут также уменьшение параметра Р/Ро фотоиндуцированвых изменений величины сигнала ЭПРI от окисленных реакционных центров первой фотосистемы Р700* (таблица 2,данные получены Б.В. Трубицниым)

Типичные кривые термолгоманесценци и контрольных и обработанных экстрактом растений приведены на рис.13. У обработанных растений возрастала интенсивность термолюминесценции в области, пика А и уменьшалась в области пиков В и С. Эти данные указывают на то,- что экстракт оказывает стимулирующее действие на кнслород-вьшеляющую систему, ускоряя переход S2 - Sj.

Температура,0 С

Рис. 13. Термолюминесценция листьев пшеницы, обработанной водным экстрактом из КеупоиггШ ьасШтежз: а - контроль, б - обработанные растения.

В разделе 3.4 приведены данные по действию на термолюминесценцию хлоропластов бобов пероксида водорода, — едкого из веществ, участвующих в реакциях системной приобретенной устойчивости растений к патогенам.

Увеличение термолюминесценции в области пика А (рис.14) свидетельствует о стимулирующем действии пероксида водорода на комплекс второй фотосистемы (увеличении скорости восстановления первичных хин он сивых акцепторов).

В четвертой главе приведены результаты опытов с растениями, находящимися в неблагоприятных экологических условиях: (1) произрастающими вблизи крупных транспортных магистралей в (2) подверженными воздействию солевых антифризов, используемых для борьбы с гололедом.

контроль - - - • перокоад водорода

Температура, °С

Рис. 14. Термолюминесценцня суспензии хлоропласте в из листьев бобов при добавлении пероксида водорода.

В разделе 4.1 исследованы биофизические показатели листьев двух- и трехлетних сеянцев клена остролистного Acer platanoides L. в зависимости от расстояния до крупных транспортных магистралей: Университетского проспекта и проспекта Вернадского г. Москвы.

Установлено, что отношение F^/Ft медленной индукции флуоресценции претерпевает немонотонные изменения по мере удаления от перекрестка проспектов вглубь парка (рис.15, кривая 1). При этом содержание хлорофилла на единицу сырой массы листа монотонно увеличивалось (кривая 2), а количество реакционных центров первой фотосистемы, оцениваемое по величине сигнала ЭПР I от окисленных центров оставалось приблизительно на одном уровне (Караваев и др., 2001). Можно сделать вывод, что низкое содержание хлорофилла и пониженные значения Fm/Ft вблизи перекрестка (5-35 м) обусловлены негативным влиянием выхлопных газов автомобилей, останавливающихся у светофора. Уменьшение Fm/Ft вдали от перекрестка (50-65 м) может быть связано с ослаблением фотосинтеза, обусловленным постепенным затенением сеянцев деревьями (кривая 3, освещенность на уровне сеянцев определяли с помощью фотодиода).

В качестве параметра термолюминесцешши использовали относительные светосуммы полосы A (Sa/Sosh) в интервале температур от -30аС до О'С и полосы С (Sc/Soou) в интервале от 40°С до 80°С. Установлено, что по мере приближения к перекрестку значения Вд/^общ, как н Fm/Fj, уменьшались, а значения Sc/S^m увеличивались (Солнцев и др., 2001). Кинетику фотоинду-цированных изменений величины сигнала ЭГИ* I характеризовали временем тт роста сигнала ЭПР I после включения белого света. Было показано, что

значения т1Л понижались от 2 мин. для растений, удаленных на расстояние 30 м от перекрестка, до 10 с для самых близких к дороге образцов (Солнцев и др., 2001) (данные получены В.В. Птушенко), Предполагается, что эти изменения также обусловлены неблагоприятным влиянием транспортных магистралей с интенсивным движением автомобилей.

о +-

10 20 30 40 50 Расстояние от перекрестка, м

60

70

Рис.15. Изменения параметра Р^/Рт медленной индукции флуоресценции (1), содержания хлорофилла в листьях клена (мг на 1 г биомассы) (2) и освещенности листьев (усл. ед.) (3) при удалении вглубь парка от пересечения Университетского проспекта И проспекта Вернадского.

В разделе 4.2 представлены результаты по исследованию действия на фотосинтетический аппарат растений солевого антифриза ХКМ и природного полисахарида хитозана. Хитозан был выбран по двум причинам: из-за его элиситорных свойств (Кривцов и др., 1996) и возможности его использования для фиторемедиадни - очистки почв от тяжелых металлов с помощью растений (Азовцева, 2004).

