Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

МЕТАБОЛИЗМ А—ГЛЮКАНА В БАКТЕРОИДАХ RHIZOBIUM LUPINI

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "МЕТАБОЛИЗМ А—ГЛЮКАНА В БАКТЕРОИДАХ RHIZOBIUM LUPINI"

Л- «а

правах рукописи

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ БИОХИМИИ ни. А. Н. БАХА

ЧЕРМЕНСКАЯ Ирина Евгеньевна

МЕТАБОЛИЗМ а— ГЛЮКАНА В БАКТЕРОИДАХ (Ш120В11Ш ЬиРШ!

(Специальность 03.00.04 ~ биологическая химия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации, представленной на соискание ученой степени кандитата биологических наук

Москва — 1975

АКАдаИЯ ШЛ CGC? ■ Ордена Ленина Институт биохимии и«. А.Н.Баха

На правах рукописи

Черменекая Ирина Евгеньевна

МЕТАБОЛИЗМ ГЛНЖАНА В БАКТЕРОИДАХ

BHIZOEIUtl ШР1Н1

/Специальность 03.00.M - биологическая химия /

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации, представленной на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1975

.........* 7* ....."r-'JV"*

.,,-.„ .я ^¡¡Слштеха' IV'-Jbioa. .: Л. litvj^joe««

*

Работа наяоянена в лаборатории знзииологки Ордена Лег.яна Института бкохяат им. А.Н.Баха АН СССР.

Научнее руководители: член-корреспондент АН СССР»

профессор В.Л.КРЕТСШЧ доктор биологических каук А.Н.ПЕТРОВА

Официальные оппоненты:доктор биологических наук, профессор В.В.ЙРКЕБЙЧ кандидат биояогическ/х наук . В«Д.ЩЗШШ1 -

На официальный отзыв работа направлена в'Институт физиологии растений им. К.А.Тимирязева АН СССР.

Автореферат разослан ""£4" СЦЛ-^ЫЯ^ 1575 г.

Защита диссертации состоится "¿> на заседании Ученого Совета Ордена Ленина Института биохимии ии.А.Н.'Еахг АН'СССР /МоекЕа 3-?1, Ленинский проспект, 33 /.

С диссертацией ^оано ознакомиться в библиотеке йнститута.

Ученый секрегарь

кандидат биологических . ...

наук ' /Н.Н-Дьячков/.

ВВЕДЕНИЕ

Фиксация ¡голекулярлого азота лтиосфзри является восстзно-вкяельнии процессом, протенз:оц:и: со значительной затратой энергия. В бесклеточных экстрактах бактероидов необходимая энергия и восстановление с£ес::счнзаются за счет А'Гй-гсцеряруощей система к гидросульфита Ы г. В случае си^биотячссхой азотфик-сирующоМ системы взаимоотношения микроорганизма и iL-cuiero растения чрезвычайно слошш и определяются целим рядом факторов. Растение-сиибконт снастает бартер;:;: углеводам:: я другими соединениями, синтезированными в процессе фотосинтеза, и в сбоя очередь получает от бактерий связаннее соединения азота.

Основными фотосиитетически&и продуктами» поремес;аащя^яся из листьев в кдубаиьки бобовых paciaiini, являатся сахара,глюкоза, органические кислоты а другие соединения /bi^iv е£о!..J558 r.t VcL^oft, ftuioll ,1352 г./. Существует определенная зависимость &екду поступлением в клубеньки продуктов фотосинтеза и интенсивностью процесса фиксации молекулярного азота а тостера/ fcotHv, feloL,,xS58 г./. Таким образов, продукты фотосинтеза, оттекая в корень,обеспечивают акгязную гизнедектельноегь клубеньковым бактериям. Связь углеводного обмена бобовых растений с процессов фиксаций азота вдет через углеводный обмен бактероидов, даншх относительно которого оче::ь нало.

При определенных условиях соединений, псступаа^кэ'в бак-теролдЗ*, могут накапливаться в виде запасных зецестэ. В литературе пмеигся лишь две работа, з которых указывается еэ присутствие гликогена у МСаоИЛд»»*» s симбиозе с реете /beic^c.i.6cv\. ,1955 г., Аввакумзва и др.,1270 г./.В этих рзбо-

тах качественные мет оде и било дскэзако присут-

ствие гликогена ь '' не з ¿т^ е >гг и с в и тер о: I д а х к его отсутствие в "зффектйгних". Зто обусловило посгавлемую перед на ¿¡и задачу исследовать содержащийся в бактероидах полисахарид к : его связь о аз о таксацией. выявления особенностей углеводного обмена бактероидов, активно ф/люнруицпх азот, з работе бил использован сравиягеяыю-Скохасдческий подход: изучались "эффективные" и "неэффективные" бактероида клубеньков явпана и чистые культура штампов клубенькених бактерий» аспользоуаи-¡шх для киокулнцяи рас тс¡ш;.; сравнивалась такае ба^.тероиди в динамике развития растекип, так как известно , чю интенсивность азо таксации связана с фазой развитая растений. Задачи, которие «а ставили перед собой , цоеио сформулировать следующий образом:

1. Дать краткую характеристику полисахарида, содержащегося 2'бактероидах клубеньков люпина, и проследить его связь с .процессон фиксации' азота.

2. Определять содержание свободных рздуцкруз^их Сахаров в различных фракциях клубеньков яшиказ динамике развита растений*

5. Исследовать активность некоторых фериантов углеводного обмена з бактероидах клубеньков двяина, инокулкровагкиго раз личинки по эффективности штациаиа ^»"мАиял* ,

МАТЕРИАЛЫ И КЗТОда ■ ИССЛЕДОВАНИЙ '

Использовали эффективней /359а/ и незАфективн^й /400/ штаикы чистой культуры гД^сй«» ** ц клубеньки желтого

люпина /¿д^^гй^иь /» сорт Быстрорастущий Взращивание растений, инокуларованних эффакткьным и неэффективней втагаа-

- s -

jj:; , проводили i вегегзцкокиых сосуда:-: в

с?ор::лькоа нварцазои песке с добавление« саеся Пряпнишковз с умвиьэаццоЯ в 30 раз стартовой дозой азота. Йсхлмо вегетационного опыта растения люпкнз вырацнсали такяо з полевых условиях; семена s этоу случаз ннокуллроаалк npasazH^i: препаратом нитрагина.

Бактероида видслили доходом дкфф грен ц'/.а итого нейтралу розакия /bütcjü-ibcu ^игулг ,1У67 г./. Взкгерям и бактероида разрешали при охлажден::;: ка ульграззуковои дезинтеграторе /20 килоциклов в сек./ в тсчс;:;:о 4 мпкут. Для наделения полисахарида использовали иетод Осэсрна /OsJU'Lh.1 Hütt " , 1935г./.Полисахарид экстрагировали колодной IQS ТХУ, осаждали Z осъЗааии этилового спирта и переосаядали ара-пать раз.'Кислотный гидролиз полисахарида крозоднли з. 0,6 а HCl з кипящей водяной бане б течение 5 часов. 3 буделенных полисахарадах определяли редукций до и посла кислотного гидролиза .'¿стадом ■Хагедорк-?.слсека, в некоторых случаях гл»::озу после ккслотж^-го гидролиза определяли глвноэосксидазпыа ^етодоц /[¡(ербухин, 1970 г./. На осковании полученных данных рассчитывали количество полнеахаридз в иг на г сухого веса исходного па тер кала, а гакке его молекулярный вас к степень полимеризации /Ъитй-

ДЭ^Ог./. Рае-спляе?,:оеть полпеахаридз ¿.А и |ь -аиклагама определяли з % по отношении количества продук-тоз гидролиза к обце^-у количеству полисахарида.

Кризов абсорбция комплексных соединений полисахарида с иодом снимал;! по методу Степаненко я др. /Сгепанекко и.Афа -насьеваДЗ^?/ еа'спектрофотометре "Спекорд".

Для определения свсйодньа: редуцнруадих Сатаров применяла метод бумажной хроматографой, используя з качестве рассорите-

- б ~ .

ля сызси бутанол-уксусная хпслота-зода (4:1:5) и бутапол-эта-кол-вода (3:2:1), а проязителя - кислый анилан-фтэлаа /Хайс,

МацекД262Л

Белок определяли по Лоури /¿сил»^ ,1551г./.Суммар-

ное действие ферментов, расцз^лявцлх полисахариды типа гликогена к крахмала, определяли по йодной реакции. В качестве субстрата использовали крахмал, гак как годные раствора гликогена ояалесцкруют. Измерение оптической плотноетл проводили на ФЭК с зеленым светофильтром. За 100# принимали исходную окраску крахмала с иодом и по отношению к ней высчитывали % понижения оптической плотности. А^илолптлческоз действие еы.^лялл по образованию редуцирующих сахароз и варагали в иг глюкоза. Малвтаэное действие изучали в 1% и 0,05% растворах кальтозц методом бумажной хроматографии к глюкозооксидазным ые^годоа; активность фермента бы раса л:: в иг глюкозы. Разные концентрация мальтозы брали для проявления как гидролитического, так и ярансглшмалирумцего действия фермента. Активность фосфор:;лазы определяли, рассчитывая количество неорганического фосфата, освобождающегося во вреня.епктеза полисахарида, по истоду Ка«о гава /ИоСЪ с±.оА.» 1371 г./* Неорганический фосфор определяли по методу Фнске-Суббароу ъ модификации Лоианна и Йеидрассика /Уибрейт и 'др.Д951 г./. оз единицу активности прикипали то количество фермента, которое способно освободите I ихнолъ неорганического фосфата Ер л данных условия!: реакции за 10 минут. Активность глюкозо-6-фосфзтдегидрогенази определяли спектро- . фотометрически на Сф-4 пр;: 340 ни ко восстановления МАТ>Р

•¿^ло^^ ,1955 г./.За ед. активности приникали то количество-фернеита^которое изменяет величину оптической плотности при 240 на на 1,0 за одну минуту.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОВСУЯДЗНИЕ

Содержание пол^сдхпшдй и его характеристика, в бактериям элективного к неэТупект/зногэ птозов

я в бактероидах клубеньков л:с-пииа в сзязи с аэог^иксадкей.

При хромзтографнчеЪкоу . изучении кислотных гидролизагоэ выделенных полисахаридов было обнарушно, что всо они оодеркат единственное пят но глккози (рис.1,2 и 3). Это послужилооснованием считать, что запасной полисахарид чистой культура и полисахарид бактероидов йбеяясся гс^ополисахарпда^к, состоящими из глякозных единиц. Чтобы ответить на вопрос: как::и образом связаны/глюкозные единицы з молекуле полисахарида, иы изучали расцепление их Л- и (табл.!). В опытах с амилазами было установлено, что исследуете полисахариды подвергаются расщеплению этими ферментами, то есть содержат X-/I.^/-глвкоэидкые связи, но тот факт, что ¡6-амилаза расщепляла полисахариды'только на 20-30#, указывало на наличие в полисахаридах такле и Л.-/1,6/-связеЛ, устойчивых к действии этого фермента.

На основании приведенных результатов кояно было предположить, что исследуемые полисахариды относятся к ^-гдюкаи&а типа гликогена. Это предположение было пэдтверздеко опытами по изучению ■ спектров поглоцовия комплексных соединений полисахарида с иодом. Арчибальд и др. /сД ох . Д961.Г./, исследуя спектральные характеристики крах^алопедобных полисахаридов из растений и животных, показали ,что и^евтея заыетике различия в абсорбционных спектрах йодных коаплексоз а«илонек-

»

У й 3 4

1.' и-

а

5

в 0:

г 9 ¿Ж*,: 40

е • г

Рис.1, фотография хроматографы кислотных гвдролиэатов полисахаридов, выделенных из неэффективного /2 и 5/ и эффективного / 4 / штампов чистой щльз^ры

. I сахара-свидетели : а)малыотриоза; б) иальтоза; в) сахароза; г) глюкоза; д)фруктоза; е) рибоза.

Ркс. 2

Рис. 3

Рис.2. Фотография хрохагограммы кислотных гидрол;:затов полиса-хари доз ,выделенных из бактероидов клубеньков полевого лапина на разных стадиях развития растений:! сахарз-свйдетели(о6озкаченал ге £3,410 на рясЛ);2 ¡га стгд::и бобоз; 3 на стадия цгетелйк; 4 на стадии 10-12 листьев.

Рис.3. Фотография хроматографа кислотных гидролизатоз полисахаридов, выделенных из "эффективных"/2/ и "нзэффзктиз-ных" /3/ Сактероидоз клубеньков липика. I сахара-свидетеля: а)мальтоза; б)сахароза; в)глркоза;. гфруктоза; д) рибоза.

—

Таблица I

Расщепление ^-аиилазой полисахаридов, выделенных из бактерий х бактероидов разных штампов К&йчх^окпи

* Источник выделения полисахарида ' Расцепление поли; сахарида -амилазой в % от контроля

Бактерии шт. 400 неэфф. тт. 359а эфф. 28,4 31,9

Бактероиды1 лкпина, иноку лир ова иного штаммами шт. ^00 неэфф. шт. 359а эфф. " ■■ 25,5 23,6

Бактероиды полевого люпина, на разных стадиях развития растений ■ / 10-12 листьев цветение бобы 22,7 23,5 " 23,5

тина и гликогена. Комплекс амидолектинз с иодом дает максимальное поглощение при ^ 530 - 550 па, а комплекс гликогена при Л 420 - ^90 ни. Изучение иодних комплексов полисахарндоз,выделенных из "эффективных" и "коэффективных" бактероидов клу-Сснькоз люлина, а гагске из бактерий, которые были использова-ны'для инокуляции, показало, что все они имеют максимум пэгло-цения в области 450-480 км, что типично именно для глпкогеца (рис.4 и 5). Таким образом, выделенные полисахариды состоят из глйкозшх единиц, соединенных 4,-/1,'>/- к ¿-/i ,б/-глюко-зидвыки связями и относятся к Л —глкжанан типа гликогена.Они имеат характерные олалесцируввде растворы, расщепляются j>-амилазой на 20-30% и »неют максимум поглощения при 450-4ВО нм.

Содержание полисахарида в бактериях эффективного и незф-,. фективного штаммов чистой культуры EUu'iC&vuv* tu^Uu в разных опытах примерно одинаково (табл.2). Выделенные полисахариды состоят из молекул, имеюцих относительно коротав цепь - они содержат 100-300 гликозаих единиц, что соответствует сравнительно небольшим массам. При сравнении содержания полисахаридов, выделенных из ."эффективных" к "неэффективных" бактероидов bU-явилось их заметное различие. Полисахариды, выделенные из бактероидов растений, инокулиросаиных неэффективным ытпмком, имеют степень полимеризации и молекулярный вое близкие в этим показателям"для полисахаридов чистой культуры. В случае растений, инокулированных аффективным ктаыком, те яс показатели резко сниаеки: количество полисахарида меньае з 2-4 раза, а степень полимеризации и молекулярный вес в 2-3 раза. Полуувн-кые результаты указывают на тесную связь ые=ду процессом азот-фиксации и процессом деградации Х-глюканов в бактероидах,Эта

10 -

-

сз -

а? -

щ. - 4

65 - -ч. г

С.4 -

0,5 -

-

а/ -о ■ • 4?о | 1

Рис.4» Спектры поглощения «одних комплексов полисахаридов, зыделенных из бактериальных клегок неэффективного/1/ и эффективного /2/ штаммов чистой Зсультуры КЕихо^Цхы.

Рис.5. Спектра поглощения йодных комплексов полисахаридов,

выделенных из бактероидов ■клубеньков люпина, инокули-рованаого. неэффективным / I / и эффективным / 2 / штаммаш Шллис&илы »

Таблица 2 * *

Характеристика полисахаридов, выделенных из бактерий и бактероидов разных щта^моз «Игл ц

Источник вадеяекка полисахарида Содержание полисахарида в «г на г Степень полимеризации 1 иолскуляр-} вый вес

сухого веса

Бактерии □т.400 неэф. е1т.359а эф. | 12,& ■ 10,4 224 151 36 зсо 2'. 5С0

Бактероида люпи- тт.400 неэф. 1*32 139 г * 22 500"

на ,инокударован- шт.359а эф. ,0,67 43 7 ООО

ного КАйчоЬилю

Бактероиды поле- 10-12 лист. 64 10 ООО

вого люпина на цветение 0,60 30 4- 900

разных стадиях ' бобы 0,7? 24 3 200

развития расте-

ния

связь подтвердилась и з о питах с полезна люпином, когда изучалось содержание полисахарида з бактероидах в зависимости от стадии развитии растений. Как показывают представленное да к г кые, количество- .L-глюкана п его молекулярный вес резко понизились именно в период наиболее высокой а з о гфи к с руа^ей активности бактероидов /табл.2 /. Эти показатели уиилшаяись а 2-5 раз по сравненкв с начальны«и стадиями развития л юли:: а и оставались на этом уровне на стадил бсбаз.

Таким образок, полученные разул:,тати свидетельствует о тон, что в эффективном и неэффективное штаммах чистой культуры ЭД^хо^Лш* tuÎpwl л з бактероидах, выделенных из растопи;!, икокулированных згн^н етаммами, з качестве запасного вещества содержатся ¿--глокаки сравнительно пкзкомолекулпркого веса. Содержание А-глюкаиа в пэффскткзицхя бактероидах значительно аиае, чем з"нззффектязных", ниае такае его молекулярной нес и степень полимеризации, l'aкии образов, по-видимому, полисахарид расходуется в то,!»' случае.когда идет активкий процесс фиксации молекулярного азота атмосферы .

Изучение содержи;^ ¡.:о по сахарозв' з различных фракциях клуоенькод лапин:1.; желтого. i

Наши опыты показали, что состав Сахаров во фракции бактероидов к в растительной ткани клубенька одинаков: з них присутствуют глюкоза, йзуктоза и опсоза (рис.б). Пятно рко'ози очень слабое и поэтому на фотографик его не видно. Однако,количественное содержание свободных редуцируюц;;х сахароз з растительной ткани клубенька гораздо больше, чем з бактероидах. Как видно из про дета jjjjoajio. таблицы, (таол.З),наибольшее-коли-

/ 2

сг

6 $

2

/23

и

О

О-

}

Рис. 6 Рис. 7

Рис.б. Фотография храпатограммы свободных сахароз,присутствующих в растительной ткани и в бактероидах клубеньков полевого лапина. I сахара-свидетеля: а)«:альтотриоза; б) мальтоза; в) глюкоза; г) аруктоза; д) рио'оза; 2 и 3 растительная ткань клубенька; 4 бактероиды.

Рис.7 Фотография хрома то граныы свободных Сахаров',присутствующих в бактероидах клубеньков люпина, ;шокодированного разными иташаии ^¡Ьи, . , I "эффективные"

бактероиды; 2 - "неэффективные" бактероиды; 3 сахара-сзидетели: а) глшозо-б-фосфат; б)нальтогриоза; в)мальтоза ; г) сахароза; д) глюкоза; а) фруктоза; к) рибоэа.

ТаСлица 3

Содержание свободных редуцирующих Сахаров в бактероидах и растительной ткани клубеньков полевого ллпика.

Стадии i 5 Бактероиды Г -ч Растительная ткань

развития растений 1 ) в иг гдьжози 1 в мг гл.'акози

Ítía 1мл; на г сы-jiía I ' i" т на 1?.)л{ил г сц на I

I iíPií¡c-i poro ¡pací. í .¿paií-j poro ¡ раст. ; ц;:и ; веса i ция j веса ;

10-12 листьев ú,ÜS3 U,73 - - - -

Начало-Оутониэ. 0,204 1,01 0,083 1,64 - -

Бутонизация' 0,501 2,50 0,205 2,41 7,6 7,6

Цветение 0,146 U ,74 0,070 5,52 10,2 Í2,0

Цветение-бобы 0,192 0,53 0,082 .3,35 8,1 S.3

Конец цвет.-бобы 0,204 - 1,02 0,169 3,50 э,а 18,2

Зеленые бобы 0,187 0,93 0,039 здз 8>5 10,9

чество Сахаров в бактероидах наблюдается на сгадки бутонизации, тогда как в растительной ткани клубенька это имеет место к концу вегетации. Е период наиболее высокой азотфиксирумщей активности бактероидов { на стадии цветения) в них происходит снижение содерялния Сахаров. Лрл сравнении содержания свободных редуцирующих саиаров в "элективных" и "неэффективных" бактероидах методом бумажной хроматографии, показано, что в "эффективных" бактероидах Сахаров гораздо меньее (на хромаю-грамма оии почти не видны), чем в "неэффективных" бактероидах (рис.?). ^оано предполагать, что в-"эффективных" бактероидах утилизация Сахаров идет более активно, поскольку они тратг.тся на дыхание и генерацию энергии; поэтому содержанке сахароз в них значительно ниже по сравнений с "неэффективными1' бактероидами, что подтверждается такке пониженным содерЕакиеьг-полисахарида в "эффективных" бактероидах.

Изучение некоторых Дер:.:ентоз углеводного обмена

"Для удобства излоаения материала, мы рассмотрим сначала данные, полученное на полевом маториадз, а затем перейдем к излокени» дашшх, полученных на люпине, инокулированном разны-

Хак как в бактероидах и растительной ткани клубенька наблюдалось суммарное расцепляющее действие гидролитических и фосфоролктических ферментов на крахмал, то котао было предполагать присутствие во фракциях клубенька ферментов: амилазы, мальтгэы и фосфорилазы, что и было подтверждено в последующих опытах. Более высокая фосфорилазная активность отмечалась в

во фракциях клубеньков люпина аелгого.

ми шта^^аки

2,0 1.6

е й н

О

а

ч Б

а о,а

з (|

а

^ М

И

го

1« 1а

л.

г

Рис.8. Активность фосфорилазы в бактероидах / А / и растительной ткани / Ь / клубеньков люпина на разных стадиях развития растений: I — 10-12 листьев; 'с -цветение; 3 - конец цветения-б оо'ы.

растительной ткани клубенька по сравнений с бактероидами /рис. 8/. Активность фармепта возрастает как з бактероидах, так к в растительной ткани клубенька на стадия цбзтония лапина, когда снижается содержание полисахарида в бактероидах я когда, согласно данные, полученным э напей лаборатория /Кретсвич, Асеева и др.,1373 г./, отмечается наибольшая азотфикеирующая активность в бактероидах клубеньков полевого люпина.

Фосфорилаза функционирует на взкноа участке - между источником клеточного "топлива" и ферментной системой, утилизирующей это "топливо". Поэтому логично било предположить, что з бактероидах, актизно фиксирующих азот, будет наблюдаться усиление метаболических процессов, связанных с образованием энергии. Ми .провели сравнение активности глюкозо-6-фосфатдегидро-геназы - ключевого фермента пути расщепления глюкозы по Знт-яеру-Лудорову,' з бактероидах к растительно?, ткани клубенька люпина. Как видно из таблицы (табл.4) активность фермента повышается на стздки'цветения как з бактероидах, так и в растительной ткани клубенька примерно в 2 раза по сравнению с начальными стадиями раззития растения. Это согласуется с давними, полученными в нашей лаборатории, в которых указывается на усиление дыхания бактероидов на стадии цветения люпина Д1а-.тус и др.,1973 г., Романов.и др.,1974 г./. Таким образок, 'в бактероидах , активно фиксирующих азот, наблюдается усиление метаболических процессов, связанных с образованием энергии.

Так как в бактероидах и растительной ткани клубенька полевого люпина были оОкарукеша фериенти углеводного обмена,активность которых коррелировала с процессов азотфпкеацпи з бактероидах,то возник вопрос о соотношении активностей этих ферментов в тканях клубенька люпина, инокулированного эф&ектив-

Таблица 4

Активность глюкозо-6-фоефатдегидрогенази (в единицах активности.на одно растение) в бактероидах и растительной ткани клубеньков полозах растенхй

Стадии развития. растений Бактероиды Растительная ткакь ■■

10-12 листьев 0,19 ■ 0,19

Цветение-бобы 0,36 0,57,

Зеленые бобы 0,09 ОДЗ

Г

- « *

ным и неэффективным ытаммами ^-иЗршл . данн^е,приве

денные на рисунке 9, свидетельствуют о том, чю суммарное дея ствие гидролитических и фосфорологических ферментов значительно сильнее вырэкеко з тканях клубенька люпина, инокулпрован-ного элективным пта^ом, по сравнений с неэффективны:« ытам-иом. Амилолнтическая активность в "эффективных" бактероидах значительно зызав активности в "неэффективных" бактероидах (рас.10). При изучении мальтазной актпзкости была обнарукека та кз закономерность, то есть активность фермента в "зффектиВ' ных" бактероидах была выше, чем э "неэффективных" (рис Л1) .На фотографии чётко еидно, что в бактероидах клубеньков люпина, инокулироваиисго эффективным птзммом (и^лО^-л ,проис-

ходит расщепление ыалыозы: в процессе инкубации пятно мальтозы убывает с одновременным увеличением пятна глмкозы. В "неэффективных" бактероидах пятно мальтозы остается без изменений. Данные,приведенные на .рисунке 12^подтверждаю? предг.олоае-нле о более високой'фосфоролктической активности в "эд^ектив-ных" бактероидах. Активность фосфорилазы в "эффективных" бактероидах примерно в 8 раз больше, чем в "неэффективных"( в пересчете на одно рзстение). 1 1 ■

Таким ссразом, ферменты,осуществляющие гидролитическое и фосфоролитичеекое расщепление'полисахарида: амилаза, маль^аза и фосфорилаза, проявляют более высокую активность во фракциях клубенька люпина, икопулированного эффективным зтзааоа Мй^о-^шы по сравнению с неэффективным штампом. В "эффек-

тивных" бактероидах, активно фиксирующих-азот, расщепление А-глюканов идет более интенсивно. Это согласуется с ранее установленным фактом, что в "эффективных" бактероидах содержанке полисахарида ниже, чем в "неэффективных" бактероидах, в кото-

Peo. 9

Рас. 10

Рис.9. Суммарное действие гидролитических и фосфородитнчес-ншх ферментов, расщепляющих полисахариды уина гликогена и крахмала,в "эффектпвных"(белые столбики) и "не-зффекгивкых" (черные столбики) бактероидах клубеньков лшлиа желтого.

РисДО.Амилолитическая активность в "эффективных" и "неэффективных" бактероидах клубеньков желтого .-¡annua (обозначения те i:e, что на рис. 9).

<5 6

s д

i 2' 3 4

& 0

vi

£

i 2. Ъ ¿i

(X

S ê

2 д

% %

V3 Л

Рио.П. Фотография хроаатограш, полученных для заявления

мальгазной активности бактероидов из клубеньков люпина, нкскулирэванного разными

А - " к е зффе кiив nue"б актsро иду, £-"зффектинные" бактероиду; 1-сахара-свкдетеля: а)мальтотрксза;б)Уальсоза; з)са-хароза; r)ras¡«>3a; д) фруктоза; е)рибэзз; 2-чгрез сутки инкубации; 3-через 2 часа инкубации; 4-до инкубации.

0,08 л

И

й 0,06

U o,o¿ .

8

и

п

0,2

У

Í-4

О

а. од

О °>cs

Я

2 0,02

LU

ÍW IV

Рис.12. Активность фосфорилазу з "эффектшши^Чбелие столбики) и "неэффективных"(черные столбики) бактероидах клубеньков желтого лэпипа. Л

Рис ЛЗ. АКТИВНОСТЬ ГДШО 3 0-б-фО С фа ТДй ГИДР û Г е iiû 3 Ü в "эффективных" и "неэффективных" бактероидах клубеньков желтого люпина {обозначения те ке, что на рисЛ2).

рых не происходит процесс фиксации азота.

ися»э предполагать, что в "эффективных" бактероидах бу-* 1 >

дет проявляться более высокая активность ферментов, участвующих в превращениях продуктов распада полисахарида. Как видно из дашшх представленных на рисунке 13 активность глмкозо-б-фосфатдегидрсгеназы э- "элективных" бактероидах ваше примерно в 40 раз по ерззкеакз с "неэффективными" бактероидами.

Таким образом, активность ферментоз, расдапляюцих Х-глю- -каны типа гликогена и участвующих в превращениях продукта их распада - глюкозы, выые в бактероидах клубеньков люпина,ино-кулировааного эффективном цтаммо:.; RVj4otujm W^a. , по с..ав- . нению с неэффективна« итааком. Зтот вывод согласуется с намыл данными относительно низкого содержания полисахарида и свободных редуцирующих Сахаров в "эффективных" бактероидах*

2s:i.-:ui: показателем энергетического обмена клетки является интенсивность дыхания. В бактероидах клубеньков лспина,ино-кулированпого эффективным мамы ом ti^'Uvi интенсив-

ность сукцнкатного дыхаиия была в 3,5 раза зыке по сравнению с неэффективными /1.1 cry с и др.,1573 г./ .3"эффектпвных" бактероидах актизность ферментов, связанных е энергетическим обменом клетки: малат- к сукцинат- дегидрогеназы, выие,чем в "неэффективных" бактероидах /Кретович и др.,155У г./.

На основании вышеизложенных данных и результатов,полученных в на^ей лаборатории ранее, mosho заключить, что метабол::-, ческие процессы, связанные о генерацией энергии, активнее про- , текают в "эффективных " бактероидах , чем в "неэффективных". Это подтверждается данпмми Круговой /1573 г./,показавшей,что содержание ЛТО з "эффектизных" бактероидах и клубеньках1выще, чем в "неэффективных" . и что "эффективные" бактероиды имеют более активные АТф-азы.

-г? -

ВЫВОДЫ

1. В бактероидах клубеньков люпина желтого е качество запасного полисахарида присутствуют ¿-гллкакы, содержащие :, I/1,4 /- и Х-/ 1,6 /-связи, о молекулярной кассой от 4 ООО

до 36 ООО; их молекулярный вес и степень полимеризации в бактероидах, активно фиксирующих азот, значительно низ^с, чем в "неэффективных" бактероидах.На стадиях бутонизгции-дзетсния.в бактероидах клубеньков полевого люпина содержание' глюкана резко уменьшается, при этом уменьшается его молекуляршй вес •л степень полимеризации по сравнению с более ранними стадиями развития растений.

2. Б бактероидах и растительной ткани клубеньков 'люпина гелтого обнаружены ферменты, расщепляющие указанные 1-глюка-ны: амилаза, мальтазз и фосфорилаза. Активность, этих ферментов значительно вызе в "эффективных" бактероидах, чем в "неэффективных". На стадии цветения в бактероидах и растительной ткани клубеньков полевого люпина активность фосфорилазы резко увеличивается по сразнению с более ранними стадиями раззития растений.

3. Содержание свободных .редуцирующих сахароз в бактероидах, активно фиксирующих азот, значительно нике по сравнению с"яеэффентизшыи". На стадии цветения, когда наиболее активно происходит азогфиксация, в бактероидах клубеньков полевого яю-пина содержание -свободных редуцирующих Сахаров уменьшается ■ по сравнении оо стадией бутонизации.

4. Активность глйкозо-б-фосфатдегидрогеназы , фермента, участвующего в катаболизме глюкозы - продукта расщепления Л-

глкжанов, значительно ваше в "эффективных бактероидах, чем в "неэффективных", В бактероидах и растительной ткани клубеньков полевого люпина активность глюкозо-6-фосфагдегидрогенаэы наиболее высока именно в период максимальной азотфикскрующей активности бактероидов.

СПИСОК РАБОТ, ' ОПУТЛИКОШ1-ГК ПО ¡.:Л7'ЕРКЛЛЛ!.! ДИССЕРТАЦИИ.

1. 'гсрм^кск^я :ьт:., Пстрозал.и., 197'1.

:тзу';сш:е некоторых Фсркснтов углеводного обмена в клубеньках

люпина желтого. Прикл.биохимия и микробиол.,10,2,269.

2. Чормспская И .Г.., Петров^А.Н., Кретович Б.Д., 197^. Изучение полисахаридов сН^ ъ чистой культуре и симбиозе. Докл.АН СССР, 215, 2, 48Г.

5. Петрова д. .П., Чсрмелопая П.1-., Кретович Б.Л.., 797<1. 1

Исследорание Сахаров и некоторых ферментов углеводного обыека !' КАио^ШП- в симбиозе. До к л .АН СССР, ?.Т7, 2,479.

¿1. Петрова л.II., Черменекая И.Д., 1975.

Взаимосвязь между углеводны;.! обменом и азотфиксацией в бактероидах клубеньков люпина келтого. Тезисы доклада.на 12 Международной ботаническом конгрессе (в печати). Ленинград, 1975г.

* А А

Подп. к печ. 27/3 1975 г.

гак. 629 Тир. 200

Типографа Х030 Госплана СССР