Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Механизм фотодыхания в листьях С4-растений и его регуляция

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Механизм фотодыхания в листьях С4-растений и его регуляция"

;б од

о - РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ФОТОСИНТЕЗА

На правах рукописи

ЛЮБИМОВ ВАЛЕРИЙ ЮРЬЕВИЧ

УДК 581.132

МЕХАНИЗМ ФОТОДЫХАНИЯ В ЛИСТЬЯХ С4-РАСТЕНИЙ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ

03.00.04 - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертаций на соискание учёной степени доктора биологических наук

ПУШИМО - 1С-94

Работа выполнена в Институте почвоведения и фотосинтеза РАН, г. Пущино

Официальные оппоненты:

академик РАН, профессор И.А. Тарчевский

доктор биологических наук, профессор А.К. Романова

доктор химических наук, профессор Г. Г. Комиссаров

Ведущая организация: Институт физиологии растений РАН

Защита состоится а/с/гл 1994 г. в_часов на за-

седании Специализированного совета Д 200.29.01 по защите диссертаций на соискание учёной степени доктора биологических наук при Институте почвоведения и фотосинтеза РАН (142292, г. Пущино Московской области).

Автореферат разослан "_"_ 1994 г.'

j чспап v-^rvj^v АСЛ^ЛЫ

Специализированного совета

доктор биологических наук E.H. Музафаров

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Ключевой реакцией цепи фотодыхательного метаболизма является оксигенирование рибулозо-1,5-бисфосфата. Широко исследовано влияние на Рубиско таких факторов внешней среды как концентрации кислорода и углекислоты [Buchanan and Schur-man 1973, Badger and Andrews 1974], температурного режима выращивания растений [Филимонов 1984, Карпилова и др. 1984], минерального питания [Авдеева и др., 1974; Авдеева и Андреева, 1974] и т.д. Во всем этом широком спектре исследований очень мало работ, посвященных эндогенному биохимическому контролю точки разветвления фотосинтеза.и фотодыхания [Popova et al, 1982]. Имея в виду, что фотодыхание в своем абсолютном выражении и в соотношении с фотосинтезом является одним из главных факторов, определяющих накопление растительной биомассы, представляется и теоретически, и практически важным исследовать возможные механизмы эндогенной биохимической регуляции РБФ-оксигеназного начала фотодыхательного метаболизма. В роли биохимических эффекторов вторичного происхождения в хлоропласте могут выступать синтезируемые в нем вещества фенольной природы. Известно, что они проявляют высокую активность в регуляции реакций энерготрансформации в хлоропластах [Акулова 19771. Весьма вероятно, что эти вещества, содержание которых изменяется в листе в течении суток и в процессе вегетации, могут являться регуляторами темновых ферментативных процессов ассимиляции С02 и фотодыхания.

•С другой стороны, вскоре после открытия Карпиловым [Карпилов I960] и Хэтчем и Слэком [Hatch and Slack 1966] С4-фотосинтеза встал вопрос о функционировании фотодыхания в листьях этих растений, которые обладают рядом специфических свойств:

а) отсутствует постсветовой выброс СОг, по которому в листьях Сз-растений было обнаружено фотодыхание,

б) углекислотный компенсационный пункт примерно в 10 раз ниже, чем у Сз-растений и не зависит от температуры [Morgan, Brown, 1980; Bykov et al, 1981],

в) не наблюдается эффект Варбурга, а в определенных условиях наблюдается антиэффект [Глаголева'и др. 1975],

г) скорость синтеза гликолата и активность ферментов глико-латного метаболизма намного ниже, чем у Сз-в^ов [Osmond, Harris, 1971]

д) в клетках обкладки, где сосредоточена вся РБФ-К/Ок, низок

фотосинтетический кислородный обмен, а концентрация углекислоты -насыщающая; и напротив, в клетках мезофилла, где происходит интенсивный ЭТЦ-зависимый кислородный обмен, отсутствуют РБФ и РБФ-карбоксилаза/оксигеназа.

Решение этой проблемы особенно осложняется последним из перечисленных обстоятельств. Наличие в листе С4-растения двух фотоав-тотрофных тканей, специализированных и ультраструктурно, и биохимически, и по энергозапасающим реакциям, ставит вопрос о возможном специализированном распределении реакций фотодыхания между тканями и их кооперации подобно тому, как это происходит в восстановительном углеродном метаболизме. Степень возможной специализации автотрофных тканей листа С4~растений при фотодыхании может зависеть от метаболического тип растения: аспартатного или малат-ного. Исследуя этот вопрос можно будет разобраться в механизмах, являющихся одной из причин различий в устойчивости, продуктивности и метаболической направленности разных типов С4-растений.

Цель и задачи исследования-. Целью настоящей работы было выявление особенностей и изучение процесса фотодыхания в листьях растений с С4 типом фотосинтеза, а. также возможных механизмов регу-ляторного действия, с одной стороны, фотодыхания на процессы фотосинтеза и, с другой стороны, регуляции вторичными фотосинтетическими метаболитами распределения потока ассимилированного углерода между фотосинтезом и фотодыханием.

В процессе исследования решались следующие задачи:

- изучение потенциальной активности мезофильной ткани листьев Сз- и С4-растений в кислородном обмене на свету, и парциального вклада активных форм кислорода в фотоокислительный метаболизм С4-растений,

- выяснение механизма фотоокислительного метаболизма в мезофильной ткани листьев С4-растений и роли обкладочной ткани в фотодыхании целого листа,. __ ________ _ _________________

- изучение соотношения активности фотодыхания мезофильного и обкладочного типов у аспартатных и малатных С4-растений,

- изучение качественного характера и количественных закономерностей влияния вторичных хлоропластных метаболитов на восстановительную стадию.фотосинтетической ассимилляции углекислоты,

- выявление возможности биохимического регулирования распределения ассимилированного углерода между восстановительными и окислительными путями метаболизма.

- изучение структуры и функциональной организации фотосинтетического аппарата малоисследованных однолетних эдификаторов пустыни Каракумы, листья которых содержат три типа ткани,

- изучение роли и функциональной нагрузки хлоропластов расположенных в водоносной ткани листьев пустынных растений и их возможного участия в круглосуточной ассимиляции СОг.

Научная новизна: В настоящей работе в результате систематических исследований показано, что:

- фотосинтетический аппарат мезофильной ткани С4-растений активно восстанавливает кислород на свету, а образовавшиеся при этом активные формы кислорода включаются в окислительный метаболизм ассимилированного углерода. Эта ситуация существенно отличается от имеющей место в мезофильных клетках Сз-растений, где восстановленный кислород является только гасителем избытка восстановительной силы в определенных физиологических условиях,

- в листах С4-растений функционирует специфический механизм фотодыхания, представляющий собой цепь реакций окислительного де-карбоксилирования, дающих гликолат, метаболизм которого в мезофилле С4-растений, в отличие от процессов, происходящих в листьях Сз-растений, является светозависимым,

- в зависимости от типа С4-растения в его лмсте может функционировать либо и мезофильное, и обкладочное, либо только мезофиль-ное фотодыхание, которое имеет обратную положительную связь с фотохимическими реакциями запасания энергии, увеличивая синтез АТФ и защищая НАДФ*Н от перекисного окисления,

- ингибирующее действие вторичных хлоропластных метаболитов фенольной природы на глицеральдегидфосфат дегидрогеназу и более сложное действие на рибулозобисфосфат карбоксилазу/оксигеназу изменяет распределение потока углерода между восстановительным и окислительным путями в пользу последнего,

- качественный и количественный состав фенольных соединений, меняющийся в листьях высших растений как в течение светового дня, так и в процессе вегетации, может быть медленным механизмом координации фотосинтеза и фотодыхания.

- галофиты из сем. СЬепоросИасеае, содержащие в листьях три типа фотоавтотрофных тканей, в процессе онтогенетического ксеро-морфогенеза становиться способными осуществлять круглосуточную ассимиляцию углекислоты благодаря метаболической кооперации тканей.

- б -

Научно-практическая значимость. Открыт и изучен прежде неизвестный механизм фотодыхания у растений, имеющих тропическое происхождение. Это углубляет наши знания о многообразии метаболических путей в растительном мире. Наряду с открытым ранее С4-путем фотосинтеза результаты наших исследований показывают, что под действием субзкстремальных и экстремальных условий обитания в фо-тоавтотрофной клетке развиваются минорные компоненты метаболизма и функции электрон-транспортной цепи. Эти значительные перестройки в энергетике и обмене веществ ассимилирующей клетки в процессе эволюции закрепились на генетическом уровне и представляют, на наш взгляд, прогрессивное эволюционное приобретение. Этот тезис доказывается не только специфической . пространственно-временной организацией восстановительного метаболизма углерода в листьях С4-растений, но и исследованного в настоящей работе фотодыхания. С научной точки зрения важен вывод о том, что в процессе прогрессивной эволюции фотодыхание трансформировалось из процесса, дис-сипирующего энергию и свежеассимилированный углерод в листьях Сз-растений, в механизм быстрой регуляции и взаимной координации восстановительных и окислительных процессов, протекающих в фото-автотрофной клетке С4-растения на свету. В свете полученных нами данных нашли свое логическое объяснение ранее известные физиологические процессы такие как, например, антиэффект Варбурга, механизм которого не имеет ничего общего с механизмом эффекта Варбурга. Поэтому, на наш взгляд, логичнее называть эффект усиления фотосинтеза при повышенной концентрации кислорода именами его первооткрывателей: Глаголевой, Мокроносова и др. (1975). Идея эволюционной адаптации растений к климатическим условиям обитания нашла подтверждение и развитие в наших исследованиях фотосинтеза и интегрального углеродного метаболизма растений, обитающих в крайне жестких условиях ¡кадкой пустыни Каракумы. В этих исследованиях нашла свое экспериментальное подтверждение концепция "наращивания" адаптационного потенциала растением за счет усиления ~ кооперации и интеграции специализированных тканей, в частности -фотоавтотрофных.

