Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

МОЛЕКУЛЯРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ И АДАПТАЦИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА РАСТЕНИЙ ЛИМОНА В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "МОЛЕКУЛЯРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ И АДАПТАЦИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА РАСТЕНИЙ ЛИМОНА В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР"

■/)- 2.90Й>0

ИНСТИТУТ БОТАНИКИ АКАДЕМИИ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ ССР им. В. Л. КОМАРОВА

На правах рукописи УДК 581.522.4.132

ЗАРКУА МАРИНА ЗАМОВНА

ЛЮЛЕКУЛЯРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ И АДАПТАЦИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА РАСТЕНИИ ЛИМОНА В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННЫХ

ТЕМПЕРАТУР

(03.00.12—Физиология растений)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Баку — 1988

Работа выполнена в лаборатории фотосинтеза Тбилисского Государственного Университета гг в Институте ботаники АН Азербайджанской ССР.

Научные руководители:

академик АН ГССР, доктор биологических наук, профессор Санадзе Г. А,

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Курбанова И. М. -

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Якубова М. М.

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Аллахвердиев С. Р. ~ г ~ '

Ведущее учреждение: Институт фотоб пологи гг АН БССР (Минск).

Защита диссертации состоится

<ЛЯ » 88' г.

в У^ "часов на заседании Специализированного совета

К 004.12.01 по присуждению степени кандидата биологических наук в Институте ботаники им. В. Л. Комарова АН Азербайджанской ССР по адресу: 370073, Баку-73, Патам-дартское шоссе, 40. ......

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

■ : .Г

Автореферат разослан « » АС0 с/ 1988 г.

Ученый секретарь специализированного совета, >

кандидат биологических наук Р. К. ДЖАВАДОВА

.' Общая характеристика работа. В работе приведены результаты исследования влияния пешие иных температур, на молекулярно-фуях-*; циональаое состояние фотосяятетиче ского аппарата лимона. Рассмотрена ответныереакция интегральных' показ ателе В нажИле е важных: , процессов осуществляемых на фотохимической 'стадии фотосинтеза, ; состояшгепитмевт-белкоБых ^комплексов и полипептидиого состава тилакоидов хлоропластов.'- На основания полученных результатов офор-^ мулирован-ряд в!№одйв , ;спосовствущих: пов!шашго механизмов пов-^ . "реадения и; устойчивости > растений шпона к понияенчым темпера

' Дкттаяьность'"ироб^мр. Показано;' что одной из причин,приводящих куменъшению фо1осияте тате ской деятельности'листьев при по--нижеяяи температуры жаодей' среди является нарушение.' состояния, мембранной системы хлорошгастов.в частности лазидов мембран, что ; проводит к наруиению согяасоваиности реакций фотосинтеза в в конечном итоге к снихешт накопления органического веще ства (К1о1;Мс .1963; Бе ггу е« а;198о),;Однаксчряд полученных'в последнее:вре- . ыя даяннх по влиянию лояяденных температур на состояние и фуяк-, шинирование фотосинтетического аппарата не могут быть объяснены ' изменениями структуры мембран хчорегаласта ть ек ал. ,1984; . Рагк-еб в1ч1Э85). :Предполагается.'чго вошогюсслучаягповрежде-ние фотосинтетическогоаппарата обусловливается непосредственно ' устойчивостью фотохимических стадий процессамишгмедтного. аппа^; рата .фотосинтеза^' в частности-'это может быть* связало1 с прочностью пигыент-пишентного:и белок--Оелкового взаимодействия в пигмент-белковых комплексах тилакоидов.''Изучение:»тих,вопросов носят отрывочные, неполный характер. Более того, исследование 'действия - повихенш«'. температур нафото синтетический аппарат представляет. . ойцебиологпчведий интерес с' точке' зрения'выявления эиергегигм склх механизмов устойчивоств . растеяий к . стрессовым воздействиям.■

Целью, настоящей - работе -явилоер'' сравнительное исатедование ? фотохимической активности и; состояния ттяент-белковых ковдлексов -.тидаковдвн:^ мембран листьев - различных по эаыороэкос»ойкости сортов растенлй лгмона П|ш попихевпих тешературах. г-

роста^';е1Шы^'аа^ачи ис(^довмия ^1м поа1дёнзп1 темпаратури " ;; окружающей - среды:..( ¿ . ^ ЙУ-^'-

' I.; Определить с^авоттельдае ' свэятраяьны» характеристики и пара- "; ,'ыетрн низкотемпературных спектров -флуореоценпда япстьев лимона}' * 2, провести сравнительные асследовайия жвыявить кинетические .

■ , ■ И«:т г'льзая - ' » I 1..3лкот1яа .-К оядевв Г.ечнти

Г' -'«"С.в»в.. *« ■{т.