Измерения медленной индукции флуоресценции и термолюмннесцен-цни провалили на трехнедельных проростках пшеницы, выращенных в следующих условиях. В смешанные образцы городской почвы, классифицированной как урбанозем - реплаитозем (по Строгановой, 1997), массой по 200 г было посеяно по 20 зерен пшеницы сорта «Любава». В первом варианте опыта в почвенный образец был внесен водный раствор солевого антифриза

ХКМ в количестве 0,4% антифриза от массы почвы. Во втором варианте в почву было внесено 10 мл 0,05% раствора хитозана. В третьем варианте в почву были внесены одновременно ХКМ и хитозан в указанных количествах. В качестве контроля использовали почву в естественном состоянии. Хитозан и антифриз вносили в почву три раза с недельным интервалом. Первый раз эти вещества вносили непосредственно перед посадкой семян.

Результаты измерений медлен-

5

1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40

"'г"-?1

I

2 а.

!

ной индукции флуоресценции листьев растений, обработанных ХКМ и хитозаном, представлены на рис. 16 (уровень значимости 0,2). При внесении в почву солевого антифриза ХКМ наблюдалось уменьшение параметра (Рм - РгУРт медленной индукции флуоресценции, что свидетельствует о понижении фотосинтетической активности. Внесение в почву хитозана вызывало увеличение значений (Рм — РтУГЧ (повышению фотосинтетической активности). Прн одновременном внесении в почву ХКМ и хитозана значения (Гм -РтУТ? были понижены по сравнению с фоном, но выше, чем при внесении в почву только антифриза.

Внесение в почву солевого антифриза приводило к уменьшению термолюми н есценции в области полосы А и сильному росту пика В (рис.17). При этом происходило смещение температуры максимума пика В в область более высоких температур. Это смещение можно объяснить, исходя из представлений о составной природе пика В (он состоит из пиков В| (низкотемпературный компонент) и Вг (высокотемпературный компонент)). При добавлении в почву ХКМ происходило усиление пика Вг и ослабление В) (рис.17). Можно предположить, что этот эффект вызван частичным блокированием перехода кислород-выделяющей системы из состояния Эг в состояние Эз. Подтверждением этого предположения служит уменьшение термолюминесценции в области полосы А, источником которой является рекомбинация пары зарядов (За'Бз*. Таким образом, полученные данные свидетельствуют об угнетающем воздействии солевого антифриза на фотссинтетический аппарат растений.

Внесение в почву хитозана приводило к общему уменьшению интенсивности термшюминесценции листьев растений (рис. 17), связанному, как предполагается, с увеличением скорости безизлучательной дезактивации энергии. При одновременном внесении в почву солевого антифриза ХКМ и

Рис. 16. Изменения параметра (Бм - Рмедленной индукции флуоресценции листьев пшеницы прн внесении в почву антифриза и хитозана.

хитозана наблюдалась практически такая же кривая термолюминесценции, как и у контрольных образцов. Интенсивности пиков Л и В не изменились, но сами они незначительно сместились в область более низких температур. Предполагается, что это связано с восстановлением и даже небольшим ускорением (по сравнению с фоном) скорости перехода кислород-выделяющей системы из состояния в состояние 83.

I:

•контроль

•ХКМ - - - хитозан

■ хкгозан и ХКМ !

Рис. 17. Термолюминесценцня листьев пшеницы при внесении в почву антифриза и хитозана.

Таким образом, внесение в почву хнтозапа нейтрализует действие солевого антифриза. По всей видимости, это происходят еще в почве, так как их действие на. ТЛ листьев растений не аддитивно. По отдельности они уменьшают термо/цомннесценцто в области пика А, а действуя совместно влияют на него мшр. На основании полученных данных можно рекомендовать использование хитозана для компенсации негативного действия солевого антифриза ХКМ на растения.

Выводы

1. Установлены закономерности в изменении люминесцентных показателей листьев растений, обработанных препаратом В ЮМ® в зависимости от концентрации, способов и сроков обработки. При малых дозах препарата (от 5 мГ до 20 мг на 100 мл) наблюдалось увеличение интенсивное« пика А тер-молюминесцении в области -10°С и параметра (Рм - Рт)/Рт медленной индукции флуоресценции, что свидетельствует о стимулирующем действии препарата на фотосинтетаческий аппарат.