Существенным научным вкладом настоящей работы являются исследования регуляторного действия вторичных метаболитов на ключевые ферменты цикла Бенсона-Кальвина и восстановительный метаболизм. Оказалось, что флавоноидные соединения, известные ранее только как неспецифические ингибиторы процесса переноса энергии в хло-

- ? -

ропластах, являются эффекторами ферментов восстановительного пен-тозофосфатного цикла. Они выступают в роли медиаторов в регуля-торном механизме, который в достаточно больших временных масштабах (часы и сутки) координирует распределение потока углерода между восстановительным и окислительным путями метаболизма. Таким образом, изучение фотодыхания различных типов показало, что в листьях С4-растений существуют два пространственно-временных уровня регуляции соотношения фотосинтеза и фотодыхания.

С практической точки зрения результаты наших исследований могут стать фундаментальной основой для прикладных исследований и агротехнологических разработок. Так, например, показанное нами в лабораторных экспериментах усиление синтеза свободных Сахаров под действием кетокислот может стать основой для создания технологии увеличения сахаристости зеленой массы С4-растений.

Апробация работ. Материалы диссертационной работы были доложены на: IV Всесоюзной конференции "Проблемы фотоэнергетики растений" (Киев, 1975), Всесоюзном совещании "Газометрическое исследование фотосинтеза и дыхания растений" (Тыравере, 1976,), VI Национальной конференции по физиологии растений (София, 1978), Всесоюзном совещании "Энергетика, метаболизм и пути их регуляции в фотосинтезе" (Пущино, 1981), Республиканской конференции "Адапта- -ция и рекомбиногенез у культурных растений" (Кишинев, 1982), I Всесоюзном совещании молодых ученых по физиологии растительной клетки (Москва, 1983), III International Youth Symposium "Plant metabolism regulation" (Varna, 1983), Международном симпозиуме "Регуляция метаболизма первичных и вторичных продуктов фотосинтеза" (Пущино, 1983), VII Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Ашхабад, 1984), Московской конференции молодых ученых "Современные проблемы биохимии и физико-химической биологии" (Москва, 1984), 11 Конференции молодых ученых ИПФС АНСССР (Пущино, 1984), Всесоюзном симпозиуме "Связь метаболизма углерода и азота при фотосинтезе" (Пушино,

1985), IV съезде биохимиков Средней Азии и Казахстана (Ашхабад,

1986), V Всесоюзной конференции " Природные рессурсы и пути их освоения" (Ашхабад, 1986), Всесоюзном симпозиуме по фенольным соединениям (Таллин, 1987), VIII съезде Всесоюзного ботанического общества (Алма-Ата, 1988), Всесоюзной конференции молодых ученых по физиологии растительной клетки (Петрозаводск, 1988), II Съезде ВОФР (Минск, 1990), Vth International Yuth Symposium on Plant Me-

tabollsm Regulation (Varna, 1990), Международной конференции "Фотосинтез и фотобиотехнология" (Пущино, 1991), III Съезде ВОФР, (С-Питкрбург, 1993),

Материалы диссертации обсуждались на семинарах: лаборатории фотосинтеза Института физиологии растений Болгарской АН, Института биологии Казанского филиала АН СССР, Института биологии Карельского филиала АН СССР, ученом совете Института фотоситеза РАН и Научном совете отдела биохимии и физиологии растений ИПФС РАН.

Положения, выносите на защиту.

- Механизм фотодыхания С4-растений принципиально отличается от фотодыхания, протекающего в листьях Сз-растений: его первичным субстратом является не субстрат карбоксилирования, а его продукт, который окисляется восстановленными формами кислорода, то есть на начальном этапе фотодыхательного процесса не происходит конкуренции между кислородом и углекислотой со всеми вытекающими из этого последствиями.

- Фотодыхание С4-типа является не столько энерго- и массодис-сипирующим процессом сколько механизмом тонкой и быстрой координации фотоокислительного и фотовосстановителького метаболизмов автотрофной клетки.

- Вторичные продукты флавоноидной природы являются медиаторами медленного механизма регуляции-соотношения фотосинтеза и фотодыхания на уровне ключевых ферментов восстановительного пентозо-фосфатного цикла.

- Эволюция высших растений в аридных условиях существования привела к формированию ассимилирующих органов с более высоким порядком спциализации и интеграции. Помимо С4-растений, ассимиляционные ткани которых "поддерживаются" мощной водоносной паренхимой, появились виды, у которых в этой ткани содержатся хлоропласта, обеспечивающие совместно с С4-фотосинтезом круглосуточную ассимиляцию углекислоты.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 51 работа.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, изложения экспериментальных результатов и их обсуждения, занимающих 4 главы, заключения и выводов. Данные экспериментов представлены в 55 рисунках и 27 таблицах. Список цитированной литературы включает 250 работ.

Материалы и методы. Объектами экспериментов служили высшие растения с различными типами углеродного метаболизма. Одни выращивались в контролируемых условиях, другие в естественных условиях на солончаках подгорной равнины Копет-Дага (Центральные Каракумы). В экспериментах использовали целые листья, высечки из них, сосудистые пучки с клетками паренхимной обкладки, получаемые механически или ферментативно как и мезофильные протопласты [Kanal and Edwards, 1974]. Изолированные хлоропласты шпината получали механическим методом [Jensen and Bassham, 1966]. Активность ферментов определяли в суммарном белковом экстракте листьев или хло-ропластов: карбоксилазную активность РБФ-карбоксилазы/оксигеназы и ФЕП-карбоксилазы - радиометрически [Романова, 1980], оксигеназ-ную активность, гликолатоксидазу [Servaites et al, 1978] и ката-лазу САеМ,1983] - амперметрически, аскорбатпероксидазу - спект-рофотометрически [Nakano and Asada, 1981], супероксиддисмутазу -по конкуренции за восстановление цитохрома С в системе, генерирующей Ог'~ [Paoletl et al, 1986], общую пероксидазу и Н2О2 - люми-нометрически, восстановление НАДФ+ - спектрофотометрически, а содержание АТФ - методом сопряженной системы ферментных реакций гексокиназы и глюкозофосфатдегидрогеназы (Geller, 1972). Фиксацию 14С0г и декарбоксшшрование экзогенных субстратов изолированными фотосинтетическими структурами проводили в термостатированных сосудах. Выделяющуюся при декарбоксилировании экзогенных субстратов 14С0г поглощали 20% раствором гидроокиси Na. Ассимиляцию углекислоты целыми листьями и высечками измеряли радиометрически в замкнутом газопроточном контуре. Радиоактивность просчитывали на сцинцилляционном спектрометре Beckman LS lOOc (США). Низкомолекулярные метаболиты анализировали двумерной хроматографией на бумаге СТарчевский и Карпилов, 19633. Растворимый белок измеряли методом связывания красителя Coomassle 6-250 [Bradford, 1976]. Хлорофилл определяли прямым измерением в ацетоновом экстракте и по феофетину в экстрактах листьев и протопластов, зафиксированных в жидком азоте [Vernon, I960]. Все эксперименты проводились в 2-3-х кратной биологической повторности при 3-х кратных биохимических повторностях. Большинство данных обработано статистически с помощью программы Sigma Plot 5.0, а графики построены в программе Harvard Graphics 2.0. В таблицах данные представлены как средние ± среднеквадратическая ошибка.

- 10 -РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ГЛАВА 1. КИСЛОРОДНЫЙ ОБМЕН ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ СТРУКТУР СЗ- И С4-РАСТЕНИЙ

Рис. 1. Влияние щавеле-воуксусной кислоты на 02 Ог-обмен в суспензии хлоропластов кукурузы.

н

м 50

о

л

ь в

Мезофильные хлоропласта кукурузы, как и пластиды Сз-растений на свету начинают поглощать кислород. Органические кислоты стимулируют светозависимое поглощение Ог хлоропластами. По величине стимулирующего влияния их можно расположить в ряд: глиоксилат > пируват > малонат. Скорость поглощения и доля связанного кислорода увеличиваются при освещении суспензии хлоропластов в присутствии органических кислот, а относительное количество (% от поглощенного Ог) накопленной в среде перекиси водорода уменьшается.

Таблица 1.

Влияние органических кислот на фотопоглощение кислорода мезофиль-ными хлоропластами листьев кукурузы.

Добавка Увеличение скорости поглощения Ог в прис. кислоты, мкмольОг/мгХЛ*час Количество необратимо связанного Ог, 7. от поглощённого

Без добавок* Малонат Пируват Глиоксилат 2.7 ± 0.6 4.4 ± 1.0 5.8 ± 0.1 91.7 ± 0.5 94.7 ±0.5 ----- 96.8 ± 0.1 100.0 ± 0.0

* Скорость эндогенного поглощения: 8.0 ±0.9 мкмольОг/мгХл*час

Продукт первичного карбоксилирования в мезофильных хлороплас-тах кукурузы - щавелевоуксусная кислота - гомологически сходна с пируватом и глиоксилатом, является также кетокислотой. Можно было

ожидать, что ее действие на фотопоглощение Ог хлоропластами идентично действию других исследованных кислот. Для обнаружения возможного участия этой кислоты в поглощении кислорода с помощью ам-перметрического метода необходимо было дифференцировать нециклический и псевдоциклический транспорт электронов. Это было достигнуто путем введения ЩУК и каталазы в реакционную смесь в различной последовательности (Рис. 1). Как можно видеть, в освещенных

Н202, шоль/иг хл А *

^эемя осЬеицения мин

IW II»

HjO* («спь/мг Хл 5

.---Î

Время освещения мин

Рис. 2. Динамика количества Н2О2 в высечках листьев гороха необработанных (1) и обработанных (2) азидом Иа (А) и а-ГПМС (Б)

хлоропластах ЩУК одновременно взаимодействует и с НАДФ-Н, и с H202.