характеристики мшиисекуидной. замедленной флуоре сце кшш листьев;

3, исследовать состояние хторофкпл—белковых комплексов тилакоидов

■ хжоропластов листьев лимова; • , . . ',4"■'

4. выявить' изменения пояиазптидаого состава тилакоидов хлсроина»-:

Научная новизна.: В работе установлено: преимущественное oó~ ;. разование при понижениитешературысреды флуоресцирующих центров, обусловлениыхыовомерными формами морофалла.: Выявлено, что сорт лимона обладателя большей ваморозкостойкосты> проявляетболыяую .* * стабильность и боишцуи восстановительвур спосоСность 'параиатров ; замедленной флуоресценции при поквжевии .тейпеjerypa: среда; кодао-ненти замедленной флуоресценции характеризуюцие. влектрохкшпеский градиент протонов наиболее-лабильны, Показано, ^ что понижение температуры среда способствует возрастаю® доги моноыерных форы све-

■ тособирвющвго хлорофдлл :: а/б Толкового в R700 Хла белкового номдчексов. а полипептидннй состав ткдакоидоя различнвх по замо-роэкостойкосги сортов лимсяа характеризуется стабильностью, Уста-вовлено, что: замороэкостойкость; сортаобуслоаяивается меньшей еы-

: плятудой колебаний;исследуеиых параметров, меньшей их реактивное- ; ты> при понижения температура средн. . ' . .

Научно-практическая епачямость» Реэультпты исследования «о- ^ лекулнрночйпшдаоналъяой; органиэация тилакоинов раэличных по эа-: ; ; морозкостойкости сортов растеаий ' лимоаа в условиях водвержекноо- i. ти холодово^стрессу:сущвотвеншгда

дяцих как к низкотемпературным, повреждениям, так як, формярова-ни» замороэкостойкостя фотосинтетического аппарата. Выявленные : : изменения флуоресцентных характеристик, кинетика и компонентов замедленной флуоресценции;'а также изменения в состоянии дкгмевт-белковых комплексов тилакоидов листьев лимона подвергнутых 'низко*: теыперагурному стресоу могут быть использованы дм разработки чуствительнах и ЕНформативных иетодов рапней диагностики термоуо-. тоВчивоста растений.';,;,;'■■'-К;/?-.' v

Ддробадия работы. Матаряаян - ждссартдгрщ '^н?я доложены на Бее* союзной научной конференции "Структурная динамика биологических

■ мембран иее роль a регуляции фотобдологических и рецепторнах процессов" ЫяискД988 Г., на 25-Йебилейноа координационной коя- . ; ференциа и симпозиуме стран СЭВ "Исследования биогене за, струн-- '

. туры и функции фотосинтетиче ского аппарата в свяэ и о преобразованием солнечяоаэнергки"- Толбухин. (Болгария) ,1988г., на стендовой

сессии "Ботанжка-68". и семинарах лабораторий биофизики института бОтаягосиАН Азерб.ССР и кафедре анатомии и физиологии растений. Тбилисского государственного Университета.

Птбликаши.По материалам диссертации опубликовало 5 работ. ■ Структура диссертации.Диссертация состоит на ьвепанмя. обзора литературы, опксадия материалов и методов, изложения результатов н их обсувдения. выводов и списка литературы. Работа иллюстриро- ' вала 28 рисунками, 2 таблицами. Список цитируемой литература содержит 180 наименований. .'-■

Объекты и метода яссчедоваиия ■■ - Объектом исследования служили листья двух контрастных по переносимости заморозков сортов лкмока ( Citrus llmca: ) Грузинский . я Дяоскурия, Грузинской- слабоэаыороэкоустойчивый, аДиоскурия- ; заыорозкоустойтавий сорт.: Воздействие пониже иных температур производили на а)отторгнутае листья, помещенные в термокамеру, при температуре 6°С я 1°С "и сОгоршочные кусты лтмона помещаемые в ■термокамеру о-температурой 10°С и 2°С,В экспериментах использовали молодив листья 1-го года генерации и старые листья 2и 3-го гсщов генерации без видимых повреждений. ;

, Ввделеиие^хдородластов производили в трас сахарозном буфере .' содержащем 4 U сахарозы; .20 ^м трио HCI; 10 тм /VaDI; In М ЭДТА..

Хдорофиля-белковаа комплекса талакоидов выделяли электрофо-. резом на пластинках ПААГ. Соотношение ДДС-Д/а к хторофюиу 10:1* Образцы наиосшш па гель "из расчета ЗОмгХл на дороляу в тече- ■ ~ : нии 30 мин с 0,25? цвиттерионным детергентои-Дерифаг-160- в .буфере, , и 0,1% в геле. СИагЬке!! et аиэвй;, Курбанова и др.,19791 Для ■ . выявления связанных с белком пигыектироваяных зон гели окрашивали кумассии-250., "'■./. Д.J7: .■'■=>

Полипе птщщий состав' тилекоидов определяли согласно просиси . ( leemll- ,1970) при использовании 2i PRC-//& в соотношении к 1л 20:1, с 0.W ДДС-Л'а в буфера 'a 0,Еб в геле. Окрашивание производили 0,2^ кумассиопоследующей промывкой в отмывающей среде, : , Эдектрофораграммы фотографировали а денситоыетрировали непосредственно с гелей на микрофотометре И30-451« : ■ ■■

Сдектры флуоресценции при -196°С и 20°С регистрировали не-, посредственно с высечек листьев -науотановке; собранной на базе л спектрографа ИШ-51 выоиохроматора ДИР-З и описанной в. работе (Абилов и др. ,1969), ' • ■ -''v .VV ■

'-■■г■ ; Ктаатакт замедтенной Флуоресценции высечек;листьев регистра-. ровали наустановке включааией фосфороскоп со временем между воз-; ; ; Оуддепием в изменением свечения 1,25 мс (Каторян и др.,1975). • ' Регистрация фототока аролэветешгась через усилитель поотсщнного т»- . ка со входным сопротивлением 100 ом на самописце КСП-4..Дяя опре- . ' дотекаяплощадипод'.индукционной кр^Й вамедае1шой флуоресвдяшш использовали интегратор И-0,1 с цифропечатажкцим устройством. '

"'• . . Результаты исследования Хл'^: V- '

Етаяяие действш! пониженных температур на флуоресцентные . характеристик'листьев лимона. • .. . // . .•'•."' ..

Выдерживание листьев двух различных по устойчиво ста к пони- " хевным температурам сортов лимона ара б°С различное время, приво- . дпт «'значительным изменениям их спектров флуоресценция. ,.

■ . 'Л. - : -

' тельнопонижается.Череэ 168,часов'водеряиваяия отношения Флбвб/ -V •' Сл 738 увеличивается до 1,1 по сраваеказ о 0,8 через 5'часов. • Величина длинаоволновоа флуоресцеяции 'листьев лимона; сорта'Даос-' курия прц- том ле' времени, выйержизания/даке несколько увеличивает-> ся. Картина более' вырахена у молодых" листьев ■ различных ■ сортов ;■ ■ при 1?С. Отношение Фл 686/вл 738 возрастает через ЗСО.часов вы-деркиваяия до 1,55 со сравнению о 0,9 через 5 часов у листьев. ' сорта Грузинский и до 1,0 по сравнено) с 0,8 у листьев «орта 1 .

Диоскуряя. Старые листья проявляют большую устойчивость спектров ■ , флуоресценции. Однако следует отметить ,что длительнее виде ржава- ;

нле \та;т£ев прикоскошео снижает до ; вой фиуоресценшш, хотя сортового различия не;наблюдается. Разни- ; :

■ ; па в ответной реакции различных до устойчивости сортов к понкхе-

' . • нко температура резко проявляется на молодых листьях. Данные аа-~ ' " ' • висшости отноаения 666/ Фл 738 от временя выдерживания сря : - - 6°С и при +1°С "джя различных по возрасту листьев сортов Даоску--рая и Грузинский показывает, что это отношение резко возрастает для молодых листьев мене» устойчивого сорта Грузинский по срав-вешю: с"такими ^листьями' сорта Диоскурня.и изменяется одинаково для старых листьев обоих сортов (рис.1). • • ; V". "

. . Таким образом изменения флуоресценции при 733 нм, характер!-■в основной фотосиотему ,1 может Свть;валяым показателем

состояния Фотосинтетического' аппарата при'понижении температура

.....■■ т

-Важная хвфораацкя была подучена »¿я регистрация миллисекунд- - -ноДЭФ. Анализ характера яндукдионноЯ кривоЯ указывает на раэлич-вув температурную эавжшмоеть изучавши сортов лямона.:: ;; " ^ ^'-.■/■К ■ л,; ' При вклвчевжк возбуждавшего света на интактных1 листьях: обоих -сортов лимона," выдержанных определенноевремя при пониквяной темпе-. ратуре. пооле фазы нарастают интенсивности 34 (Зф^р) наглодается на свету медленная фаэаего уменьшения {3$р_а). При увеличения вре- . мена переживания, изменяется интенсивность ЭФ, уменьшается крутизнаподъема а увеличивается полуширма индукиионного максшума. эти разлжчияреачепроявлявтся при анализе индукционных кривых 3® в функцаи; резных темковюс; интервалов между освещениями, характера-вушцке время темновов адаптагош листьев различшиссортов..:

ш

1.5

1.0

■ й- 1.0

0.5

• • 1 ' . 1 . • * а-: ' "...1, *. 1 '1..—~

Время»чао160 . 320 . КО ' 320 . .; о;.-

Рис.1 Зависимость отношения Фл :68в/$л .738 в листьях лимона ■ -' сортов Диосяудия н Грузинские от времени вндерживаиияих в:"..