' 2. 'Обработка проростков пшеницы препаратом ВЮЫ® приводила к увеличению термолюминесценции в области 40-70°С (полоса С); у проростков с

большим сроком хранения семян наблюдалась более интенсивная полоса С. Предполагается, что полоса С связана с нарушением целостности мембран при замораживании хлоропластов,

3. Обработка проростков пшеницы экстрактом из горца гигантского Rey-noutria sachalinensis приводила к увеличению значений (Fm - FtVFt медленной индукции флуоресценции и увеличению пика А термолюминесценции. Эти изменения коррелируют с увеличением фотосинтетической активности (скорости выделения Oj в расчете на хлорофилл) и свидетельствуют о стимулирующем действии экстракта на фотосинтетический аппарат растений.

4. Установлены закономерности в изменении люминесцентных показателей листьев клена остролистного в зависимости от расстояния до крупных транспортных магнстраией. Пониженные значения (Fm - Fj)/Fx медленной индукции флуоресценции и повышенные значения интенсивности термо-люминесцепции в области полосы С свидетельствуют о негативном воздействии выхлопных газов автомобилей на фотосинтетический аппарат

.,-,. растений на расстояниях вплоть до 30 метров от магистрали.

5. Методами тсрколюминссцекцин и медленной индукции флуоресценции показано, что внесение в почну солечогл антифриз на основе СпСЬ оказывает негативное воздействие на фотосинтетический аппарат проростков пшеницы, а природного полисахарида хитозана, напротив, стимулирует фотосинтетическую активность. При совместном внесении в почву этих препаратов хитозан компенсирует действие антифриза.

Основные результаты диссертации представлены в следующих публикациях.

1. Солнцев М.К., Караваев В.А., Кузнецов A.M., Птушенко В.В. Трубицин Б.В., Францев В.В., Тихонов А.Н. Изменения биофизических показателей листьев растений в зависимости от удаленности от транспортных магистралей. Тезисы докладов Ш всероссийской научной конференции "Физические проблемы экологии (Экологическая физика)". Москва, 2001, с.180.

2. Солнцев М.К., Караваев В,А., Кузнецов A.M., Птушенко В.В., Трубицин Б.В., Францев В.В., Тихонов А.Н. Биофизические показатели листьев древесных пород вблизи транспортных магистралей. Тезисы докладов международной конференции "Актуальные вопросы экологической физиологии растений в XXI веке". Сыктывкар, 2001, с.113-114.

3. Караваев В.А., Солнцев М.К., Кузнецов А.М., Полякова И.Б., Птушенко В.В., Трубицин Б.В., Францев В.В., Юрина Т.П., Юрина Е.В., Тихонов А.Н. Изменения медленной индукции флуоресценции листьев клена вблизи транспортных магистралей. Биофизика, 2001, т.4б, вып.2, с.381-382.

4. Karavaev V.A., Schmitt A-, Solntsev M.K., Yurina T.P., Frantsev V.V., Kuznetsov A.M., Polyakova I.B., Trabitsin B.V. and Tikhonov A.N. Stimulation of phoíosynthetic activity in wheat leaves treated with aqueous extracts from Reynoutria sachalinensis. In: Modem fungicides and antifungal com-

pounds Ш (ed. by H.-W. Dehne, U, Gisi. K.H. Kuck, P.E. Russel and H. Lyr). Gelsenkirchen, Verlag Th, Mann, 2002 p.379-385.

5. Solntsev M.K., Karavaev V.A., Vurina T.P., Yurina E.V., Kuznetsov A.M., Polyakova LB. and Frantsev V.V.- Stimulant effect of plant activator BION on photosynthesis and its inhibitory effect on pathogenic fungi. Plant Protection Science, 2002, v.38, Ш, p.497-501.

6. Solntsev M.K., Karavaev V.A., Frantsev V.V., Kuznetsov A.M. Effect of plant activator BION on the luminescent characteristics of green leaves. Abstracts of the 6th conferencc of European foundation for plant pathology "Disease resistance in plant pathology". Prague, 2002, p.87.

7. Karavaev V.A,, Solntsev M.K., Kuznetsov A.M., Polyakova I.B., Frantsev V.V., Yurina T.P. Plant extracts as the source of physiologically active compounds suppresing the development of pathogenic fungi Plant Protection Science, 2002, v;38, №1, p.200-204.

8. Францев В.В., Солнцев M.K., Караваев В.А. Влияние биологически активного препарата BION на термолюминесценцию листьев бобов и пшеницы. Тезисы докладов V международного симпозиума "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования", Пущино, 2003, т.1, с.361-363,

9. Францев В.В., Солнцев MJC., Караваев В.А. Термолюминесценция листьев растений; обработанных препаратом BION. Тезисы докладов Ш съезда биофизиков России. Воронеж, 20(М, т.2, с.47б.

10. Аэовцева Н.А., Смагин А.В., Лазарева Е.В., Францев В.В. Оценка влияния солевых антифризов на экологическое состояние почв и растительного покрова в городской среде. Материалы международной научной конференции «Экология и биология почв». Ростов-на-Дону, 2005, с. 12-16.

11. Францев В.В., Солнцев М.К., Караваев В.А. Влияние препарата BION -. активатора системной устойчивости растений против фитопатогенов на

термолюминесценцию листьев бобов и пшеницы. Тезисы докладе» международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2005», Москва, 2005, т.1, с.56-58.

12. Solntsev1. М.К., Frantsev V.V.; Karavaev V.A., Yurina T.P., Yurina E.V. Thermo luminescence of wheat leaves treated with the plant activator BION. In: Modem fungicides and antifungal compounds IV (ed. by H.-W. Debne, U. Gisi, FCH. Kuck, P.E. Russel and H. Lyr). The British Crop Protection Council, 2005, p.287-292.

13. Францев B.B. Возбуждение термолюминесценции зеленого листа 18 не лазерными вспышками. Тезисы международной конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2006», Москва, 2006, с.31-33.

КОПИ-ЦЕНТР св. 7: 07: 10429 Тираж 100 экз. Тел. 185-79-54 г. Москва, ул. Енисейская д. 36

Введение Диссертация по биологии, на тему "Люминесцентные показатели листьев растений в зависимости от антропогенных экологических факторов"

Постановка проблемы, ее актуальность.5

Цель работы.*. 6

Задачи исследования.6

Научная новизна работы.7

Практическое значение работы.8

Апробация работы. 8

Структура и объем работы. 8

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Францев, Владимир Владимирович

1. Установлены закономерности в изменении термолюминесцен ции листьев растений, обработанных препаратом BION® - ак тиватором системной приобретенной устойчивости растений к

заболеваниям в зависимости от концентраций, способов и сро ков обработки. При обработке растений BION*^-OM В малых до зах (от 5 мг до 20 мг на 100 мл) наблюдалось увеличение ин тенсивноси пика А термолюминесцении в области -Ю^С и па раметра (FM - FT)/FT медленной индукции флуоресценции, что

свидетельствует о стимулирующем действии препарата на фо тосинтетический аппарат. 2, Обработка проростков пшеницы препаратом BION® приводила

к увеличению термолюминесценции в области 40-70^С (полоса

С); у проростков с большим сроком хранения семян наблюда лась более интенсивная полоса Предполагается, что полоса

С связана с нарушением целостности мембран при заморажи вании хлоропластов. 3. Обработка проростков пшеницы экстрактом из горца гигант ского Reynoutria sachalinensis приводила к увеличению значе ний (FM - FT)/FT медленной индукции флуоресценции и увели чению пика А термолюминесценции. Эти изменения коррели руют с увеличением фотосинтетической активности (скорости

выделения Ог в расчете на хлорофилл) и свидетельствуют о

стимулируюшем действии экстракта на фотосинтетический

аппарат растений,

4, Установлены закономерности в изменении люминесцентных

показателей листьев клена остролистного в зависимости от

расстояния до крупных транспортных магистралей. Понижен ные значения (FM - FT)/FT медленной индукции флуоресценции и повышенные значения интенсивности термолюминесценции

в области полосы С свидетельствуют о негативном воздейст вии выхлопных газов автомобилей на фотосинтетический ап парат растений на расстояниях вплоть до 30 метров от магист рали. 5. Методами термолюминесценции и медленной индукции флуо ресценции показано, что внесение в почву солевого антифриза

на основе СаСЬ оказывает негативное воздействие на фото синтетический аппарат проростков пшеницы, природного по лисахарида хитозана, напротив стимулирует фотосинтетиче скую активность. При совместном внесении в почву этих пре паратов хитозан нейтрализует действие антифриза.Список сокращеий

АДФ - аденозиндифосфорная кислота;

АТФ - аденозинтрифосфорная кислота;

диурон - (3-(3,4-дихлорфенил)-1,Г-диметилмочевина);

КВС - кислород-выделяющая система;

МИФ - медленная индукция флуоресценции;

НАДФ"^ - окисленный никотинамидадениндинуклеотидфосфат;

НАДФН - восстановленная форма НАДФ ;^

РЦ - реакционный центр фотосистемы;

с е к - светособирающий комплекс;

с е к 1 - с е к , связанный с фотосистемой 1;

с е к 2 - с е к , связанный с фотосистемой 2;

ТЛ - термолюминесценция;

Фд - ферредоксин;

ФНР - ферредоксин - НАДФ - редуктаза;

Фо - неорганический (ортофосфат);

Фе 1 - фотосистема 1;

ФС 2 - фотосистема 2;

ФЭУ - фотоэлектронный умножитель;

ХКМ - хлористый кальций модифицированный;

ЭПР - электронный парамагнитный резонанс;

ЭТЦ - электрон-транспортная цепь;

b(Jf- комплекс цитохромов Ьб/f;

D1,D2 - белки реакционного центра Фе 2;

Рс - пластоцианин;

PQ - окисленный пластохинон;

PQH2 - полностью восстановленный пластохинон;

QA - первичный хиноновый акцептор;

QB - вторичный хиноновый акцептор; YD - вспомогательный донор электронов для Р680 (Туг 160 на D2);

Yz - основной донор электронов для Р680 (Туг 161 на D1). Благодарности

Автор работы выражает сердечную благодарность своим научным ру ководителям доктору физико-математических наук, профессору Караваеву

В.А. и кандидату физико-математических наук доценту Солнцеву М.К. за

помощь в экспериментальной работе, ценные замечания но проведению опы тов и помощь в подготовке диссертации к защите. Так же автор благодарит

докторов физико-математических наук, профессоров кафедры биофизика Ку кушкина Л.К. и Тихонова А.Н. за консультации в области фотосинтеза. Ав тор благодарит Гришачева В.В., доктора физико-математических наук про фессора кафедры общей физики Колотова О.С. и Матюнина А. за номонц> в

освоении лазера.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата физико-математических наук, Францев, Владимир Владимирович, Москва

1. Азовцева НА. Влияние солевых антифризов на экологическое состояние городских почв. Диссертация на соискание степени кандидата биологических наук, Москва, 2004,120 е.,

2. Асланиди К.Б., Шалапенок А.А., Карнаухов В.Н., Берестовская Н.Г., Шавкин В.И. Метод определения функционального состояния растений по спектрам флуоресценции хлорофилла, Пущино, 1998, 44с.

3. Вавилин Д.В., Маторин Д.Н., Кафаров Р.С., Баутина А.И., Венедиктов П.С. Высокотемператураная термолюминесценция в пе-рекисном окислении липидов. Биологические мембраны, 1991, №8, с.89-98.

4. Вашарош А, Солнцев М.К., Кукушкин А.К., Караваев В.А. Влияние кислорода на электронный транспорт в фотосинтетическом аппарате зеленого листа. Вестник московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия, 1985, т. 26, №5, с.72-77

5. Волькенштейн М.В., Биофизика. М.: Наука, 1988, с.592.

6. Выджинский Т. Ж. Выделение кислорода при фотосинтезе. «Фотосинтез», т.1, под ред. Говинджи, 1987. М.: Мир, с.633-679.

7. Горбатенко И.Ю., Онищук И.А., Кривцов Г.Г., Ванюшин Б.Ф. Элиситорное и регулирующее рост растений действие хитозана. Известия РАН. Серия биологическая, 1996, №4, с. 402-405.

8. Денисенко А.С, Кукушкин А.К. Новый подход к проблеме образования кислорода при фотосинтезе. Биофизика, 2005, т. 50, вып.5, с.833-842.

9. Клеваник А.В. К теории термолюминесценции при фотосинтезе II. О применении теории Рэндолла Уилкинса. Молекулярная биология, 1995, т. 29, вып. 3, с. 645-651.

10. Красновский А.А. Люминесценция синглетного кислорода при переносе энергии от фотовозбуждающих пигментов в растворе. Известия Академии Наук СССР. Серия физическая, 1978, т.42, №2, с.343-348.

11. Кривцов Г.Г., Лоскутова Н.А., Конюхова Н.С., Хорьков Е.И., Ко-ношенко Н.В., Ванюшин Б.Ф. Действие хитозановых элиситоров на растения пшеницы. Известия РАН. Серия биологическая, 1996, №1, с.23-29.

12. Кукушкин А.К., Новикова Л.В. Теоретическое исследование термолюминесценции высших растений. Биофизика, 1991, т.36, вып.4, с.640-647.

13. Кукушкин А.К. Термовысвечивание зеленого листа, облученного видимым светом в вакууме при низкой температуре. Биофизика, 1968, т. 14, №6, с.1124-1125.

14. Кукушкин А.К., Тихонов А.Н. Лекции по биофизике фотосинтеза растений. М.: Изд-во Моск. университета, 1988. 320 с.

15. Левшин В.Л. Фотолюминесценция жидких и твердых веществ, М.-Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1951 г., 456с.

16. Левшин Л.В., Салецкий A.M. Оптические методы исследования молекулярных систем. М.: Изд-во Московского университета, 1994,320с.

17. Малый практикум по физиологии растений. Под ред. Гусева М.В. М.: Изд-во Моск. университета, 1982.192с.

18. Минитаева Ф.В., Гордон Л.Х. Продукция супероксида и активность внешней пероксидазы в растительных тканях при стрессе. Физиология растений, 2003, т.50, №3, с.459-464.

19. Мокроносов А.Т., Гавриленко В.Ф. Фотосинтез. Физико-экологические и биохимические аспекты. М.: Изд-во Московского университета, 1992, 320с.

20. Орт Д.Р., Говинджи. Общие представления о преобразовании энергии при фотосинтезе. «Фотосинтез», т.1, под ред. Говинджи, М.: Мир, 1987, с. 8-82.

21. Полякова И.Б. Медленная индукция флуоресценции листьев растений при разной фотосинтетической активности. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических Наук, М.: физический факультет МГУ, 2002, 146с.

22. Практикум по спектроскопии. Под. ред. Левшина Л.В. М., 1976, 317с.

23. Солнцев М.К. Влияние спектрального состава действующего света на термолюминесценцию листьев бобов при 40-70°С. Биофизика, 1995, т. 40, вып. 2, с.417-421.

24. Солнцев М.К. О природе полосы термолюминесценции фотосинтетических объектов при 40°С-80°С. Журнал физической химии, 1989, т. 63, с.1959-1960.

25. Солнцев М.К.*, Грибова З.П., Караваев В.А. Влияние температуры облучения на термолюминесценцию контрольных и обработанных феназоном листьев пшеницы. Физиология растений, 1989, т. 36, вып. 4, с. 686-691.

26. Солнцев М.К., Ташиш В., Караваев В.А., Хомутов Г.Б. Специфическое действие ионов йода на регуляторные процессы в фотосинтетических мембранах. Биофизика, 1995, т. 40, вып. 6, с. 15261528.

27. Строганова М.Н., Мягкова А.Д., Прокофьева Т.В. Роль почв в городских экосистемах. Почвоведение, 1997, №1, с.96-101.

28. Твердислов В.А., Тихонов Н.А., Яковенко JI.B. Физические механизмы функционирования биологических мембран. М,: Изд-во Моек, университета, 1987, с.200.

29. Тихонов А.Н. Молекулярные преобразователи энергии в живой клетке. Соросовский образовательный журнал, 1997, № 7, с. 1017.

30. Тихонов А.Н. Трансформация энергии в хлоропластах энерго-преобразующих органеллах растительной клетки. Соросовский образовательный журнал, 1996, №4, с.24-32.

31. Тихонов А.Н.* Регуляция световых и темновых стадий фотосинтеза. Соросовский образовательный журнал, 1997, №11, с. 8-15.

32. Францев В.В. Возбуждение термолюминесценции зеленого листа 18 не лазерными вспышками. Тезисы международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2006», Москва, 2006, с.31-33.

33. Черноколев А.Т., Кукушкин А.К., Солнцев М.К. Термолюминесценция субхлоропластных частиц и действие АДФ и АТФ и разобщителей на термолюминесценцию хлоропластов высших растений. Биофизика, 1979, т.24, с.342-343.

34. Эдвард Дж., Уокер Д. Фотосинтез Сз-Сд-растений: механизмы и регуляция. М.: МИР, 1986, 598с.

35. Юрина Т.П., Умнов A.M., Караваев В.А., Солнцев М.К. Влияние мучнистой росы на физиологические процессы в листьях пшеницы. Физиология растений, 1992, т.39, вып.2, с. 270-275.

36. Arnold W. A. and Azzi J. R. Chlorophyll energy levels and electron flow in photosynthesis. Proc Natl Acad Sci USA, 1968, v.61, pp.2935.

37. Arnold W. and Sherwood H. Are chloroplasts semiconductors? Proc. of National Academy of sciences, 1957, v.43, p.105-114.

38. Asada К. Production and scavenging of reactive oxygen species in chloroplasts and their functions. Plant physiology, 2006, v. 141, p. 391-396.

39. Daayf F., Schmitt A., Belanger R.R. The effects of plant extracts of Reynoutria sachalinensis on powdery mildew development and leaf physiology of long English cucumber. Plant Disease, 1995, v.79, p.577-580.

40. Daayf F., Schmitt A., Belanger R.R. Evidence of phytoalexins in cucumber leaves infected with powdery mildew following treatment with leaf extracts of Reynoutria sachalinensis. Plant Physiol., 1997, v.113, p.719-727.

41. Demeter S.*, Vass I., Horvath G. and Laufer A. Charge accumulation and recombination in photosystem II studied by thermoluminescence II: Oscillation of the С band by flash exitation. Biochim. Biophys. Acta, 1984, v. 764, p.33-39.

42. Ducruet J.-M., Miranda T. Graphical and numerical analysis of ther-moluminescence and fluorescence Fo emission in photosynthetic material. Photosynthesis research, 1992, v. 33, p. 15-27.

43. Genty В., Harbinson J., Briantis J.-M., Baker N.R. The relationship between non-photochemical quenching of chloropyll fluorescence and the rate of photosystem 2 photochemistry in leaves. Photosynthesis research, 1990, v.25, p.249-257.

44. Golovina E.A., Tikhonov A.N., Hoekstra F.A. An electron paramagnetic resonance spin probe study of membrane permeability with seed aging. Plant Physiol., 1997, v.114, p.383-389.

45. Golovina E.A., Tikhonov A.N. The Structural differences between the embryos of viable and nonviable wheat seeds as studied with the EPR spectroscopy of lipid-soluble spin labels. Biochim. Biophys. Acta, 1994, v. 1190, p.385-389.

46. Herger G., Klingauf F. Control of powdery mildew fungi with extracts of the giant knotweed Reynoutria sachalinensis (Polygonaceae). Med. Fac. Landbouww. Rijksuniv. Gent, 1990, v.55, p.1007-1014.

47. Homann P, E., Gleiter H., Ono T. and Inoue Y. Storage of abnormal 'Si', 'I2' and 'S3' in photosynthetic water oxidases inhibited by СГ removal. Biochim. Biophys. Acta, 1986, v. 850, p. 10-20.

48. Inoue Y. Photosynthetic thermoluminescence as a simple probe of photosystem II electron transport. In Biophysical techniques in photosynthesis eds. by Amesz J and Hoff A.J., Kluwer academic publishers, 1996, p.93-107.

49. Inoue Y., Yamashita Т., Kobayashi Y. and Shibata K. Thermoluminescence changes during inactivation and reactivation of the oxygen-evolving system in isolated chloroplasts. FEBS Lett, 1977, v.82, p.303-306.

50. Johnson G.N., Rutherford A.W., Krieger A. A change in the midpoint potential of the quinone QA in photosystem II associated with photo-activation of oxygen evolution. Biochim. Biophys. Acta, 1995, v. 1229, p. 202-207.

51. Koike H., Siderer Y., Ono Т., Inoue Y., Assignment of thermoluminescence A band to S3QA" charge recombination sequential stabilization of S3 and Qa" by a two-step illumination at different temperatures. Biochim. Biophys. Acta, 1986, v. 850, p. 80-89.

52. Krause G.H., Weis E. Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: the basics. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 1991, v.42, p.313-349.

53. Krieger A., Rutherford A. W., Jegerschold C. Thermoluminescence measurements on chloride-depleted and calcium-depleted photosys-tem II. Biochim. Biophys. Acta, 1998, v. 1364, p.46-54.

54. Krieger A., Rutherford A. W.3 Johnson G.N. On the determination of redox midpoint potential of the primary quinion electron acceptor, QA, inphotosystem II. Biochim. Biophys. Acta, 1995, v. 1229, p. 193-201.

55. Miranda Т., Ducruet J.-M. Characterization of the chlorophyll thermoluminescence afterglow in dark adapted or far-red-illuminated plant leaves. Plant Physiol. Biochem., 1995, v. 33(6), p. 689-699,

56. Misra A.N., Waz D.F., Misra M. and Biswal A.K. Thermoluminescence in chloroplasts as an indicator of alterations in photosystem 2 reaction centre by biotic and abiotic stresses. Photosynthetica, 2001, v.39(l), p. 1-9.

57. Peterson R.B., Oja V., Laisk A. Chlorophyll fluorescence at 680 and 730 nm and leaf photosynthesis. Photosynthesis Research, 2001, v. 70, p. 185-196.

58. Rozsa Z., Droppa M., and Horvath. On the origin of thermolumines-cence band at +50°C in isolated subchloroplast particles. Biochemica et Biophysica Acta, 1989, 973, p.350-353.

59. Rubin A.B. and Venediktov P.S. Storage of light energy by photosynthesis organisms at low temperature. Biophysics, 1969, v. 14, p.105-109.

60. Rutherford A.W. and Faller P. The heart of photosynthesis in glorios 3D. Trends in biochemical sciences, 2001, v. 26, № 6, p.341-344.

61. Said E., Turcsanyi E., Vass I., Nugent J., Andersson В., Barber J. Functional characterization of the PS II-LHC II supercomplex isolated by direct method from spinach thylakoid membranes. Photosynthesis Research, 2000, 64, p. 179-187.

62. Sass L., Csintalasn Z., Tuba Z., Vass I. Thermoluminescence studies on the function of Photosystem II in the desiccation lichen Cladonia convoluta. Photosynthesis Research, 1996, 48, p. 205-212.

63. Seddon В., Schmitt A. Integrated biological control of fungal plant pathogens using natural products. In: Modern fungicides and antifungal compounds II. Eds. Lyr H., Russel P.E., Dehne H.-W. and Sisler H.D. Intercept, Andover, 1999, p.423-428.

64. Skotnica J., Matouskova M., Naus J., Lazar D., Dvorak L. Thermolu-minescence and fluorescence study of changes in photosystem II photochemistry in desiccating barley leaves. Photosynthesis Reaserch, 2000, v.65, p.29-40,

65. Sonoike K., Koike H., Enami I and Inoue Y. The emission spectra of thermoluminescence from photosynthetic apparatus. Biochemica et Biophysica Acta, 1991, v.1058, p.121-130.

66. Torres M.A., Jones J. D.G., Dangl J.L., Reactive oxygen signaling response to pathogens. Plant pathology, 2006, v. 141, p. 373-378.

67. Tramontini L.S., McColl&E S. Evans H. Ca2+ and Mg2+ -binding and a putative calmodulin type Ca2+-binding site in Synechoccus Photosystem II, Photosynthesis research, 1996, v.50, p.233-241.

68. Vass I. The history of photosynthetic thermoluminescence. Photosynthesis research, 2003, v. 76, p. 303-318.

69. Vass I., Govindjee Thermoluminescence from photosynthetic apparatus. Photosynthesis research, 1996, v.48, p. 117-126.

70. Vass I., Koike H. and Inoue Y. High pH effect on S-state turnover in chloroplasts studied by thermoluminescence. Short-time alkaline incubation reversibly inhibits S3-to-&4 transition. Biochim. Biophys. Acta, 1985, v. 810, p.302-309.

71. Vass I., Ono T. and Inoue Y. Stability and oscillation properties of thermoluminescent charge pairs on the (^-evolving system depleted of СГ or the 33 kDa extrinsic protein, Biochim. Biophys. Acta, 1987, v. 892, p. 224-235.

72. Vermaas W. Molecular-biological approaches to analyze photosystem II stucter and function. Annu. rev. plant physiol. plant molec. biol., 1993, v.44, p.457-481.

73. Weis E., Berry J.A. Quantum efficiency of photosystem II in relation to "energy"-dependent quenching of chlotoptll fluorescence. Biochim. Biophys. Acta, 1987, v.894, p.l98-208.