При том, что известно много процессов, продуцирующих Н2О2 в фотоавтотрофной клетке CKllmov et^al, 1994; Boveris and Chance, 1973; Elstner and Fromeyer, 1978], мало данных о содержании перекиси водорода в нативном листе. Содержание перекиси водорода в листьях исследованных нами растений колеблется в широких пределах в зависимости от условий выращивания и возраста растений. При сравнении листьев С3- и С4-растений можно привести такие характерные величины: кукуруза - 0.4-0.7 мкмоль/мг хлорофилла, горох -0.5-0.9 мкмоль/ мг хлорофилла.

В листьях Сз-растений основным потребителем Н2О2 является ас-корбат-пероксидазная система [Hossaln et al, 1984] и другие пе-роксидазы. При ингибировании ферментов кислородного обмена в листовых высечках гороха на свету (Рис. 2А) наблюдается рост содержания перекиси водорода. После насыщения, превышение достигает 40%. В абсолютном выражении это составляет около 300 нмоль/мг хлорофилла. Ингибирование только каталазы аминотриазолом не приводит к каким-либо изменениям в содержании Н2О2. Если учесть, что при обработке азидом натрия ингибируется большая часть активности

ферментов, утилизирующих перекись водорода, то величину 300 нмольНгОг/мг хлорофилла можно охарактеризовать как потенциальную активность процессов, продуцирующих Н2О2 на свету. Реакция Мелера не единственный фотопродуцент перекиси водорода. Функционируют и

АктиЬ/Ингиб, % от контроля

Рис. 3. Содержание перекиси водорода в изолированных протопластах гороха в присутствии ингибиторов в темноте (заштрихованные столбики) и на свету (светлые столбики).

_

1 "-о

|

АТ АзиЭ ГПМС ГлАл ДХММ

другие НгОг-образующие реакции, связанные с ЭТЦ хлоропластов: в системе фоторазложения воды Н2О2 является промежуточным продуктом [КПшоу е1 а1, 1992), восстановление кислорода может происходить от ФС2 [Бекина и Лебедева, 19771. Кроме того в фотоавтотрофной клетке существует метаболический процесс, интенсивно образующий Н2О2 и опосредованно светозависимый: гликолатоксидазная реакция.

Ингибирование гликолатоксидазы в листьях гороха (Рис. 2Б) приводит к снижению пула Н2О2 как в темноте, так и при освещении листовых высечек. Максимальная разница между контрольными и обработанными а-ГПМС листьями составляет 300-400 нмоль/мг хлорофилла. Более подробный анализ был проведен на изолированных протопластах листьев гороха (Рис. 3) с использованием трех групп ингибиторов: ингибиторы ферментов НгОг-обмена (аминотриазол и азид Иа), ингибиторы ферментов-углеродного метаболизма (й-ГПМС_и глицеринов вый альдегид) и ингибитор НЦТЭ (ДХММ). 50%-ное снижение активности каталазы не приводит к какому-либо изменению содержания перекиси водорода ни в темноте, ни на свету. При полном подавлении ферментов НгОг-обмена и СОД азидом наблюдается увеличение пула Н2О2 на 60-70% в темноте и на 120-140% на свету. Если приьять, что в присутствии азида натрия практически не происходит утилизации перекиси водорода (и разложения, и восстановления), то значит, что в условиях нашего эксперимента в протопластах гороха в

темноте образуется 310 нмоль НгОг/мг хлорофилла, а на свету - 844 нмольН^Ог/мг хлорофилла. Световое превышение в 534 нмоль следует отнести частично на счет реакции Мелера, а частично - на счет ГО-реакциии. По-видимому, при переходе свет - темнота происходит смена процессов и образования, и потребления Н2О2. При обработке протопластов а-ГПМС и в темноте, и на свету происходит значительное снижение пула перекиси водорода (на 75 и 85 %, соотв.). Промежуточные продукты цикла Бенсона-Кальвина могут взаимодействовать с супероксидрадикалом, который в ряде случаев является предшественником Н2О2. D.L-глицеральдегид - специфический ингибитор РБФ-карбоксилазы [Rathnam, 19783. 30%-ное ингибирование приводит к увеличение пула перекиси водорода на 18Z в темноте и на 40Х на свету. Абсолютное приращение пула HzOz на свету составляет 140 нмоль/мг хлорофилла. Прямой вклад реакции Мелера в продукцию перекиси водорода можно оценить,' ингибируя НЦТЭ диуроном. Видно, что в темновом варианте при этом не происходит никаких изменений. На свету происходит небольшое - на 20% - снижение пула Н2О2. Абсолютный вклад НЦТЭ в стационарный пул Н2О2 составляет в таком случае 110-120 нмоль/мг хлорофилла. При экстраполировании данных эксперимента с «-ГПМС и D.L-глицеральдегидом к состоянию полного ингибирования соответствующего фермента получаем следующий баланс реакций продуцирующих Н2О2 (ГО и р.Мелера) и потребляющих ее (пе-роксидазы и метаболиты цикла Бенсона-Кальвина) на свету: 1176 нмоль/мгХЛ (ГО) + 121 нмоль/мгХЛ (р.Мел.) = 1297 нмоль/мгХЛ 844 нмоль/мгХЛ (ПД) + 708 нмоль/мгХЛ (ц.Б-К) = 1552 нмоль/мгХЛ В листьях Сд-растений - кукурузы и проса - с увеличением возраста клеточной популяции количество перекиси водорода растет. При освещении листовых; высечек кукурузы, обработанных азидом натрия, в первые 2 минуты, как и в темновом варианте не происходит заметных изменений в содержании перекиси водорода (Рис. 4А). Вслед за этим начинается линейное увеличение пула Н2О2. Такой ход кривых показывает, что в листе кукурузы ферменты НгОг-обмена, как каталаза, так и пероксидазы, не играют, во-первых, существенной роли в регуляции пула перекиси в темноте, а на свету существует значительная лаг-фаза до включения этих ферментов в метаболизм перекиси. Отметим здесь, что величина этой лаг-фазы сопоставима с временем установления фотосинтетического метаболического равновесия между мезофильной и обкладочной тканями после включения света.

Возможно, что как и в листе С3-растения, в листе С4-растения существенную роль в метаболизме Н2О2 играет метаболизм гликолата. Хотя имеются немногочисленные данные о низкой активности ГО в листьях малатных С4-растений CLlu and Black, 1972], однако, сам факт метаболизма гликолата в них под -сомнение не ставится. Обработка листовых высечек ос-ГПМС приводит к неожиданному результату (Рис. 4Б): увеличивается содержание перекиси водорода в них. В

Е^эемя осЬещения, мин Время осЬещениа мин

Рис. 4. Динамика количества Н2О2 в высечках листьев кукурузы необработанных (1) и обработанных (2) азидом №(А) и а-ГПМС(Б)

темноте увеличение пула Н2О2 происходит на 110% (840 нмоль/мг ХЛ), а на свету наблюдается большой всплеск - на 200-300% (в среднем - на 1500 нмоль/мг ХЛ), а затем наступает стационарная фаза с превышением в 120X (720 нмоль/мг ХЛ). Под действием ингибитора ГО происходит, следовательно, не усиление образования Н2О2, а торможение синтеза вещества, которое является активным восстановителем перекиси. Этим веществом может быть глиоксилат, образующийся в реакции, катализируемой глиоксилатредуктазой.

Как и в протопластах гороха, в протопластах кукурузы (Рис. 5) ингибирование каталазы на 50% не влияет на стационарный пул Н2О2. Почти полное ингибирование ферментов НгОг-обмена приводит к незначительному увеличению содержания перекиси в темновом варианте -на 130 нмоль7мг ХЛ "( +16%) ^ н ерезкому увеличению на свету - 1228 — нмоль/мг ХЛ (+137%). По-видимому, в протопластах малатного С4-растения, светозависимые процессы более активно образуют перекись, чем темновые. Эксперименты показали полное отсутствие влияния oí-ГПМС на содержание Н2О2 в мезофильных протопластах. Это согласуется с нашими данными об очень низкой активности ГО (или отсутствии ее) в них. Напротив, ингибирование ФЕП-карбоксилазы малеатом CRathnam, 1978] на 50% приводит к изменениям величины

пула Н2О2 и в темновом, и световом вариантах. Очевидно, что в протопластах кукурузы фотосинтетический метаболизм углерода играет гораздо большую роль в метаболизме перекиси водорода, чем в протопластах гороха. С другой стороны, экспериментальные данные

• Рис. 5. Содержание пере- 120 киси водорода в » изолированных про-

№

топластах кукурузы в присутствии инги- » бигоров в темноте (заштрихованные столбики) и на свету (светлые столбики)

показывают, что эти объекты сходны тем, что на свету эффект ингибиторов (если он, вообще, есть) больше, чем в темноте, т. е. на свету продуцируется больше Н2О2. Однако, в протопластах кукурузы отсутствует гликолатоксидазная компонента. Ингибироваяяе фотосинтетической ЭТЦ в протопластах кукурузы показывает значительно больший вклад у них непосредственно ЩТЭ в стационарный пул Н2О2.

ГЛАВА 2. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕРОДА В ФОТОСИНТЕЗИРУЩИХ СТРУКТУРАХ С4-РАСТЕНИЙ.

Стимулированное органическими кислотами светозависимое поглощение кислорода, показанное рядом авторов на изолированных хло~ ропластах Сз-растений [Бекина и др., 1974 а.б; Е^пег, Неире1, 1973; Е^пег et а1, 1975] сопровождается выделением СОг из этих кислот.

Изолированные мезофильные хлоропласта кукурузы в темноте не выделяют 14С0г при инкубации с пируватом-2-14С и очень слабо с пируватом-1-14С (Табл. 2). На свету выделение углекислоты регистрируется только из ПВК-1-14С, т.е. происходит ее декарбоксилиро-вание. Ингибирование реакции каталазой на 92% показывает, что де-карбоксилирование ПВК-1-14С происходит в результате ее взаимодействия с Н2О2. Нельзя исключить взаимодействия пирувата с супе-роксидрадикалом [Любимов,1979], поскольку в присутствии ДХММ,

АктиЬ/Ингиб, х от контроля

-

11111 АТ АзиЗ ГПМС Малеат ДХММ

. Таблица 2.