* темноте при б^С и при ^"С. А -ыолодне листья Дяоскурля; в -.-., старые листья Диоскуркя: б_ молодые листья Грузин скяй;Г- :

• старые листья грузинский; I.- Гч!. 2,- . .. . ч

.; Для сорта Дшхжурия ж3мене™ <Рио.2> нрж »эрастании ;

.: времени темнового штервала незначительны дала при длительном ; ■ :(до" 406 час. ).'. переживании при ' Сорт, ГрушинокиИ видимо .менее; ;': ; устойчив к пошиинной температуре■ и-иараыэтр ЭФ^р резко уменьшается/ а притедаовоы интервалеЗО мин -составляет для лястьев пе-

реживающих 333 час. аЗОХ от коятро-ет.Аяаяогичная, во и$вее вхра-\ квш^aя кapтшa яa(ЗJloдaeтcл пpи fiaaляэв медленной фазы уменьшения интенсивности эв (ЭВ^ ). Э*н иаменеши (Рио.Э) особенно наглядно проявляются ара коротком временя переживания листьев при 1°С • • СортГруеивский более чувствителен по изучаемому парвмвтру к пониженное температуре. Ирх возрастания времени переживания различия -зависимости М в * для обоях сортов сглаживаются.' " •

1 Л""5оЧ1У—Ю го' зо"

- -1Время адаптация. м*и* : - ^

Рас. 2. Беличжда фазы ЭФ, тацив после

в функции времена твмново! адад--------- листьев лимона пере-- - - в - Ш ч. г

сорт'

'шважшх различное время орд 2С.А- 34 ч.; Б ~ ■ В - 33$'ч.; Г -'408 ч.; . »-сорт Даоскурия;' о: Грузинские. ;• .у.Ь' ' ; Изучение раэличвых но возрасту листьев, в частности площади V над индукционной кривой 34 (ЗФ )и поведение оаошшии ЗФ на по-в теряющиеся включения ьоабуада^щего свете без адаптационного пе- ■ ^ риа^а, требуемого дяя, эоост аноьления индукционной картгош раздич- -.;' вих по устойчивости к заморозка» сортов лимона ^ в функции температуры к временя переживания показало, что параметр ЭФ в лучше''

других коррелирует с адаптационными возможностями контрастных сортов. "

На рас. 4-7 результаты этих изменений изображена впростран-стве. Рис.4 отражает данные;получении« со старыми листьями лимона. сорта Грузинский. Образуемая вовергаость скооева вниз по направлению к нш5лш[ател»^ оообешо в дравоа ее части н ваметноизо-гнута вверх влево.,- Рассмотрим вначале показатель ЗФ' в как функцшо температуры гладя на ату яове|вшоеть в направлении от задаего *. края к переднему. Изгаб вниз означает уменьшение з® в: с пониже- . 'нием теьшературы, связанное вероятно о резкиы замедлением про-V1 дессов образования и разрядки рН на таладощщоЯ мемСране (Ильина, Борисов,1982; В^ог1шад а1.,1Э72;' . РогаЬегв ,1979). Теперь /рассмотрим поверхность слева, направо. При этом ЗФ • предстает в фуйкцпи. времени .переживания листьев при определенных понижении.' теыпературах.Г При температуре 1°С 3®* "более чем" в 4 раза уменъ-■.' иается ара д ере жила нптг листьев. Содае6 суток., При 6°С виг жзмене-

иня незначительна. Ревультатн показывают, что среднепонихешше температуры дате для такого теплолыЗивого растения как лимон, слабо изменяют 3®f ■■*.■■' ч'л- : "^-'УУ-У '■'•■}■■■■■ 'Уг'-'"- ■ V

Рассмотрим теперь'поверхность отражашую' эту же картину ддя ■■-■■ - листьев tos же гвнерации^эамороэкостойкого сорта Дяоскурии (Рис. 5) ■..: Построенная поверхность лишь очень; незначительно скошена \ вниз по отношению «.наблюдатели, Рассматривая ее так же как рис. ; . 4 мы можем отметать более слабые изменения ЗФ$ - в зависимости от ■,■ ■ * тешературы и времени переживания. Верслтно, этот сорт'лимона * \. долее устойчив к пошиввдой температуре и более легко, переносит :■/■'. ее длительное воздействие. .Кистья последнего гада генерации про. являют меньшую устойчивость к воздействующему. фактору {рис.6 и 7). Рассматривая поверхность скачала в направлении' сзади наяеред ,т -видим, что уменьшатся по мере понижения температуры. При ... • рассмотрении поверхности слева направо, видно, что резко уменьшается при переживании; листьев при 1°С. Эти изменения ; драматичны осовеннодля ыолодах листьев сорта Грузинский (рис.6). ;■■■;■ Такимобраваи, раесмотрешше эавнсимостн Э®® в функции темпера*-турн я времени переживания' указывают на существенные изменения

■ ' 4 - S m

Рис. 5. Зависимость величины

вой замедленной флуоресценции {3ts ) старых листьев сорта - -'Диоокуряя от тешература и временя переживания.