Светозависимое декарбоксилирование ПВК-1-1Ч:С мезофильными хлороп-ластами листьев кукурузы

Варианты Скорость декарбоксилирова-ния,мкмодь1^СОг/мгХллчас Величина эффекта, % от светового контроля

Темнота 0.01 ± 0.001 0.3 ± 0.03

Свет. 3.50 ± 0.16 100.0 ± 4.5

Свет + ДХММ 0.00 ± 0.00 0.0 ± 0.0

Свет+каталаза 0.29 ± 0.03 8.0 ± 0.8

Свет + МВ 4.50 ± 0.21 130.0 ± 6.0

полностью блокирующего транспорт электронов на кислород, декарбоксилирование ПВК ингибируется полностью. Прямая связь декарбок-силирования с ЩТЭ подтверждается также стимулирующим действием метилвиологена (+30%). На свету также декарбоксилируется мало-нат-1-14С (Табл 3). Метилвиологен и каталаза, противоположно влияющие на окисление хлоропластами кетокислот, на окисление малона-та действуют одинаково. Слабое подавление окисления малоната ме-тилвиологеном может быть сопоставлено с представлением о локализации действия малоната на кислородный обмен хлоропластов на уровне $С2 СБекина и др.,1975; Бекина и Лебедева, 1977]. После инкубации и малоната-1-14С, и малоната-2-14С с хлоропластами на свету хроматографический анализ показал наличие в реакционной

Таблица 3.

Светозависимое декарбоксилирование малоната-1-14С мезофильными хлоропластами листьев кукурузы

Варианты Скорость декг ния, нмольХ4( 1рбоксилирова-Х>г/мгХл*час Величина эффектаД от светового контроля

Темнота 0.00 ± 0.0 0.0 ± 0.0

Свет 78.0 ± 2.3 100.0 ±2.9

Свет+каталаза 63.0 ± 2.1 80.8 ± 2.7

Свет + МВ 63.0 ± 1.8 80.8 ± 2.3

смеси гликолата:

Н00С-СН2-С00Н + 02-" + Н+ -► НООС-СНгОН + С02 + н20

Конкуренция ЩУК с ПВК за окислитель, который генерируется ЭТЦ хлоропластов, соответствует стимуляции этой кислотой фотопоглощения кислорода, что приводит к необходимости изучить метаболизм ЩУК-и-14С в хлоропластах (Табл. 4). Темновые превращения ограничиваются в-декарбоксилированием с образованием ПВК. На свету метка обнаруживается преимущественно в малате (продукт восстановле-

ния), малонате (продукт окислительного й-декарбоксилирования) и оксипирувате (продукт окислительного В-декарбоксилирования), со-

Таблица 4.

Продукты светозависимого декарбоксилирования ЩУК-и-14С ■ мезофиль-ными хлородластами листьев кукурузы

Относительная радиоактивность соединений, % от суммы на хромат.

Добавка Малат Малонат Гликолат ОН-ПВК ПВК ОН-ПВК + Малонат Гликолат /ОН-ШК + ^Малонат'

Контроль 93.5 2.4 1.6 2.5 0.0 4.9 32.6

Каталаза 93.3 1.3 1.8 3.2 0.4 4.5 40.0

мв 12.7 80.5 1.4 0.0 5.4 80.5 1.7

дам 31.0 10.9 7.1 0.0 51.0 10.9 65.1

Малонат 100.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -

Азид Иа 88.5 4.6 2.5 3.1 1.2 7.7 32.4

АТ 86.9 4.7 2.7 3.6 2.0 8.3 32.5

Темновой 0.0 0.0 0.0 0.0 100.0 - -

контроль

отношение радиоактивности которых меняется в зависимости от соотношения НЦТЭ и ПЦТЭ и их продуктов. Кроме малоната и ОН-ПВК продуктом окислительной ветви превращения ЩУК является гликолат, который образуется при окислительном декарбоксилировании этих кислот.

В метаболических опытах на целых листьях кукурузы использовался малонат-2-14С, превращения которого ограничены фотоокислительными реакциями в хлоропластах (Табл. 5).

Таблица 5.

Продукты метаболизации малоната-2-листьями кукурузы.

Условия эксперимента Поступление, малоната-2-в лист,Ю-3 имп /мин*1г св.в Радиоактивность, X от суммы

Сахара Гликолат Глицин+ Серии Глицерат Малонат

Темнота 109.3 ± 5.9 0.0 0.0 0.0 0.0 100.0

Свет 161.5 ± 9.0 3.5 4.1 5.9 0.7 85.8

Свет + ДХММ 118.8 ± 6.8 0.0 0.0 0.0 0.0 100.0

Свет + а-ГПМС 106.0 ±6.5 0.0 4.9 0.0 0.0 95.1

Свет + ШУК 159.1 ± 9.7 0.0 0.0 0.0 0.0 100.0

В световом контроле, когда фотосинтетический транспорт электронов ни чем не ограничен, радиоактивный углерод из малоната включается в гликолат, серия, глицин, глицерат, фосфорилированные

и свободные сахара. При ингибировании ГО (+а-ГПМС) вся метка сосредоточена в гликолате, образующемся при окислении малоната: Скорость окисления малоната, рассчитанная по метаболитам и выделившейся углекислоте, составляет около 60 нмоль/мгХЛ*час и резко снижается при введении конечного акцептора электрона - 3-ФГК - до 5 нмоль/мгХЛ*час. ЩУК подавляет фотоокисление малоната на 100%. В отличие от 3-ФГК эта кислота действует не только как конечный акцептор электронов при НЦТЭ [Salin et al, 1973], но и как конкурент малоната за окислитель.

Рис. 6.

* - 14С-углерод В рамках -окисляющиеся карбоксилы

СИНТЕЗ ГАИКОЛАТА В МЕЗОФИЛЬНОЙ ТКАНИ Сч-РАСТЕНИЙ

малонот

1. 2.

3.

4.

соон

I

сн —I

ноос*)снг-|соон [

У»2°2 <£" \ Н0С,Н 2 \°7 У *С0Ш

соон | носн2-со-|соон

ЩУК

ОН —пируСют

Таким образом, в хлоропластах мезофилла на свету происходит окислительное декарбоксилирование щавелевоуксусной, малоновой, оксипировиноградной, пировиноградной и глиоксилевой кислот. Эти реакции не обусловлены какими-либо нарушениями в хлоропластах при их выделении, так как наблюдаются в изолированных протопластах и листьях кукурузы. Наши данные позволяют сформулировать схему путей синтеза гликолата, специфических для мезофильных хлоропластов кукурузы (Рис. 6).

В клетках паренхимной обкладки РБФ-оксигеназный фотодыхательный метаболизм может зависить от степени гранальности их хлоропластов. Сравнение КТО малатного и двух_ аспартатных__С4-растений показывает (Табл. 6) наличие эффекта Варбурга. Существенные различия наблюдаются в фотодыхательном метаболизме. Количество гликолата при 21% Ог невелико во всех трех объектах. Однако, в КТО аспартаткьж С4-растений сумма интермедиатов гликолатного пути достаточно велика и сравнима с соответствующим показателем листьев Сз-растений [Kamlnska, Males2ewskl, 1982]. При увеличении концентрации кислорода до 100% в КТО кукурузы происходит относительно большое увеличение только гликолата без превращения его в гли-

Продукты фотоассимилящга листьев С^-растений

14C0z клетками

Таблица 6. паренхимной обкладки

Растение [02] % Фото-синтез Относительная радиоактивность соединений, % от суммы на хроматограмме

ФГК + ФЭС Сахара Гли-колат Глицин Серин £ ФД Глутамат Другие

Кукуруза 21 23.9 42.0 15.5 0.1 0.0 0.0 0.1 28.6 13.8

100 12.5 69.0 5.8 4.1 U.0 0.0 4.1 13.7 Ь.У

Просо 21 202.2 10.5 19.2 1.0 2.3 1.8 5.1 2.3 63.1

100 181.8 13.7 8.6 0.0 28.0 3.1 31.1 0.6 46-.0

Щирица 21 115.2 12.9 21.7 0.5 2.9 4.2 7.6 1.9 55.9

100 66.6 11.6 12.3 1.2 9.3 6.3 16.8 1.5 57.8

* Скорость фотосинтеза, мкмоль14СОг/мгХЛ*час.

цин и серии, тогда как у проса, и щирицы значительно увеличиваются все продуктыв гликолатного пути. Следует обратить внимание на высокое содержание 14С-глутамата в КПО кукурузы и незначительное - в клетках проса и щирицы. Величина стационарного пула этого со-

14 Таблица 7.

Декарбоксилирование глицина- 1-1вС и гликолата-1- в протопластах мезофилла и клетках паренхимной обкладки листьев проса и кукурузы.

Отношение скоростей Глицин-1-14С Гликолат- -1-14С

декарбоксилирования

ПРОСО

КПО,свет/Мез.,свет КПО,темн./Мез.,темн. 3.78 ± 0.60 3.18 + 0.71

2.71 ± 0.34 17.39 ± 1.25

Мез.,свет/Мез.,темн. 0.31 ± 0.05 30.57 ± 1.73

КПО,свет/КПО,темн. 0.43 ± 0.08 5.38 ± 1.86

КУКУРУЗА

КПО,свет/Мез.,свет 1.58 ± 0.35

КПО,темн./Мез.,темн. 3.33 ± 0.67

Мез.,свет/Мез.,темн. 3.45 ± 0.57

КПО,свет/КПО,темн. 1.47 ± 0.08

единения имеет обратную корреляцию по отношению к сумме фотодых-тельных метаболитов, г=-0,93. Известно, что глутамат является ингибитором синтеза гликолата [Oliver, 19783. Очевидно, что кроме механизма конкуренции СОг и Ог за рибулозобисфосфат, функционирует аллостерический механизм регуляциии фотодыхания.

Сопоставление декарбоксилирования фотодыхательных метаболитов в разделенных тканях С4-растений показывает (Табл. 7), что в ме-

зофилле эти процессы являются светоактивируемыми.

Для исследования фотодыхания на листовых высечках мы применили ингибиторный анализ. В листьях кукурузы и малеат и ШУК снижают включение 14С в интермедиаты гликолатного пути (Рис. 7). При этом оксалоацетат ингибирует фотодыхательный метаболизм намного сильнее, чем малеат. В листьях проса оксалоацетат так же в значительной степени ингибирует фотодыхание, участвуя в мезофильных реак-

РойиоокгпиЬмость, Hern суммы

РаОиоактиЬность. хот суммы

кукуруза

ПРОСО

фемя ассимиляции СС^ ,

Время ассимиляции С02 .

. Рис. 7. Влияние ингибиторов ФЕП-карбоксилазы на накопление суммы соединений гликолат+глицин+серин при фотосинтезе листовых высечек кукурузы и проса. 1- контроль, 2- +ШУК, 3- +малеат.

циях этого метаболического комплекса. В то же время малеат, напротив, стимулирует образование фотодыхательных метаболитов в листьях аспартатного С4-растения. Следовательно, в листьях С4-растений малатного типа гликолат синтезируется только (или -главным образом) в мезофильной ткани. По этой причине оба ингибитора ФЕП-карбоксилазы, а ШУК еще и как конкурент за окислитель, уменьшая уровень 14С-ЩУК,снижают интенсивность фотодыхательного метаболизма. В листьях аспартатного растения стимуляция гликолатного пути малеатом показывает, что в листьях проса наряду с мезофильной составляющей функционирует более продуктивная составляющая синтеза гликолата - - РБФ-сксигепагнач реакциялокализованная _ в клетках обкладки, так как при снижении потока С4-кислот из мезофилла в КТО происходит снижение внутриклеточной концентрации углекислоты, и, как неизбежное следствие, - усиление оксигеназной функции Рубиско.

Регуляция органическими кислотами псевдоциклического транспорта электронов в мезофильных хлоропластах С4-растений может быть связана с изменениями активности сопряженного с этим транспортом фотофосфоршшрования [Бегатаа и др., 1965; Fredericks,

1968]. Псевдоциклическое фотофосфорилирование в хлоропластах кукурузы имеет значительную скорость в отсутствие экзогенного фер-редоксина и в этих условиях не зависит от кислот (Табл. 8). ПВК и ЩУК увеличивают образование АТФ только в присутствии Фд. Малонат

Таблица 8.

Влияние органических кислот на фотофосфорилирование и восстановление НАДФ в изолированных хлоропластах гороха и кукурузы.

Добавка Фд в реак смеси, мг Скорость синтеза АТФ в отсутствие НАДФ , мкмоль/мгХл*час Скорость восстановления НАДФ*, мкмоль/мгХл*час

горох кукуруза горох кукуруза

Нет ПВК ЩУК Малонат 0.00 0.70 0.00 0.70 0.00 0.70 0.00 0.70 0.0 48.0 ± 2.7 12.2 ± 0.6 33.6 ± 1.7 9.6 ± 0.4 38.4 ± 2.0 9.6 ± 0.5 48.0 ± 2.1 31.2 ± 1.7 31.2 ± 1.9 31.9 ± 1.7 54.9 ± 2.5 31.9 ± 1.6 44.2 ± 2.2 31.2 ± 1.6 33.7 ± 1.7 3.8 ± 0.2 65.3 ± 3.3 3.8 ± 0.2 68.3 ± 3.0 4.8 ± 0.2 56.9 ± 3.1 3.8 ± 0.2 70.4 ± 2.9 0.0 55.0 ± 2.8 69.1 ± 3.1 66.6 ± 3.0 67.8 ± 3.5

не влияет на фотофосфорилирование в хлоропластах кукурузы. Во всех случаях в присутствии кислот увеличивается пул восстановленного НАДФ. Это происходит, по-видимому, вследствие того, что все использованные в эксперименте кислоты активно взаимодействуют с восстановленными формами кислорода не давая им окислять НАДФ-Н Шурзаева, Акулова, 1978].

Эксперименты на листовых высечках проводились с использованием экзогенного оксалоацетата в качестве эффектора. Активность фо-тофосфорилирования оценивали косвенным метаболическим критерием по синтезу сахарозы (Рис. 8). В присутствии ЩУК в листьях кукурузы и проса радиоактивность Сахаров возрастает, что не наблюдается на листьях гороха. Увеличение 14С в свободных сахарах при фотосинтезе листьев кукурузы сопровождается перераспределением метки между гексозами и сахарозой в пользу последней на 65-85%. Отсутствие влияния кетокислоты на АТФ-зависимые реакции в листьях гороха согласуется с отсутствием стимулирующего влияния кетокислот на фотофосфорилирование в изолированных хлоропластах этого растения.

Рис. 8. Влияние щавелевоуксусной кислоты на синтез свободных Сахаров (глюкоза+фруктоза+сахароза) при фотосинтезе листовых высечек кукурузы и проса. 1- контроль, 2- +ШУК.

ГЛАВА 3. ЭНДОГЕННЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ФОТОСИНТЕЗА И ФОТОДЫХАНИЯ.

Распределение потока ассимилированного при фотосинтезе углерода между восстановительным и окислительным путями зависит от пропускной- способности восстановительного участка в цикле Бенсо-на-Кальвина и соотношения карбоксилазной и оксигеназной активности Рубиско. Регуляторную функцию по отношению к этим энзиматичес-ким точкам цикла могут выполнять вторичные метаболиты фенольной природы, синтез которых начинается с центрального интермедиата С^-фотосинтеза - ФЕП - и интермедиата ВПФЦ - эритрозо-4-фосфата СЗапрометов, 1967,1970].

Экзогенные фенольные соединения являются ингибиторами реакции восстановления ФГК. Наиболее сильное ингибирующее действие оказывает кверцетин (Табл. 9). Гликозидированное производное кверцети-на - "рутин-- действует па ферментный комплекс-Солее мягко. Дигид--рохалконовый глюкозид флоридзин, отличающийся от рутина разрывом в гетероциклическом фрагменте, является еще менее активным ингибитором, чем рутин. Эти результаты были получены на ферментном препарате, выделенном в 15 часов, когда содержание эндогенных фенолов наибольшее [Вардья и Сарапуу, 1967; Минаева, 1978; Рузиева и др., 1975]. Не исключено, что действие исследуемых нами экзогенных соединений должно зависеть от количества и качественного состава эндогенных фенольных соединений.

Таблица 9.

Влияние флавоноидов .на активность ФГА-дегидрогеназного комплекса, изолированного в 15:00 часов; % от контроля.

Концентрация вещества. мкМ Кверцетин Рутин ФлоридзиН

25 39.2 ± 2.3 60.4 ± 1.8

33 24.1 ± 1.2 45.4 ± 1.6

50 9.3 ± 1.3 19.3 ± 3.8 63.6 ± 5.8

66 - - 46.1 ±3.1

100 0.0 0.0 19.8 ± 4.7

200 - - 0.0

В связи с вышесказанным мы исследовали влияние одного из фла-заноидов - рутина - на активность ФГА-ДГГ, выделенной с исполизо-¡анием нерастворимого поливинилпирролидона (поликлар АТ) в ка-гестве адсорбента фенолов в среде гомогенизирования листьев [Ьоо-ílls,BattaШe, 1966]. В течение дня эффективность ингибирования в 1репаратах, не содержащих эндогенных фенолов, снижается, а в пре-гарате, из которого эндогенные фенолы не были удалены, рутин ока-¡ывает более сильное ингибирующее действие на ФГА-ДГГ, и по мере увеличения содержания эндогенных соединений эффективность ингиби-ювания рутином увеличивается. От утреннего эксперимента к после-юлуденному разница влияния рутина на ферментные препараты воз->астает.

Бифункциональный фермент Рубиско подвержен более сложному (лиянию флавоноидов. Присутствие эндогенных фенолов в гомогенате I свободном состоянии (вариант "в отсутствие АТ") приводит к нез-[ачительному снижению карбоксилазной и большому увеличению окси-■еназной активности (Табл. 10). В результате отношение карбокси-

Таблица 10.

.ктивность Рубиско в белковых экстрактах, полученных с использо-¡анием и без использования нерастворимого поливинилпирролидона Поликлар АТ).

Вариант Карбоксилаза Оксигеназа Отношение Карбоксилаза

мкмоль 14С мкмоль Ог

мг Бел * мин мг Бел * мин иксигеназа

с Поликларом АТ без Поликяара АТ 0.76 ± 0.05 0.70 ± 0.С4 0.11 ±0.005 "0.15 ±0.007 7.14 4.61

;анные представляют средние величины 42-48 независимых измерений среднеквадратическая ошибка.

лаза/оксигеназа снижается с величины, характерной для очищенного фермента , в полтора раза.

Действие экзогенного кверцетина на Рубиско также зависит от фона эндогенных фенолов в препарате (Рис. 9). В присутствии последних флавоноид так модифицирует карбоксилазную и оксигеназаную активности, что их отношение снижается почти в 2 раза. При удалении эндогенных фенолов кверцетин действует, в основном, на окси-

Конце^лрация кЬерцотина, мкМ Концентрация к&ерцетина, мкМ

Рис. 9. Влияние кверцетина на активность Рубиско в белковом экстракте, полученном из листьев шпината в присутствии и отсутствие поликлара АТ в разное время дня. А - 8:00, без АТ; В - 15:00, с АТ. 1 - карбоксилазная активность; 2 - оксиге-назная активность; 3 - отношение активностностей.

лированных хлоропластов шпината в системе, содержащей АДФ и НАДФ+. 1- ФГК ; 2- ФЭС; 3- сахара; 4- гликолат; 5- аланин; 6- малат. Без штриха - контроль, со штрихом - +кверцетин.

геназную активность, увеличивая это отношение. Таким образом, прослеживается влияние как эндогенных фенолов, так и экзогенного

флавоноида на ключевые ферменты цикла Бенсона-Кальвина. Причем эффекторы действуют так, что должны приводить к сдвигу углеродного метаболизма в сторону преобладания фотодыхательных реакций.