этого параметра 33, которю более выраяены для сорта ГруэинскиЗ ' и особенно д ля листьев доследае И геаеряпии. Изменения этих па? '". ' раметров 'для различных, сортов ' подгверадеет негостные физиологи-' чв CKte характеристики. атях сортов до огяоюеюшя'доядяеяяш тем-, ' -: пвретурам. • : *■

■ ^ 7; Таким образом растения сорта Диоскурия более приспособлены • '„ к конихешшм температурам; что варах&ется в-болыпейвосстанови-,': :'-" '

• тельной ^ способности : параметров ЭФ." о^я' пережйвашиластьеввтого: л '. сорта s стрессовых,условиях. ^^У

. : - - Состояние "пигмент^-белковых-комплексов в полшептид-и кого состава тилаковдов листьев джмонапрнпонижен-

■ ;!v ■ / -них!тешгарагурах; ."Щ+V,-';'^Я" ' ' :. : . На1 рис.8 приведена денситометряческие профили электрофоре - '

j грамма хлоропластов листьев лимона' сорта Грузинский и Диосхурия -' после виде ринвандя ' равтенвЛ про температуре 2°С ; в течении трех " . дней. Ках видно из денситогракм хкорофилл-белковне комплекса хлоропластов листьев лимона представленЬ CPIa (олнгомер CPI,'.

меать-бблковогчг одшвЛзд

комплекса), СР1, 1НСР1 (олигомер ШСР1 -светособираюмго хло-: рофюи а/в - белкового комплекса), ШСР2 (дгмер 1.НСР ), С^ . . • (ядро фотосистемы 2), ШСР с н СР (свободный пигмент). . - ' •Как обычно наблюдаются три кнтенсдвкае зона соответствующие "■ 1 СР1, {.НСР -и СР я три минорные зоны соответствующие СР1а, . ШСР1, СНСР2 х СРа. Различные по заморозхостовкости сорта яимо- . на не отлетаются по кошюэицеи,хлорофилл-белковых комплексов. От- ; : /личня' ааб додаются лишь в огвосительномкояичестве комплексов в: ,• г; кг соотношении.' Тнлакоиды сорта лимонаГрузинсяий характеризуют- ' ' ■ся резким уменьшением минорянх нолоо соответствующих СНСР2 и СРа, : а также уменьшением СР1а; и (.ИСР^. Разхо увеличивается подвижность, , V,- ШСР, вероятно: ато связано о потерей »там комплексом одной из \ ' . ; 1 ссубьединнд:не содержащих хлорофалш.^олэтеотво свободного хлоро- '■•"■■'. ; филла не увеличивается, при виде рхивашш; растений при низкой тем--,; ■..-.'■ ; пературе и даже не сколько сшиается оообенно наглядно в старих .-'.' листьях.'Однако'данинй'отражатие отношение пловгади под пиком" 'V, харакиркэуощим свобсяава;пжЬ«нт;к ■

; . чении. доли, связанного хлорофилла в хлоронластах лимоноввыдер- ■ хантах пда пониженной теш картина .

;проявляется узаморозкостойкого .сорта Диоскурая. - ■ ' ■V.»■; ■'.:■*-■ 'Известно;. что хлорофвлл-белкогае' комплексы хлорошшстов ва- ; ходэтся в форме димеров ^ су- ■ ;

' щестьенноеоначеетедад ^ :■■<■

при стрессе наряду о прочность» пигмент-белкового взашюдействия Л; .будет иметь'в прочность'этих ассоциатов.. Данные приведенные ь . таблице I указнвах» на бсаьоую устойчивость олагомеров хяорофилз-. / белковых. комплексов ¿тарах -за^роакостойкого 'сорта Диоо-^ .

, : <' курия ;; В, тилакоодах молодых листьев'; относительное соде ржание ыоно-мерннх форм увеличивает ся'; в' условиях Н(Я ижения температура. боле ? чемв2раза, В. тняакокдах листье в сорта, Грузин окай. не : зависимо , у

■ отихвозрасталабдаодает^ ириблиэи-.'

/ ;: Таким образом, ваморозкостойкий.сорт Диоскурия отличается ' •. " ;. -..меньшей амплитудой колебания соотношеная различнее форм хлорофилл- ' : белковых.комплексов ■ в условиях:. понижения." температуре, ^что обусло-'. вливается по-видимому, большей устойчивостью пигыент—белкового я . белок-белкового взаимодействия-в этих компонентах тилакоидов.у

- '..Х"Л ■ ■^■'■VV^'ïT V '.Таблица.Г*:-.

Отношение площадей под шками ояигомера к мономеру : \ светособирвших кшалекоов хяороадастов листьев лимона -: - при содержании растений при комнатной температуре и . после циде1Мваши в условиях пониженной температура

\Диоекурия ■ '■'Л ■■"■"'.■ ■■•■■ . ' ^ : Грузинский /.;'■/

: : старые листья ■■. молодые листья „-, старые листья молодые листья'

20°С 2°С 20°С 2°С . 20°0 2°С 20°С 2°С

1,1 0,8 ;¿8.^' 0,8 и 0,2С 0,1в 0,5 0.25

■■-.'■' Вместе с тем наблюдается незавпсимое от изучаемэго сорта увели-. '

■; чение мономерних форм хлорофилл-белковых- комплексов в условиях ■ понилеш1я;те1.шературн..;Полипептядшйсостав,тияшоп^ лимонов характеризуются наличием1?-10 палтептиДов от 7О кД до . 10 кД.В условиях понижения температур, наблюдав тсяувеличеше : ' группы полипептидов вобласти 10-14 кД для.старых и молодых лио-" тьев сорта Грузинский и для молодых'листьев; более ааморозкостой- -■ когосорталимоваДиоскурад./ШестеЖ^ состава тилаковдов показывает их больщух» стааш£Ьность лрк пони- v жения температуры. ; ' . •• . . . '

Исследования показали» что даже более жесткие условия переживания отторгнутых лдстье8При6^и1°Свтечввинддительного времени (до 25 суток), не пряводят к существенным изменениям соо- V ' тага полидептидов тилакоедов листьев лимона обоих сортов.Денси-. тсметрическиа профили псштептидов 'тялакоидов из подвергнутых • ."жесткому стрессу-листьев обоих сортов отличаются-ляшьянтенсив--; ностью пиков и не дают/оснований говорить о том,-что понижение : . тешературы переживАния лиотьев сколько-либо существенно отра-хается на композиции полипепткдов. Можно говорить о большой ста- 1 .бильности состава полипептидов фотосинтеточеских мембран различ-■- ' ' них оэ заморозкостойкости сортов лимона.

■■' ■ ; Заключение ^'^v.^XX/".':"'-;/.^ Понижение - температура до, нижних блиэкокритическях пределов . .изменяет хар^вриотюси фотосинте ■

ражают как структурные яа молекулярном уровне » тек и функодока^ь-вые проявления мембран тилакоида» • • •

Известно, что сумма быстрой и медленной фаза (0-Р) нарастания интенсивиости ЗФ а значительнойетепени отражает концентрацией-"; ;ну» (вГН).составлящуп алектрахимического тренсмембранного потен- . ' циала, Иэызяяя время темяового интервала (адаташм) 'между, освеада- . - -

нияшги измеряя ЭФ^р' Ш .мояем определить скоростьтемноБойрелак- р/. сацни'электрохимического градиента протонов посте ашсшлення осле- ' . ' • Мщения. Анализ показывает, что скорость темновой релаксации прото-нов'резко-уменьшается в'листьях.сортаГруэияский ори выдерживании •.'.'.-¿х ори 1°С и _ это ^ уменьшение возрастает по мере'. возрастания времени : . '-. переживаши» ;Спо<хфмсть'к тешовой pej^ ■

градиента протокол у сорта Диоскурия при пониженной температуре .

- . 'Олизка к;скорости для листьев переживаю(1(их пра норна»ной те^пв-: " ...

: Величина фазы обусловяедаой развитием процессов утага- •

',' ;задаи прсжуктов^саетсвой стадии'Фотосинтеза вгемновых реакциях, &^ таккв исшльзов«геем'внергаи'протонноро.'градиепта в . сшгаеэе АТВ-'.■"'■-; ( Griffith et al.,I984} Uuner, JlopKlae ',1984) в функции времени . 1 ■ темяового интервала хотя и уменьшается при низкой температуре^ но ■■ ¿одинакова для обоих сортов за исключением кратковременного пере- ; i", живапяя листьев'при 1°С. Сорт Диоскурия сохраняет большую свособ- ; кость .утилизировать продукта световой стадии фотосинтеза: и поддар- -" "/живать сопряженность^ протош(ого'градий|та огсиятезом АТФ.в уело- J;' виях переживания■ при низкой температуре по сравнению' с сортом Гру- ■ ;звнский» У'-. -.

Таким образом, намерения фазы SS^p в фгжщни теы'нового интер. вала-(времени адаптации » теьшото^'отражаювдй скорость ТемновоЯ : релакм1да1электрош1ь1ичаского градиента протоаов иосле выключения ' > ' возбуждающего света, могут быть с успехом использовав» для дпаг- ; ■; иостики устойчивости листьев лимона к пошяешшм температурам. . V выявлевныеизшедендяв спектрах низко- '

температурной флуоресценции хлорофюиовв листьях" лимона дри пони- .. женйй,те(шературы,Кшпраьш10,измешадтмсоотношепле,основных полос флуоресценции а сторону роста коротковолновой полосы и уме* , ■ ■ ныиения длинноволновой полосы флуоресценции. Изменения вероятно

* связаны с возрасталиеив хлоропласта* врипонихении - температура - : средаобитания/растений, доля мономерных форм.хлорофичла-Эта дан-, ■'■*;:"вне-хорошо пвдтверздаются непосредственным анализом состояния пиг-. кент-белховнх комплексов тилакоидов листьев лимона ери понижении ; температура1 среды.'/Электрофоретяческое ра^ленне глорофилл-<5елко- j.

■г-.;-:' :*; еых комплексов из' тилаковдов листьев лимона подвергнутых. возлей. ствяю низких температур и из листьев,находящихся в нормальных уо-• . ловиях показало, .'что низкие температура способствуют п ре имуще«-, ,' венному образованию моноыервых пигыент-белковмх комплексов, в то V; .'-'.время; как в тилакоидах из'.листьев растения развивающихся при; нор* ;-„■ ' мольной температура преобладают олигомеркне комплекса. Мы сксон-иы полагать/что преобладанке мококврных и длмершх форм светосо- • ;, '' бирающаго хлорофилл -белкового; комплекса, в тнлакоидах раоте- ; няй вакерасанных при низкой температуре, а шшгомерянхформ комп-V • лекса в тилакоядах растеняа выдарманннх при нормальной темперагу-.; ^ ре есть,результат,направленного синтеза. Хорошо известно,; что низ-кие температурмрезко изменяют лшщдное окружение хлорофилл-бел- .;*.■ ; ;: /ковах комплексов. Известно .такие ,что определенные фосфатшгглице- " .; ;. ряды регулируюторганизадив светособираюцего хлорофилл §/£ -¿вляо-1 вого комплекса. Показано, что уывпыа?ние уровня трапо -16:1 кио- 'ч

, ; лот в.фосфатидилглицериде при.высоких температурах коррелирует о ;;■ : уменьшением отношения олигомерный /.мономервый светособирающпй ;:;*.'■ хлорофилл а/й -¿белковый комплекс. Но*но полагать, что способность" к уменьшению этих фосфатщшлглшмрадов , и как' следотвие 'возраста- ;-вив доли мономерных форм хлорофилл-белковых комшгежсов являются ;:-' одним из. проявлений молекулярного механизма адаптация растений к пониженной температуре, Вероятно, это' ие единственный механизм \ . ' - приводящий растения к возможности, выдергивать критические погш- ;■;: денные температури.,Так:(1'1к«» ВеГ1У ,1979) покаэано, что уро-. , векь адаптационной способности; растений коррелирует е увеличейиом . в два раза отношения дшид:белокив 1,4 раза отноаения лшяд: .-хлорофилл в мембранахлиста под влиянием вязких температур. Одна- ' ко независимо от механизма адаптации растений к пониженной темпе-' ратуре, ■ следует,. отметить,что. в листьях растений происходят. значи-г ; те.тьные изменения в молекулярной :органиэации тилакоидных мембран

: при, изменения температура среды. Полученные ■ результат» позволяет; / I указать на то; что >тн изменения могут бить использована для ран- ^

ней диагностики переносишстн растений лиыон^ близких к критичес-; ■ ким иизкихтемператур. -;-■'.-■'

У";';'; В ы в о д ы "••••..у ."*... \У У: С -

: >:.гУ1 • - Установлено, что' переживание листьев лимона при сокетея-. и О;-: ной: температуре' приводит к падению длинноволновой полосы: флуо ре с- . ■>;-. ценции, что свидетельствует о преимущественном образовании в них

мономереых фяуоре сцирующих центров,; Преобладание коротковолновое полосы флуоресценции более' сильно проявляется в молодых листьях . -у ■. 'менее замороэкостойкого сорта." ' • • •• •'• .. ; • .'.

■ ■',' ''" : - 2» Установлено, что сорт растения лимона, обладающий большей ■. ■. заморозкостойкостью,' характеризуется большей устойчивость!) н проявляет болыауп восстановительную способность параметров замедлен-; - . ° . .ной флуоресценции в условиях понижения температуры. Показано,-что , * - . компоненты замедленной флуоресценции,' характеризующие электропащ-■ ¿ческий градиент протонов наиболее чувствительны к понижению темпе- :

-- ■.' Показано, что понижение температуры среды приводит к воз- ' . .

. * '! растению мономерных форм .хлорофилл ^-белкового н П700 Хла -

. белкового комолексов.'Предполагается, что образование характерно' - - го для пониженной текгературы липидного окружения в мембране ти- /„ лакоадов способствует преимущественному образованию мопомерннх ;',■ '..У-. ' штеептг^елковых.комиексов. • • ' А- '';•• . ' • ';.' 1 ..' ' /Установлено ,' что ^подашептлдша 'состав' тилакоидов листьев . ; ; различных по эамороэкостойкости сортов лимона характеризуется эиа- - ' .'.,,' ^.ч^аной'коЦе^тявностМ'^ ■ ' : < '5, Установлено, что больпад отабильнооть мембранной система I хлоропластов ^заморозостойкого'сорта демона в уоловшог понижения : температур* •среды обуславливается большей устойчивостью пимент- -. ¡г '. 'у*- белкового и белок-белкового взаимодействия хлорофилл-белковых ":*. . . комплексов тилаковда^^^^ '.

6; Замороэкостойкий сорт растения лимона характеризуется ме- ' • ньшей.амплитудой колебаний всех исследуемых параметров, меньшей ■Л : - ■

нх-реактивностью при понижении тешервтур! среды, что свидетель- | ' -' ствует •' о большей' стабильности колекулярнснфункциональной орган*- ■

.• ' ' : '-> зацли.их фотосинтетического агшарата.?V ' . • •' ; • ••'••'.'•

.; ' ' 7. Показано^ что измерения соотношения полос в вдзкотемпера- ' турках спектрах.флуоресценции, суммарной интенсивности быстрой и *

• ч меженной фазы нарастания замедленной'^уоросцендии, а:также со^ '

отношения атигомервшх: и'мономерных форм светособираюишс хлоро- - : филл - белковых комплексов тилакоидов могут явиться основой ' -для{азработет;чувствителвныХ'и жнфо^ '

• термоустойчивости.и реактивности, а;также оценки адаптационных

. возможностей растений при изменении температуру окружающей среды.

у/У У■■ДЙУУУ-^^ЯЯ-К;

: По теме даосе ртациж опубликованы следующие работы t: . ; : ■ ■ , , ■ I. Заркуа М.З.,Курбанова И.м; Использование метода эаыедгеяяоЛ; флуоресценции для аналязаустойчивости листьев лимояакпояи-яеяпым температурам -Извеотля АН Груз.ССР.1988,

2. Курганова И. Ы. , ЗаркуаЦ.З. Замедленная флуоресценция лимона --в связисих'устойчивостью к эамороэхам -Известия АН Азерб.ССР»

сер. биол.1988, АГ, с.29-35i.у.- , ■ у У' t - ! \' - О У ;-УУ'УУ.'

3. Заркуа > Курбаяова И.М." Моле луляринй механизм адаптации

V растений;к вошшеягшм температурам,-Тевисы конференции "Меха' ; . У штш': регуляции'и фушашояированшгбиологических .систем. и методы их изучения*.-Казань, КФАН СССР,1988. . УЯуУУ : 4. - Заркуа М.З., Курганова И.М, Хлорофилл-белковые комплекса мем-,; бран хлородлаоговлимонав' условиях пониженных' температур.-Те-Уу.' висы Всесоюзной конференция "Структу{«ая динамика бнологичео- ' . •. :. ких мембраа: и ее-.роль в 'ре17ляцш1фото<3яолоигческих-и рецептор-иых процессов", Минск, 1988... •: .. . . • .' • • '. ^У'-У'УУ 5. Zarkua U.Z., КигЬавота I. М; Cblorophy1l-prot*tn о omplежа a of /-v leacn chloroplaet membranes *t.lo»; tenperature сoaditiqdв. -' ■У: Abstract*, 25th EyBip(niuM!Iaveatieatioti«of Biogenesis, - Structure end Tunctic«: of .the Pbotoeynthetlo apparatus In' Cconoctlca with solar eoerey eo»Tereion". Toulboukhln, Bulge- -ria, 1968, р.гг». у- •' •• ' У УУ'/УУ -.у v:...

CL ■■■

Подписано к печати 21.11.88. ФГ 02005. Закая 784. Тираж 100. ■ Типография АН Аэер.б. .ССР, . _ .. _. . _ _.

Бесплатно.

АЗЭРБА^АН ССР ЕЛМЛЭР АКАДЕМИМСЫ В. Л, КОМАРОВ адына БОТАНИКА ИНСТИТУТУ

ЗАРКУА МАРИНА ЗАМОВНА

ЭлЗаэмасы Ьугугунда УДК 581.522.4.132

ЛИМОН БИТКИСИ ФОТОСИНТЕТИК АППАРАТЫНЫН АШАРЫ ТЕМПЕРАТУР ШЭРАИТИНДЭ МОЛЕКУЛМР ФУНКСИОНАЛ ЗЭДЭЛЭНМЭСИ ВЭ МУЬИТЭ У^У НЛАШ'МАСЫ

(03.00.12—Битки физиолоки]асы)

Биолок^а е дм л эр и намимдн алимлик дэрэч»си ал маг учун тзгднм олунмуш днссертасн|анын

АВТОРЕФЕРАТЫ

Бакы — 1988