Это подтверждается в экспериментах на изолированных хлороп-ластах (Рис. 10). Под действием кверцетина, которое происходит в присутствии внутрихлоропластных фенолов, наблюдается двухкратное увеличение метки как в 3-ФГК, так и в гликолате, что согласуется с уменьшением величины отношения карбоксилаза/оксигеназа и торможением ФГА-ДГГ-реакции. Последнее также подтверждается исчезновением метки в сахарах и увеличением ее в малате (ФГК -» ФЕП 1ВДК малат). Таким образом, в условиях проведенных исследований природные фенольные соединения являются регуляторами потока углерода между восстановительным и фотодыхательным метаболизмом.

ГЛАВА 4. УГЛЕРОДНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ С4-САМ-РАСТЕНИЙ С ВЫСОКИМ УРОВНЕМ ОБМЕНА ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ.

Принципиальным отличием С4-растений является метаболическая и энергетическая кооперация специализированных фотоавтотрофных тканей листа. Как мы уже показали, эти ткани специализированы не только на уровне фотосинтетического, но также и фотодыхательного процесса. Это фундаментальное свойство фотосинтезирующего органа с4-растений может, на наш взгляд, быть одной из главных причин их повышенной устойчивости в аридных условиях обитания.

В экстремальных климатических условиях Юго-Восточных Каракумов на солончаках обитают растения (Suaeda arcuata Bunge, Suaeda crassifoila Pall, и Cllmcoptera crassa (N.B.) Botsch.), отличительной особенностью которых является наличие в листе наряду с двумя тесно прилегающими друг к другу слоями автотрофных клеток, третей - водозапасающей ткани [Вознесенская и Стешенко, 19746; Бияь и др., 19836). У всех видов в этой ткани содержится значительное количество хлоропластов (до 40% суммарного объема). Вероятно, эта ткань может играть существенную роль в общем СОг-газо-обмене листа. В световой период суток эти растения осуществляют С4-фотосинтез, причем среди дикарбоновых кислот существенно преобладает аспартат, что может быть связано с ингибирующим действием высоких концентраций солей на НАДФ-МДГ [Karekar and Joshl, 1973]. Одновременно с этим отсутствие маната может быть обусловлено неспособностью хлоропластов клеток наружного слоя образовывать восстановитель [Биль и Гедемов, 1980]. Кинетика радиоактив-

ности гликолата и продуктов его метаболизма у исследованных видов (Рис. 11) отличается от таковой Сз- и САМ-растений [Osmond, 1919763. Значительный процент радиоактивности в гликолате после кратковременной экспозиции листьев в 14С0г свидетельствует о том, что фотодыхание в них вдет по ЩУК-оксидазному пути.

Водоносная ткань солянок играет, по-видимому, особую роль в фотосинтетическбм метаболизме углерода в масштабе целого листа.

Рис. 11. Кинетика радиоактивности гликолата (1) и суммы гли-цин+серин (2) в листьях 3. агсиаЬа (сплошные линии) и С. сг^аз (пунктирные линии) после 5-секундного фотосинтеза в 14С02.

Рис. 12. Суточная динамика рН клеточного сока листьев г. агсиаСа (1), г. сгавБ^оПа (2), С1. сгазБа (3) и А. геЬгоПекиз (4). Кривая 5 - температура воздуха °С.

Действительно, в результате функционирования на свету в двух слоях автотрофных тканей С4-фотосинтеза, концентрация углекислоты в клетках водоносной ткани должна быть очень низкой. Однако, доступ к клеткам водоносной хлоренхимы может быть значительно облегчен в ночное время, когда ассимилляция двумя внешними слоями не происходит . -------------------------------------------------

В конце июля - начале августа (самый жаркий и сухой период в" Юго-Восточных Каракумах) круглосуточные измерения кислотности клеточного сока у трех солянок показали максимальное его подкис-ление, как и у типичных САМ-растений,в предутренние часы (Рис. 12). При этом наблюдается САМ-подобное колебание содержания крахмала в хлоропластах водоносной ткани, а устица остаются приблизительно одинаково открытыми в течение суток. С этим согласуются данные круглосуточного измерения ассимиляции СОг (Табл. 11): в

предутренние и поздневечерние часы солянки ассимилируют СОг со скоростями, характерными для типичных САМ-растений. Однако, в отличие от суккулентов, которые фиксируют СОг в дневное время с меньшей скоростью, чем ночью , скорость фотосинтеза исследованных видов достаточно высока. Такая бифункциональность солянок обусловлена наличием трех типов автотрофных тканей.

Таблица 11.

Скорость ассимиляции '■аЮг листьями пустынных растений сем. СЪе-порос11асеае в течение суток, мкмоль на 1 г свежего веса в час.

Вид 5°° 10°° 15°° 23°° Тем/Св,Z

S. arcuata S. crasslfolla CI. crassa CAM-виды 3.0 5.4 1.9 4.0-7.0 33.0 128.4 47.9 1.2-9.0 38.4 177.4 31.0 3.6 11.9 5.7 9.2 5.7 9.6 107.1

"Данные из работ [Заленский, 1977; Osmond and All away, 1974].

Исследования на разделенных тканевых фракциях (клетки внутреннего + клетки наружного слоев) и водоносной ткани показали, что в последней очень высока активность ФШ-карбоксилазы, которая увеличивается в онтогенезе растения при ксероморфогенезе листьев.

Рис. 13. Заселеность почв с разным уровнем содержания солей растениями различных физиолого-морфологических типов 1) Сз-ксерофиты, 2) С4-ксерофиты, 3) С3-суккуленты, 4) С4-сук-куленты, 5) С4-САМ-суккуленты.

шго/м2_

5 5

Содержание солеа, г/100г

Ассимилированная в ночное время СО2 накапливается в этой ткани в большой степени в виде щавелевоуксксной кислоты, которая в дневное время частично восстанавливается до малата, а частично используется для подпитки ВПФЦ.

Показанная нами кооперация трех типов автотрофных тканей в процессе круглосуточной ассимиляции СОг, по-видимому, может обусловить повышенные адаптивные возможности у данного физиолого-морфологического типа растений. Мы провели анатомо-морфологический и биохимический скрининг растений, произрастающих в ареале Юго-Восточных Каракумов. Климатические условия в обследованном регионе практически однородны, но существенно меняется содержание солей в разных типах почв. На слабозасоленных почвах преобладают Сз- и С^-ксерофиты (Рис. 13). С увеличением засоленности почвы увеличивается плотность произрастания С4-суккулентов и, особенно, С4-САМ-суккулентов. Можно заключить, что среди ксерофитов растения с С4-типом метаболизма обладают более высокой толерантностью по отношению к засолению. Сопоставление растений с одинаковым фотосинтетическим углеродным метаболизмом, но с различной тканевой организацией листа показывает, что появление водоносной ткани в дополнение к хлоренхимным слоям, осуществляющим С4-фотосинтез, повышает степень толерантности вида, а наибольшей адаптивной способностью в данных условиях существования обладают С4- и С4-САМ-суккуленты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Растения с С4-типом фотосинтеза, ассимилирующий орган которых функционирует на основе кооперации двух типов фотоавтотрофных тканей, обладают адаптационными преимуществами перед представителями Сз-видов в аридных или приближенных к ним условиях обитания. Эти преимущества выражаются на физиологическом уровне в виде низкого транспирационного козфицента,высокого светового насыщения фотосинтеза, низкого уровня фотодыхательного газообмена. Перечис-

--------ленные физиологические свойства—в -большинстве случаев_находят^

объяснение в мезоструктурной организации листа, фотохимической и биохимической организации фотосинтеза. Так, низкий транспирацион-ный коэфицент определяется, по-видимому, двумя факторами. Первый - мезоструктурный: проводящие пучки, и в частности - ксилема, отделены от межклетников клетками паренхимной обкладки, которые у многих видов покрыты плохо проницаемым для НгО, СОг и Ог субериновым слоем. В сочетании с тем, что обкладочные клетки обменива-

югся растворами с мезофильными клетками по плазмодесмам, это объясняет природу первого барьера на пути воды из листа в атмосферу. Второй механизм - биохимический: у ФЕП-карбоксилазы более высокое сродство к СОг, чем у РБФ-карбоксилазы, и поэтому устьичное сопротивление может иметь большие значения,' чем у Сз-видов. В том, что у ФЕП-карбоксилазы низкая Кщ по СОг, также находят объяснение высокий уровень светового насыщения фотосинтеза и низкий фотодыхательный газообмен, однако, только отчасти.

Из системных соображений понятно, что при кардинальной перестройке механизма светозависимых восстановительных процессов (фотосинтез) не может не произойти столь же кардинальная перестройка фотоокислительных процессов (фотодыхание). И действительно исследования, изложенные в настоящей работе, подтверждают это. Рассмотрим предмет на С4-растениях малатного типа, которые представляют собой, на наш взгляд, предельное'выражение С4-синдрома. В КТО этих растений реакция оксигенирования РБФ маловероятна, поскольку агранальные хлоропласта не производят собственного кислорода, НАДФ-маликзнзим непосредственно в хлоропластах создает насыщающую концентрацию СОг и, наконец, субериновый слой препятствует проникновению в КПО атмосферного кислорода и выходу углекислоты. Наши данные показывают, что даже изолированные КПО при 100% Ог показывают очень низкий уровень оксигенирования РБФ. В мезофильной ткани, в которой доступен и "свой", и атмосферный кислород, протекают светозависимые окислительные процессы, которые обладают всеми признаками фотодыхания: происходит светозави-симое поглощение кислорода и окисление интермедиатов фотосинтеза з выделением СОг. Однако, механизм С4-Фотодыхания таков, что не приводит к крупномасштабной диссипации ассимилированного углерода и энергии. Летальные причины состоят в следующем.

1) Окислителем является не свободный кислород, а его восстановленные формы - 0г'~ и Н2О2, которые образуются при псевдоциклическом транспорте электронов. Следовательно, уже на этом этапе £отодыхание контролируется соотношением восстановления НДДФ и кислорода.

2) Окислению подвергается не субстрат карбоксилирования, а эго продукт - щавелевоуксусная кислота и продукты ее окисления, а это значит, что нет конкуренции между окислителем и СОг.

3) Если не учитывать процессы образования окислителя и субстрата окисления, то само начало С4-фотодыхания является нефермен-

тативным процессом и, значит, меньше зависит от таких внешних факторов как температура.

4) И, наконец, метаболические реакции С4-фотодыхания являются положительным эффектором фотохимических реакций образования АТФ и НАДФ-Н. Таким образом замыкается циклическая система взаимной регуляции фотосинтетического транспорта электронов и углеродного метаболизма, направленная на их сбалансированность.

Эти принципиальные особенности С4-фотодыхания, показанные в наших исследованиях, в большей или меньшей степени обуславливают рассмотренные ранее особенности С4-фотосинтеза в целом. Так антиэффект Варбурга (эффект Глаголевой-Мокроносова) обусловлен тем, что на уровне обкладочного метаболизма кислород не влияет на фотоокислительные процессы, а в системе мезофильных реакций является активатором фотосинтеза опосредованно через реакции фотодыхания. Низкий и независимый от температуры углекислотный компенсационный пункт СВукоу е1 а1, 1981] обусловлен свойствами, рассмотренными в пп.2 и 3. Усиленная углеводная направленность метаболизма малатных С4-растений находит объяснение в том, что последствия активирующего действия С4-фотодыхания на фотофосфорилирова-ние выходят за пределы хлоропласта. Это подтверждается нашими данными по стимуляции синтеза сахарозы щавелевоуксусной кислотой.

У других С4-растений (НАД-маликэнзимный и ФЕП-карбоксикиназ-ный типы) помимо Шук-оксидазного фотодыхания в мезофилле, в клетках обкладки протекает РБФ-оксигеназное фотодыхание, связанное со всей системой восстановительного пентозофосфатного цикла. Регуляция этих фотоокислительных реакций, как показали наши исследования на ферментных системах и хлоропластах из Сз-растений, может осуществляться вторичными фотосинтетическими продуктами фенольной природы. Один из путей синтеза флавоноидов начинается с конденсации фосфоенолпирувата и эритрозо-4-фосфата. Оба метаболита прямо или опосредованно происходит из цикла Бенсона-Кальвина. Таким образом создается еще один уровень взаимной координации восстановительного и окислительного метаболизма углерода. В отличие от ре-гуляторного цикла, функционирующего в мезофильных хлоропластах флавоноидная регуляция является более медленным процессом. Флаво-ноидной регуляция, согласно результатам наших исследований, направлена, главным образом, на усиление фотодыхания и торможению восстановления ассимилированной углекислоты. Этот механизм распределения потока углерода между восстановительным и окислительным

ютаболизмом может обуславливать такой физиологический феномен ак послеполуденная депрессия фотосинтеза, коррелирующая с макси-[альным накоплением фенолов в листе.

Рассмотренные механизмы координации фотосинтеза и фотодыхания гагут быть одними из составляющих более общих систем, обеспечивании устойчивость и продуктивность растения. Как мы уже видели, лределенные биохимические адаптационные механизмы реализуются в пределенных структурных системах. Это находит развитие в наших :сследованиях растений, обитающих в экстрааридных условиях на зашейных почвах. В фотосинтезирующем органе этих растений по мере арастания давления экстремальных факторов (высокая температура, изкая влажность и мощная прямая инсоляция) формируется система ооперации трех типов фотоавтотрофных тканей, одна из которых вы-олняет еще и функцию водного резервуара. Благодаря этому расс-атриваемые растения способны ассимилировать атмосферную углекис-оту круглые сутки. Сосредоточение в листе одного растения всех звестных теперь регуляторно-адаптивных биохимических механизмов С4-тип фотосинтеза и фотодыхания, САМ-тип ассимиляции СОг) явля-тся, по-видимому, одной из причин наибольшей устойчивости этих астений даже среди других здификаторов жарких пустынь.

ВЫВОДЫ

1. Впервые проведены систематические сравнительные исследова-ия метаболизма восстановленных форм кислорода в листьях растений

Сз- и С4-путем фотосинтеза. В мезофильной ткани С4-растений об-азование перекиси водорода происходит преимущественно в реакции елера, а основными потребителями ее являются фотосинтетические етаболиты и пероксидазы. В то же время в изолированных фотосин-етических структурах и целых листьях Сз-растений на свету главны продуцентом Н2О2 является компонент фотодыхательного метабо-изма - гликолатоксидаза, а потребителями почти исключительно пе-оксидазы. В листьях обоих типов растений каталаза не является онким регулятором пула перекиси водорода, а срабатывает, по-ви-имому, только при достижении критических значений концентрации 2О2.

2. В мезофильной ткани С4-растений метаболизм восстановленных орм кислорода сопряжен с окислительным метаболизмом органических ислот - компонентов мезофильной части С4-фотосинтеза. Впервые ус-ановлено, что в результате цепи реакций окислительного декарбок-илирования из продукта ФЕП-карбоксилазной реакции - ЩУК - обра-

зуется гликолат - универсальный субстрат фотодыхания. При этом окислителем является не свободный кислород, а его восстановленные формы: супероксидрадикал и перекись водорода. Этот тип фотодыхательного метаболизма является единственным или преобладающим в листьях малатных С4-растений, а в листьях аспартатных фотодыхание осуществляется и в мезофилле по ЩУК-оксидазному пути, и в обкладке по РБФ-оксигеназному пути.

3. Фотопоглощение кислорода в мезофильных хлоропластах С4-растений активируется органическими кислотами - фотосинтетическими метаболитами. При этом происходит активирование образования АТФ при псевдоциклическом фотофосфорилировании и увеличение пула восстановленного НАДФ так, что возрастает их отношение. Таким образом осуществляется положительная обратная связь с уровня, предшествующего ФЕП-карбоксилированию (ПВК) и с уровня продукта реакции карбоксилирования (ЩУК и продукты ее окисления) с фотосинтетическими процессами запасания энергии в виде АТФ и НАДФН. Происходит быстрое регулирование фотосинтетическими метаболитами активности фотохимических реакций хлоропластов.

4. В хлоропластах Сз-растений и в обкладочных хлоропластах С4-растений вторичные фотосинтетические метаболиты флавоноидной природы могут быть эффекторами, ингибирующими восстановительную стадию цикла Кальвина. Эти соединения регулируют активность Ру-биско таким образом, что происходит изменение отношения карбокси-лазной и оксигеназной активностей. Величина ингибирующего действия на восстановительную стадию цикла и величина и направленность изменения отношения активностей Рубиско зависит от количественного и качественного состава фенольных соединений. Таким образом, вторичные метаболиты могут осуществлять медленную регуляцию распределения потока ассимилированного углерода между восстановительным метаболизмом и фотодыханием.

_____5. Обнаружены и исследованы пустынные С4-растения с тремя типами автотрофных тканей в листели высоким уровнем обмена- органических кислот, особенно - оксалоацетата. Впервые показано, что особенностью этих растений является наличие в водоносной ткани большого количества хорошо развитых хлоропластов. В результате кооперации трех тканей листья исследованных растений способны ассимилировать углекислоту круглосуточно по комбинированному С4-САМ-типу, который развивается в них в онтогенезе в процессе ксероморфогенеза. Этот новый высокий уровень организации фотосин-

тезирующего органа является одной из основ высокого адаптационного потенциала растения в целом, что позволяет этому типу растений преобладать в условиях, где сочетаются острый дефицит воды, высокие температуры и высокая засоленность почв.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Любимов В.Ю, Карпилов Ю.С. Участие хлоропластов в фотодыхании С4-растений раст. Т.д. IV ВС Конф., Проблемы фотоэнергетики. Киев, 19756 с.108-109.

2. Карпилов Ю.С., Любимов В.Ю., Новицкая И.Л., Белобродская U.K., Карпилова И.Ф., Попова Е.И. Окисление промежуточных продуктов фотосинтеза и цикла Кребса хлоропластами, клетками и листьями ■сукурузы на свету. Газометрическое исследование фотосинтеза и ды-<ания растений. Т.д. ВС совещания, Тыравере, 1976,с.63-64.

3. Любимов В.Ю., Карпилов Ю.С. Влияние органических кислот за светоиндуцированное поглощение кислорода хлоропластами кукурузы. Докл.АН СССР, 1977, т.237, N3, с.746-748.

4. Карпилов Ю.С., Любимов В.Ю. Светозависимое окисление органических кислот хлоропластами кукурузы. Там же, N5, з. 1244-1247.

5. Любимов В.Ю. Псевдоциклический транспорт электронов в слоропластах кукурузы. Механизмы фотодыхания и его особенности у застений различных типов. Пущино, 1978, с.17-32.

6. Карпилов Ю.С., Любимов В.Ю. Светозависимый окислительный метаболизм органических кислот в мезофильных хлоропластах кукурузы. Там же, с.58-74.

7. Карпилов Ю.С., Любимов В.Ю., Чермных P.M., Кособрюхов LА. Природа светоиндуцированного окисления органических кислот и ;го возможная роль в регуляции псевдоциклического фотофосфорили-ювания в хлоропластах. Там же, с.74-89.

8. Любимов В.Ю., Биль К.Я., Карпилов Ю.С. Особенности образования гликолата в ассимиляционных тканях листьев С4-растений. )ац.конференция по физиологии растений. Т.д., София, 1978, с.1-2.

•9. Любимов В.Ю., Биль К.Я., Карпилов Ю.С. Особенности обра-ювания гликолата в ассимиляционных тканях листьев С4-растений. <ат.У1 Нац.конференция по физиологии растений, София, 1978, 1.41-56.

10. Биль К.Я., Любимов В.Ю., Демидова Р.Н., Гедемов Т. Участие трёх типов автотрофных тканей в суточной динамике ассимиляйии :о2 у некоторых представителей сем. Chenopodlaceae. Энергетика, (етаболизм и пути их регуляции в фотосинтезе. Т.д. ВС, пувдно, .981, с.8-9.

11. Любимов В.Ю. Влияние ингибиторов ФЕП-карбоксилазы на об-)азование и метаболизм гликолата в листьях С4-растений. Там же, :.35-36.

12. Биль К.Я., Любимов В.Ю., Демидова Р.Н., Гедемов т. Асси-[иляция СОг растениями сем. Chenopodlaceae с тремя типами автот-юфной ткани в листьях. Физиол.раст., 1981, т.28, с.1119-1127.

13. Биль К.Я., Любимов В.Ю. Генетически закреплённая специа-[изация тканей листа и адаптация углеродного метаболизма к зкс-■ремальным условиям. Адаптация и рекомбиногенез у культурных рас-■ений. Т.д. респ.конф..Кишинёв, 1982, с.141.

14. Биль К.Я., Любимов В.Ю., Трусов М.Ф., Гедемов Т., Атаха-;ов Б.О. Участие трёх типов автотрофных тканей в суточной динами-:е ассимиляйии СОг у некоторых представителей сем. 'iienopodlaceae. Бот. к., 1983, N1, с.54-61.

15. Назарова Г.H., Любимов В.Ю., Музафаров E.H. Влияние квер-цетина и эпигаллокатехина на фотовосстановление НАДФ , синтез АТФ и фиксацию С02. Т.д. I ВС совещ.мол.уч., по физиол.раст.клетки., Москва, 1983, с. 19.

16. Биль К.Я., Любимов В.Ю., Демидова Р.Н., Гедемов Т. Феномен кооперативного функционирования в листе САМ и С4-фотосинтеза. Фотосинтетический метаболизм углерода. Свердл..Изд.УрГУ, 1983, с.47-57

17. Любимов В.Ю. Фотодыхание С4-растений. Там же, с.58-67.

18. Lyublmov V.Yu. Photoresplratory metabolism in C4-plant leaves. Plant metab.regul., Abs. III Int.Youth Symp..Varna, 1983, p.13-14.

19. Lyublmov V.Yu.. Fedlna I. Glycolate oxidation by isolated tissuies of maize leaves. Ibid., p.31-32.

20. Lyublmov V.Yu., Nazarova G.N., Muzafarov E.N. Effect of phenol compounds on the photosynthetic carbon metabolism.Ibid., p.32.

21. Биль К.Я., Любимов В.Ю. Адаптация фотосинтетического аппарата ксерофитов к экстремальным условиям. Регуляция метаболизма перв. и втор.прод.ф-за., Т.д. МН симп., ОНТИ НЦБИ Пущино, 1983, с.62-63.

22. Любимов В.Ю. Активация фотофосфорилирования щавелевоук-сусной кислотой в листьях С4-растений. Физиол.раст., 1984, т.31, вып.4, с.728-732.

23. Атаханов Б.О., Биль К.Я., Любимов В.Ю. Адаптивная направленность весенне-летней перестройки фотосинтетического аппарата солянок. Т.д. VII Респ. науч.-прак. конф. мол. учён, и спец. Турк. ССР,-Ашхабад, 1984, с.18.

24. Атаханов Б.О., Любимов В.Ю., Биль К.Я. Структурно-функциональные особенности фотосинтеза у некоторых растений пустыни Каракумы. Совр. пробл. биохимии и физ.-хим.биологии. Мат. Моск. конф. мол. учёных, Сб. ИБАНСССР, М.1984, ч.1, с.149-152. Деп.ВИНИТИ, NO4707-84.

25. Назарова Г.Н., Любимов В.Ю., Музафаров E.H. Влияние некоторых флавоноидов на фотохимические реакции хлоропластов. Мат.II конф. мол. учёных, ИЙФС АНСССР, Пущино, 1984, с.35-39, Деп.ВИНИТИ. N0 5301-85.

26. Биль К.Я., Любимов В.Ю., Атаханов Б.О. Структурно-функциональное разнообразие фотосинтетического аппарата растений, обитающих в Центральных Каракумах. Там же, с.12-24

27. Любимов В.Ю. Ингибиторный анализ, синтеза гликолат в листьях С4-растений. Физиол.биохим.культ.раст., 1985, т.17, N1, с.62-66.

28. Любимов В.Ю., Биль К.Я. Сезонная адаптация фотосинтетического аппарата ксерофитов к экстремальным условиям произраста-

-----------------кия. Там л;с, N2, с. 122-125________________.

29. Атаханов Б.О., Биль К.Я., Любимов В.Ю. Фотосинтетический углеродный метаболизм и содержание белка в ассимилирующих органах растений аридной зоны Туркмении. Связь метаболизма угл. и азота

при фотосинтезе. Т.д. ВС симп..Пушино, 1985, с.23.

30. Назарова Г.Н., Музафаров E.H., Любимов В.Ю. Влияние флавоноидов на фотосинтетическую ассимиляцию СОг изолированными хлоропласт ами шпината. Свойства флавоноидов и их ф-ции в метаболизме раст.клетки. Пущино, 1986, с.104-115

31 Любимов В.Ю., Атаханов Б.О., Биль К.Я. Адаптация фотосинтетического аппарата растений пустыни Каракумы к экстремальным условиям. Физиол.раст.,1986, т.33, вып.5, с.888-895

32. Атаханов Б.О., Биль К.Я., Любимов В.Ю. Биохимические механизмы экологической адаптации фотосинтетического аппарата пустынных видов сем. Chenopodlaceae. Т.д.IV съезда биохим.Ср. Азии и Казахст..Ашхабад, 1986, с.230-231

33. Атаханов Б.О., ■ Биль К.Я., Любимов В.Ю. Продуктивность и структурно-функциональные особенности фотосинтетического аппарата однолетних маревых центральных Каракумов. Природные рессурсы и пути их освоения. Т.д.У ВС конф..Ашхабад, 1986, с.186-187

34. Назарова Г.Н., Музафаров E.H.. Любимов В.Ю. Влияние квер-цетина и рутина на первичный метаболизм углерода в изолированных хлоропластах шпината. Т.д. ВС симп.по фенольным соед., Таллин, 1987, с.102-103

35. Назарова Г.Н., Музафаров E.H., Любимов В.Ю. Влияние квер-цетина и рутина на РДФ-карбоксилазу. Там же, с.103-104

36. Атаханов Б.О., Биль К.Я., Любимов В.Ю. Фотосинтетический аппарат однолетних и многолетних растений в условиях различного засоления почв аридной зоны Туркмении. Т.д.VI II съезда ВС бот. общества, Алма-Ата, 1988, с.450

37. Застрижная О.М., Любимов В.Ю., Закржевский Д.А. Роль активных форм кислорода в метаболизме зелёного растения. Проблемы совр.биол.,1988, 4.2, с.7-11,, Деп.ВИНИТИ, N06711-1388

38. Филимонов A.A., Любимов В.Ю. Влияние теплового закаливания растений на свойства РБФ-карбоксилазы/оксигеназы. Т.д. ВС конф.мол.учёных по физиол.раст.клетки, Петрозаводск,1988,с.126.

39. Любимов В.Ю., Назарова Г.Н., Музафаров E.H. Влияние квер-цетина, рутина и флоридзина на активность NAD-зависимого глице-ральдегидфосфатдегидрогеназного комплекса. Биохимия, 1989, т.54, вып.5, с.851-855.

40. Любимов В.Ю., Застрижная О.М. перекись водорода в листьях Сз и Ci растений. Т.д. II Съезда ВОФР, Минск, 1990, с.56.

. 41. Музафаров E.H., Карташов И.М., Назарова Г.Н., Холоденко Н.Я., Мальян А.Н., Любимов В.Ю. Регуляция флавоноидами активности ферментов углеродного и энергетического обмена в хлоропластах. Там же с 64

42! Назарова Г.Н., Любимов В.Ю., Музафаров E.H. Влияние фито-гормонов на ключевые ферменты цикла Кальвина. Там же, с.145.

43. Nazarova 6.N., Muzafarov E.N., Lyubimov V.Yu. Effect of natural regulators on the photosyntheslsfand primary carbon metabolism In Isolated chloroplasts. Abs.V"1 Int.Yuth Symp.on Plant Metabol.Regulation Varna, 1990,'p.58.

44. Nazarova S.N., Muzafarov E.N., Lyubimov V.Yu. Effect of IAA and ABA on the Calvin cycle enzymes, ibid., p.81

45. Любимов В.Ю., Биль К.Я. Условия обитания как фактор, формирующий механизмы и активность фотосинтетической деятельности растений. Экспериментальная экология. Наука, М.,1991, с.19-24.

46. Любимов В.Ю., Тюрина P.P., Кадошников с.И., Чернов И.А. Фотосинтетическая активность и продукционный процесс у некоторых видов семейства Amranthaceae. Возделывание и использование амаранта в СССР. Изд.КазГУ, 1991, с.98-113.

47. Любимов В.Ю., Застрижная О.М. Роль перекиси водорода в фотодихании С4-растений. Физиол.раст., 1992, т.39, вып.4, с.72-81

48. Nazarova Q.N., Muzafarov E.N., Lyubimov V.Yu. Diurnal course of quercetin, rutin and phlorldzin effect on the activity of Benson-Calvlne cycle I. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase complex. Photosynthetlca, 1993, v.29, N3, p.353-360.

49. Любимов В.Ю. Механизм фотодыхания в листьях С4-растений и его регуляция Т.д. III Съезда ВОФР, С-Питкрбург, 1993, с.150.

50. Назарова Г.Н., Музафаров E.H., Любимов В.Ю. Влияние фито-гормонов и феножьнш ингибиторов на углеродный метаболизм хлоропластов. Там же, с.172.

51. Музафаров E.H., Назарова Г.Н., Любимов В.Ю. Влияние фла-воноидов на фотосинтетический метаболизм углерода в изолированных хлоропластах шпината. Докл. РАН, 1993, т.330, N5, с.664-666.

IB.04.94 г. Зт.вОКР. Тип. 100 эта. Уч.-изц..". 2,0

Отпечатано m ротапринтг в СНТЛ ПНИ P.'j: