Реакция фотосинтетического аппарата chlorina 3613 (Hordeum vulgare L.), лишенного хлорофилла b, на изменение уровня инсоляции

Тютерева, Елена Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Реакция фотосинтетического аппарата chlorina 3613 (Hordeum vulgare L.), лишенного хлорофилла b, на изменение уровня инсоляции
ВАК РФ 03.01.05, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Реакция фотосинтетического аппарата chlorina 3613 (Hordeum vulgare L.), лишенного хлорофилла b, на изменение уровня инсоляции"

На правах рукоппсп

005003433

ТЮТЕРЕВА Елена Владимировна

Реакция фотосинтетического аппарата chlorina 3613 (Hordeum vulgare L.),

лишенного хлорофилла b, на изменение уровня инсоляции

03.01.05 - «Физиология и биохимия растений»

~ 1 ДЕН 2011

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологиче ских наук

Санкт-Петербург - 2011

005003433

Работа выполнена в лаборатории экологической физиологии Учреждения Российской академии наук Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН

Научные руководители: кандидат биологических наук

Маслова Тамара Григорьевна, кандидат биологических наук ВоГщеховская Ольга Владимировна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Иванов Борис Николаевич

кандидат биологических наук Чунаев Александр Сергеевич

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт растениеводства им. Н. И. Вавилова РАСХН

Защита состоится «14» декабря 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 002.211.02 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Учреждении Российской академии наук Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. профессора Попова, д. 2. Факс (812) 346-36-43

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ботанического института им. В. Л. Комарова РАН.

Автореферат разослан « 12 » ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

О.С. Юдина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время ставится вопрос о необходимости изучения адаптивной способности растения как целого, с учётом многоуровневое™ и сетевой организации адаптационных механизмов (Ruban, 2009). Среди факторов, на которые гибко реагируют приспособительные механизмы высших растений, в первом ряду стоят изменения уровня инсоляции. Эффективность приспособления растений к флуктуациям инсоляции обусловлена главным образом лабильностью фотосинтетического аппарата (ФСА), которая обеспечивает растениям успешный рост и развитие в непрерывно меняющихся внешних условиях. В зависимости от продолжительности изменения уровня инсоляции выделяют два типа воздействий: кратковременные (от секунд до часов; «short-term») и долговременные (от суток и более; «long-term»; Walters, 2005; Ballotari et al., 2007). Адаптивные механизмы и ответные реакции растений на эти типы воздействий принципиально различны. На сегодняшний день влияние долговременных изменений уровня инсоляции на ФСА исследовано менее полно, чем кратковременных (Wagner, 2008).

В перестройках ФСА, вызванных долговременными изменениями освещенности, важная роль принадлежит преобразованиям пигмент-белковых комплексов тилакоидной мембраны хлоропластов, в которых огромную роль играет метаболизм хлорофиллов: основного хлорофилла а (Хла) и «вспомогательного» хлорофилла Ъ (ХлЬ), образующегося и деградирующего в ходе так называемого цикла хлорофиллов (Tanaka et al., 1994; Oster et al., 2000). Регуляция биосинтеза ХлЪ чрезвычайно важна для эффективного процесса фотосинтеза, в первую очередь потому, что ХлЬ - кофактор, необходимый для формирования периферической антенны ФС II: стабильны и длительно функционируют только Хлб-связанные белки периферической антенны (Paulsen et al., 1993; Tanaka and Tanaka, 2011). С другой стороны, исключительно важно своевременное торможение накопления ХлЪ, поскольку не связанные с белком молекулы хлорофилла могут приводить к развитию окислительного стресса.

Продуктивным подходом в исследованиях роли ХлЬ в биогенезе и перестройках пигмент-белковых комплексов в процессах акклимации ФСА стал анализ .мутантов с синдромом chlorina, в хлоропластах которых ХлЬ либо отсутствует, либо его содержание снижено по сравнению с диким типом. Мутанты, лишённые Хлб, характеризуются редукцией антенных комплексов фотосистем и не способны изменять размер периферической антенны в зависимости от световых условий. Вследствие этого такие мутанты уступают растениям дикого типа в эффективности перестроек ФСА при смене освещения, а также проявляют низкую фотосинтетическую активность, медленный рост и высокую светочувствительность (Leverenz et al., 1992; Tanaka and Tanaka, 2000; Peng et al., 2002; Lin et al., 2003). Вопросу адаптации мутантов chlorina к свету высокой интенсивности в литературе уделялось значительное внимание; однако, практически не изучен вопрос о том, как приспосабливаются такие растения к пониженному уровню инсоляции. Между тем, исследования изменений состава тилакоидных мембран у лишенных ХлЪ мутантов chlorina при низкой интенсивности света, когда у растений дикого типа

стимулируется биосинтез белков ССК и увеличивается размер Хлб-содержащей антенны, могут дать новую ценную информацию относительно регуляции биогенеза компонентов фотосинтетического аппарата - комплексов фотосистем, белков периферической антенны и самих хлорофиллов.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы было охарактеризовать приспособительные реакции ФСА у растений с заблокированным синтезом ХлЪ при долговременном снижении инсоляции и при последующем возвращении к полному солнечному свету, а также исследовать отдаленные последствия периода снижения инсоляции на продукционный процесс как интегральный показатель эффективности приспособления ФСА к световым условиям.

Для реализации поставленной цели исследования был выбран мутант ячменя Hordeum vulgare L. cv. Donaría - chlorina 3613 (с/о3613) со сниженным уровнем Хла и полным отсутствием ХлЪ, в составе фотосистем которого частично редуцированы белки ССК I и ССК II (Lokstein et al., 1993; Leverenz et al., 1992). Этот мутант был получен путем рентгеновского облучения семян ячменя сорта Donaria (Apel, 1967). В качестве объекта с ненарушенным путем биосинтеза Хлб использовался родительский генотип - cv. Donaria.

Были поставлены следующие задачи:

1. Разработать схему эксперимента по изменению режима инсоляции в ходе онтогенеза дикого типа и мутанта, с учетом различий в их вегетационном цикле, с целью обеспечения корректного сравнительного анализа.

2. У растений Donaria и с/о3613 в ходе экспериментальных изменений уровня инсоляции сравнить динамику следующих показателей:

а) состав и относительные количества белков фотосистем, ССК I и ССК II;

б) содержание хлорофиллов и каротиноидов (ß-каротина, виолаксантина, лютеина, неоксантина, зеаксантина), а также активность виолаксантинового цикла;

в) интенсивность и световая зависимость С02-газообмена листьев;

г) ультраструктура тилакоидной системы хлоропластов мезофилла листа;

д) вегетативная и семенная продуктивность, а также морфометрические параметры габитуса растений.

Научная новизна работы. Впервые у мутанта ячменя с заблокированным синтезом Хл/; описаны изменения основных структурно-функциональных характеристик ФСА, а также динамика фотосинтетического газообмена и динамика ультраструктуры хлоропластов, при продолжительном воздействии пониженного уровня инсоляции. В результате проведенного исследования пересмотрено представление о низкой пластичности фотосинтетического аппарата мутантов с полным блоком биосинтеза Хлb и о неспособности таких растений эффективно приспосабливаться к изменению световых условий. Впервые показана возможность восстановления высокой эффективности фотосинтетической фиксации С02 и продуктивности на фоне отсутствия ХлЬ за счет увеличения биосинтеза Хла и перестроек ансамбля фотосистем и тилакоидной системы хлоропластов. Охарактеризованы условия (температурный и световой режим, фаза онтогенеза), вызывающие переход мутанта с/о3613 от низкопродуктивного к высокопродуктивному

фенотипу. Впервые получены данные, иллюстрирующие взаимосвязь между уровнем биосинтеза Хла и изменениями в биогенезе фотосистем у растений с заблокированном циклом хлорофиллов. Выдвинута гипотеза о том, какие структурные, физиологические и молекулярные механизмы участвуют в формировании двух фенотипов растений с кардинально различной эффективностью фотосинтеза на основе одного и того же генотипа с/о3613. Предложена новая модель для изучения биогенеза компонентов фотосинтетического аппарата и роли света в регуляции этого процесса.

Научно-практическое значение. Результаты проведенных исследований позволяют пересмотреть ряд представлений о роли ХлЬ в ФСА высших растений. Полученные данные не подтверждают предположение о невозможности формирования в хлоропластах многотилакоидных гран с высокой степенью стэкинга в отсутствие Хлб-содержащих белков ССК (Crocc et al., 1995; см. также Allen, 1998). Обнаруженный у зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii (Polle et al., 2000) феномен наращивания большей биомассы в отсутствие ХлЪ впервые найден у высших растений. Показано, что мутант ячменя с/о3613 является перспективной моделью для изучения биогенеза компонентов фотосинтетического аппарата и роли света в детерминации этого процесса. Результаты исследований могут быть использованы при чтении курсов лекций по генетике и физиологии растений.

Апробация работы. Результаты исследования были представлены на 1(1Х) Молодежной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 2006); Международной конференции «Современная физиология растений: от молекул до экосистем» (Сыктывкар, 2007); Международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI» (Петрозаводск, 2008); Международной конференции «Актуальные проблемы ботаники и экологии» (Тернопшь, Украина, 2009); на семинаре Института фундаментальных проблем биологии РАН (Пущино, 2009); Международном 10-м конгрессе по фотосинтезу «10th Nordic Photosynthesis Congress» (Tartu, Эстония, 2010); Международном XXIV конгрессе скандинавского общества физиологов растений (Ставангер, Норвегия, 2011); VI Съезде российского фотобиологического общества (Шепси, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, иллюстрирована 30 рисунками и состоит из введения, 7 глав, выводов и списка цитируемой литературы. Библиографический указатель включает 290 наименований источников, в том числе 218 ссылок на работы зарубежных авторов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объект исследования. Объектом исследований был выбран мутант сорта Donaria ярового ячменя Hordeum vulgare L. convar vulgare var. himalayense (Ritt.) Körn. - chlorina 3613 из группы аллельных мутантов f2 (далее cío ' J) со сниженным уровнем Хла, полным отсутствием ХлЪ и частичной редукцией ССК I и ССК И.

Мутация с/о3613 до настоящего времени не картирована; известно, что это ядерная мутация, предположительно, затрагивающая один участок ДНК (Highkin ,1950; Apel, 1967; Sagromsky, 1974, 1975). Линия с/о3613 была акклиматизирована Т.Г. Масловой к условиям открытого грунта в течение многолетнего выращивания в окрестностях Санкт-Петербурга при высеве после установления положительных напочвенных температур, и была в течение этого времени многократно проверена на отсутствие Хлb (Т.Г. Маслова, неопубликованные данные).

Структура эксперимента. Растения-мутанты с/о3613 и растения дикого типа сорта Donaría в ходе экспериментов последовательно подвергались (1) воздействию низких положительных температур на стадии проклюнувшихся семян, и (2) продолжительному затенению в течение 7 суток на стадии трубкования. Проклюнувшиеся семена на стадии длины первичного корня 2-3 мм выдерживались в течение ночи при 0°С, а днем при +18°С. Обработку проводили на протяжении 3 суток, после чего семена высевали в почву открытого грунта. Поскольку вегетационный период от прорастания до завершения фазы полной спелости составляет не более 96 суток для Donaría, но 112 суток и более для с/о3613, то посев проводили так, чтобы растения находились на одной и той же стадии развития к началу затенения. По достижении растениями стадии цветения в июле в начале фенофазы трубкования, т.е. на 32 - 36 день вегетации Donaría и на 42 - 46 день вегетации с/о3613, растения затеняли марлевыми пологами на 7 суток. По истечении этого времени затеняющие пологи снимали. На одних экспериментальных делянках растения затеняли до 60 % (1200 мкмоль м"2 с'1), на других - до 40 % (800 мкмоль м'2 с"1) от полной плотности потока фотонов ФАР, которая в безоблачные полуденные часы составляла 2000 - 2200 мкмоль м'2 с"1. Контрольные группы растений Donaría и с/о3613 не затенялись в течение всего периода вегетации. На каждый из трех вариантов - контроль, затенение до 60% и затенение до 40% - закладывали две делянки Donaría и две делянки с/о3613, при этом на одну делянку приходилось 25-30 растений. Образцы растительного материала брали (i) непосредственно перед затенением, (ii) во время затенения из-под полога на 3-й, 5-е и 7-е сутки, (iii) через 7 суток после снятия полога и (iv) в конце вегетационного периода. Параллельно брали образцы с контрольных не затенявшихся растений. Эксперименты проводились в 2006, 2007, 2008 и 2009 гг. и дали воспроизводимые результаты.

Методы измерений и анализа образцов.

Интенсивность фотосинтетически активной радиации (ФАР) определяли микросенсором (ADC Bioscientific Ltd., Великобритания). У растений измеряли морфометрические параметры - кустистость, облиственность, высоту главного побега (после завершения роста стебля), размер листьев, цветность надземных частей растения, вегетативную и семенную продуктивность (после созревания колосьев). Для оценки спектра изменений цветности использовалась степенная хромово-кобальтовая шкала. Содержание Хля и ХлЪ определялось в ацетоновых экстрактах на спектрофотометре UV2401-PC (Shimadzu, Япония) с последующими расчётами по Лихтенталеру (Lichtenthaler, Wellburn, 1983). Проверку отсутствия ХлЬ в листьях с/о3613 проводили методами бумажной хроматографии с последующим

колориметрированием и высокоэффективной жидкостной хроматографии высокого давления (ВЭЖХ). Содержание каротиноидов определяли методом тонкослойной хроматографии, фотоэлектроколориметрии полученных элюатов и расчёта по формулам Корнюшенко и Сапожникова (1969). Активность виолаксантинового цикла в листьях определяли по методике Sapozhnikov (1973). Расчет фракции «активного» виолаксантина проводили методом инфильтрации листьев салицилальдоксимом по Поповой с соавт. (1971). Интенсивность видимого фотосинтеза измеряли инфракрасным газоанализатором LCA-4 (ADC Bioscientifíc Ltd., UK) в полевых условиях на неотделённых листьях при естественной концентрации ССЬ в среде. Измерения суточного хода фотосинтеза проводили в течение полных суток с интервалами 1 ч в светлое и 2 ч в тёмное время суток. Для трансмиссионной электронной микроскопии растительный материал фиксировался глутаральдегидом/осмием, а затем обезвоживался в спиртах и заключался в эпоновые смолы. Ультратонкие медианные срезы клеток мезофилла листа контрастировали уранилацетатом/цитратом свинца и фотографировали с помощью электронного микроскопа Hitachi-600 (Япония). Морфометрическая обработка срезов (15-20 срезов на вариант) проводилась с использованием программы CellAF (Olympus Optical, Япония). Пигмент-белковые комплексы (ПБК) экстрагировали из мембран 2% додецил-р-О-мальтозидом по методике Peter and Thornber (1991) и Dreyfuss and Thornber (1994). Нативный электрофорез ПБК (Allen and Staehelin, 1991), денатурирующий электрофорез ПБК (Laemmli, 1970), вестерн-блоттинг и иммунодетекцию полипептидов (Towbin et al., 1979) проводили по стандартным методикам с небольшими модификациями.

Обработка данных проведена методами вариационной статистики (Зайцев, 1989; Ивантер, Коросов, 1992). Данные, полученные в каждый из вегетационных сезонов, анализировались отдельно. Представлены средние арифметические из двух-трёх биологических повторностей. Плюс/минус в таблицах и бары на графиках означают стандартное отклонение. Достоверность различий между средними определяли по критерию Стьюдента при 95%-ном уровне значимости.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. Изменения габитуса, вегетативной и семенной продуктивности

Затенение растений дикого типа сорта Donaría до 60% и до 40% от полной инсоляции привело лишь к незначительным изменениям величин морфометрических параметров растений, таких как кустистость и размеры листьев (данные не показаны). Однако, продуктивность растений Donaría, затенявшихся в течение 7 суток, достоверно снижалась по сравнению с не затенявшимся контролем: так, в 2006 г. потери в вегетативной продуктивности к концу сезона составили 24 -27 %. Это существенное падение продуктивности в результате всего лишь недельного частичного ограничения освещения растений наглядно демонстрирует лимитирующую роль света для злаковых на стадии трубкования, по крайней мере, на широте Санкт-Петербурга. Напротив, затенение положительно сказывалось на

росте и продуктивности с/о3613 (табл. 1). Под пологом у с1отъ активизировались меристемы листьев, стеблей и конусов нарастания боковых побегов, что отражалось в достоверном усилении роста листьев в длину и ширину, увеличении числа побегов и их длины. Существенно увеличилась и продуктивность затененных растений с/о3613: сухая биомасса растений, экспонировавшихся на 60 % свету, в конце периода вегетации в 2006 г. составила по сравнению с контролем 147 %, а у растений, экспонировавшихся на 40 % свету - 200 % (табл. 1). Урожай семян растений с/о3613в варианте с 60% затенением увеличился в 2 раза, а в варианте с 40% затенением - в 4 раза (табл. 1). При этом затенение не влияло на длительность онтогенеза Donaría и с/о3613.

Табл. 1. Ростовые параметры, цветность, вегетативная и семенная продуктивность с1оЖ} в контроле н при затенении до уровня инсоляции 60% и 40% от полного солнечного света.

показатель момент времени контроль 60% 40%

прирост Д Э листа 6 яруса (см2) на 7 сутки под пологом 3.8 ± 1.1 7.7 ±3.3 8.7 ±4.1

на 14 сутки без полога 0.9 ±0.7 8.7 ±4.4 12.7 ±3.6

цветность листьев (баллы по хромово-кобальтовой шкале) перед затенением 2 2 2

на 7 сутки под пологом 2 3 5

на 14 сутки без полога 2 2 6

высота главного побега (см) конец онтогенеза 15.2 ±3.2 20.2 ± 3.4 64.2 ± 3.2

продуктивная кустистость (шт. побегов) конец онтогенеза 2-4 4-8 6-10

сухая масса корней 100 растений (г) конец онтогенеза 105.8 ±7.2 110.4 ±5.3 124.6 ±4.2

сухая масса стеблей и листьев 100 растений (г) конец онтогенеза 446 ± 34 655 ± 56 893 ± 27

масса зерен в 100 колосьях (г) конец онтогенеза 23.4±6.0 42.6±Зб.О 81.8±9.5

Затенение растений Donaría не приводило к изменениям такой характеристики их габитуса как цветность, которая составляла 7 баллов по хромово-кобальтовой шкале. В то же время цветность с/о3613 под пологом из желто-зеленой (2 балла) менялась на болотно-зеленую (3-4 балла). После снятия полога цветность растений с/озмз, затенявшихся до уровня инсоляции 60%, вернулась к исходным значениям; однако, цветность растений с/о3613, затенявшихся до уровня инсоляции 40%, продолжала изменяться до светло-зеленой (6 баллов). Светло-зеленая цветность листьев этих растений сохранялась до завершающей стадии онтогенеза растений.

Таким образом, затенение с/о3613 индуцировало смену «жёлто-зелёного» низкопродуктивного фенотипа на «светло-зелёный» высокопродуктивный фенотип.

Следует отметить, что по литературным данным мутант с/о3613 формирует лишь один стабильный фенотип - низкопродуктивный. Здесь и далее высокопродуктивный фенотип растений мутанта с/о3613 будет обозначен как CloX, а исходный низкопродуктивный фенотип - как С1о3613.

2. Суточная динамика и световая зависимость видимого фотосинтеза с1омз в эксперименте с затенением до уровня инсоляции 40%.

Как показали данные предыдущего раздела, наиболее существенное влияние на характеристики роста и продуктивности с/о3613 оказало более сильное затенение - до уровня 40% от полного солнечного света. Как показано ниже, в основе усиления роста и продуктивности растений с/о3(,ь под влиянием затенения лежали изменения скорости фотосинтетической фиксации С02.

Дневной ход видимого фотосинтеза контрольных растений с/о3613 отличался от Donaría, во-первых, в 3-10 раз более низкими интенсивностями фотосинтеза, а во-вторых, более глубоким и на 1-1,5 ч более продолжительным полуденным спадом (рис. 1). После пребывания в течение 7 суток под затеняющим пологом интенсивность видимого фотосинтеза растений clo'm существенно возросла (рис. 2). Величины предполуденного и послеполуденного максимумов возросли по сравнению с незатенявшимися растениями с/о36ь более чем в полтора раза и составили 19.4±0.3 и 15.3±0.4 мкмоль С02 m"V, по сравнению с 9.4±0.3 и 5.4±0.3, соответственно. В целом интенсивность видимого фотосинтеза растений cloMi, измеренная на 14 сутки после затенения, приблизилась к таковой Donaría (рис. 1; рис. 2).

В отличие от Donaría, где затенение не оказало существенного влияния на характер световых кривых, зависимость интенсивности видимого фотосинтеза с/о3613 от интенсивности падающего света под влиянием затенения изменяется

Donaría

<Р й- Л <6- <6- °>- ^ V» «$>■ <У ❖ ❖ >$> т>-

Время суток

Рис. 1. Дневной ход интенсивности видимого фотосинтеза контрольных

(не затенявшихся) растений Donaría и cío' (данные июля 2006 г.)

на стадии трубкования

3000 2500 2000 1500 1000 500 0

-500 3000

2500

2000

1500

1000

500

-500

2006 г.

2007 г.

Рис. 2. Дневной ход видимого фотосинтеза в листьях растений с1озш в разные годы. - контрольные растения, - растения на 14 сутки после начала затенения до уровня инсоляции 40%. —— - ФАР.

кардинальным образом (рис. 3). Интенсивность видимого фотосинтеза растений c/o3í'b при помещении их под полог (кривая №2) при всех исследованных значениях ФАР становится выше, чем у контрольных растений (кривая №1). После снятия полога видимый фотосинтез продолжает увеличиваться, и при высоких значениях ФАР (2000 мкмоль м~ с1) его интенсивность превышает таковую не затенявшихся растений в 6 раз (до 28.3 мкмоль С02 m"V; кривая №3); при этом плато насыщения не выражено (рис. 3). Под влиянием недельного затенения с/о3613 до уровня инсоляции 40% интенсивность видимого фотосинтеза мутантов стала соизмеримой с таковой у растений Donaría.

Donaria

Cto3««

е 2

О м

2 О

л с о S о ё о 2

S ° о

•е-

ФАР, мкмоль м-с *

Рис. 3. Световые кривые видимого фотосинтеза растений Donaría и cío " перед затенением (1), под пологом при уровне ФАР 800 мкмоль м" с"1 соответствующем затенению до 40% от полного солнечного света (2) и на 1 день после снятия полога (3).

3. Изменения пигмент-белковых комплексов хлоропластов с/о3613 в экспериментах с затенением до уровня инсоляции 60% и 40%

Изменения цветности растений с/о3613 в результате затенения указывали на изменения пигментного состава, а увеличение скорости фотосинтетической фиксации С02 до уровня дикого типа - на восстановление некоторых структурно-функциональных характеристик ФСА таких растений. Поэтому в дальнейшей работе исследовали динамику основных пигментов и белков ФСА.

Мониторинг отсутствия ХлЪ.

В работе Yang et al. (1993) сообщалось об обнаружении следовых количеств ХлЪ у некоторых мутантов линии f2, которые ранее считались полностью лишенными ХлЪ. В связи с этим в ходе работы многократно проводили определения содержания обоих хлорофиллов. Полученные данные указывали на то, что ХлЪ в листьях растений с/о3613, использовавшихся в данной работе, если и есть, то его содержание ниже предела детекции ВЭЖХ, т.е. его, по крайней мере, в 200 раз меньше, чем Хлд (рис. 4). Методом бумажной хроматографии ХлЪ выявлен не был (данные не показаны).

Рис. 4. ВЭЖХ-

спектрограммы. Хлорофилл Ь (1,2,3); хлорофилл а (4,5,6), неидентифицированные пики (7,8).

На спектрограмме вытяжки пигментов из листьев с1омз имеются два из трех пиков (4, 5), соответствующих Хля, а в зоне выхода пиков ХлЬ, обнаружены два небольших пика (7,8), принадлежащие соединениям

нехлорофилльной структуры (не окисляются до феофитинов под действием конц. кислоты).

Изменения содержания хлорофиллов Donaría и cío30'3 при затенении.

В листьях Donaría наблюдалось небольшое обратимое накопление обоих хлорофиллов, что характерно для ответа растений на затенение (рис. 5). Однако, листья с/о3613 под пологом начинали накапливать значительные количества Хла: в результате затенения до 60% содержание Хла увеличилось на 18%, а при затенении до 40% увеличение составило 36% относительно контроля. Примечательно, что после снятия пологов растения с/о3613 обоих вариантов затенения повели себя принципиально различным образом: в варианте с 60% затенением уровень Хля после снятия затенения через 7 суток возвращался к исходному уровню, тогда как в варианте с 40% затенением количество Хля после снятия полога не уменьшилось, а наоборот увеличилось еще на 13%, так что суммарный прирост составил 50% по сравнению с контролем. При этом содержание Хла у с/о3613 (8,18±0,14 мкг/мг сух. м.) на 7 день после снятия полога сравнялось с содержанием Хла в растениях Donaría (8,15±0,15 мкг/мг сух. м.; рис. 5), и продолжало оставаться на том же уровне вплоть до завершения вегетации (данные не показаны).

контроле и в вариантах затенения до уровня инсоляции 60% и 40%. Период затенения показан штриховкой. © -Хля, контроль; ° - ХлА, контроль; Хля; затенение 60%; О - Хлб; затенение 60%; # - Хля; затенение 40%; Ф -Хлй; затенение 40%.

Содержание пластидных каротиноидов

Затенение растений Donaría до 60%-ного и 40%-ного уровней инсоляции вызвало незначительное увеличение количеств каротиноидов под пологом, которые после снятия полога вернулись к исходному уровню. В листьях растений с1омз под воздействием 60% инсоляции изменения количеств каротиноидов были незначительными. Однако, при более глубоком затенении, количества каротиноидов под пологом возрастали на 25-50%, а количество (3-каротина на 7-е сутки составило 150% от исходного уровня (рис. 6). После снятия полога количества каротиноидов вернулись к исходному уровню, но количество Р-каротина оставалось на 18% выше, чем в контроле.

Donarla □ эксперимент □ контроль

сутки эксперимента

i Й

□ эксперимент

□ контроль

сутки эксперимента

Рис. 6.

Содержание р-каротина

в листьях растений контрольных и экспериментальных групп, подвергнутых затенению до 40% инсоляции.

Нашивные формы ПБК и их полипептидный состав в тилакоидных мембранах хлоропластов cío3613

Как показано выше, наиболее сильное и стойкое увеличение интенсивности видимого фотосинтеза, а также количеств Хла и (З-каротина наблюдалось у растений с/озш в варианте с затенением до уровня инсоляции 40%. Это давало основания предположить, что такой вариант затенения индуцировал у с/о36'3 образование дополнительных комплексов фотосистем, поскольку известно, что р-каротин участвует в структурировании коровых частей новообразующихся фотосистем (Liu et al., 2004). Для проверки этого предположения у контрольных растений с/о3613 (фенотип С1о3613) и у затенявшихся растений (фенотип CloX) был изучен состав нативных ПБК, выделенных из тилакоидных мембран, а также полипептидный состав денатурированных ПБК.

Оказалось, что в тилакоидной мембране хлоропластов мутантных растений с/о3613 фенотипа С1о3613, в отличие от Donaría, отсутствуют тримеры ССК II (рис. 7 А). Полосы, соответствующие сумме димеров и мономеров ФС II и ФСI, и свободным пигментам отчетливо просматриваются и у мутанта, и у дикого типа, в то время как самые верхние полосы, соответствующие наиболее тяжелым аггрегатам, включающим суперкомплексы фотосистем и периферической антенны, у С1о3613 отсутствуют. Это соответствует литературным данным (Bossmann et al., 1997). У мутантных растений с/о3613 фенотипа CloX также не обнаруживается ССК II, но существенно увеличивается интенсивность полосы, соответствующей сумме моно- и димеров ФС II; идентификация полосы была подтверждена иммуноблоттингом с антителом к белку PsbA (рис. 7, А, Б).

Исследование наличия и сравнительных количеств белков антенных систем методом иммуноблоттинга (рис. 7, В) подтвердило отсутствие у мутанта с/о3613 основного ХлЬ-связывающего белка Lhcbl и белков минорной антенны Lhcb4 и Lhcb6 (Bossmann et al., 1997). Однако, у мутантных растений с/о3613 фенотипа CloX отмечается накопление детектируемых количеств этих белков. Накопление детектируемых иммуноблоттингом количеств Lhcbl на фоне отсутствия Хлb отмечено впервые.

Таким образом, в тилакоидных мембранах хлоропластов полученного в настоящей работе высокопродуктивного фенотипа CloX мутанта с/о3613 обнаруживается высокое содержание ФС II и белков минорной антенны Lhcb 4-6 на фоне отсутствия основной светособирающей антенны ССК II и ХлЬ.

4. Изменения ультраструктуры хлоропластов

Из литературы известно, что биосинтез ХлЬ необходим для образования и поддержания многотилакоидных гран хлоропластов, которые являются основой для осуществления мощного фотосинтеза, так как в отсутствие ХлЪ не происходит образования ССК II - ключевого фактора стэкинга тилакоидов (см. обзор Tanaka and Tanaka, 2011). Большой интерес представлял тот факт, что на фоне отсутствия ХлЬ и ССК II у мутантных растений с/о3613 фенотипа CloX наблюдали высокие показатели

ФС1-ССК1 + ФСИ-ССКИ _

ФС1 мономеры

ФСИ моно-И димеры

трнмер ССКИ

свободные пигменты

1? я V * # ^ С о

Г"-

с_} _______ 1л

ЬЬса1 ЬНсМ 1.ИсЬ4 иЬсЬ5 ЬИсЬб

т т контроль злтененпе с10х" с/оХ

% * »

—

Рис. 7. А, нативный «зеленый» гель. Тилакоидные мембраны были обработаны додецил-р-О-мальтозидом. Обозначенная овалом полоса соответствует полосе на рис. 7, Б. Стрелкой выделена область накопления агрегатов фотосистем и их антенных комплексов, а фигурной скобкой -полоса, соответствующая моно-и димерам ФС II.

Б, иммуноблоттинг геля, показанного на А, с антителами против белка РЦ ФС II РэЬА. Обозначенная овалом полоса соответствует полосе на рис. 7, А. В, иммуноблоттинг с антителами к белкам антенных комплексов ФС I (Ы|са1) и ФС II (белок основного светособирающего комплекса ЫкЫ, белки минорной антенны ЬЬсЬ4-6).

скорости видимого фотосинтеза. Сравнительное исследование ультраструктуры хлоропластов мезофилла листа растений с/о3613 фенотипов с1о3613 и с1оХ и дикого типа (рис. В) показало следующее. В хлоропластах дикого типа обнаружили большое число крупных (0.76±0.21 цт в длину) многотилакоидных гран (до 25 тилакоидов). Просвет люмена у гранальных и стромальных тилакоидов был приблизительно одинаков (0.08±0.01 цт). В хлоропластах контрольных растений е/о36ь тилакоидов в гранах было существенно меньше (от 2 до 8), граны были сходной длины (0.65±0.14 цт) с просветом тилакоида (0.07±0.01 цт).

Рис. 8. Микрофотографии срезов хлоропластов в клетках мезофилла листьев растений после затенения до 40% уровня от полного солнечного света. А, Б, CloX; В, Г, Donaría. Масштабная линейка 1 мкм.

В хлоропластах CloX (рис. 8) обнаруживаются многотилакоидные граны с высокой степенью стэкинга, состоящие часто из 18-24 тилакоидов, длина наиболее крупных гран составляла 3.05-3.26 цт. В этих хлоропластах наблюдалась значительная разница в конфигурации гранальных и межгранных тилакоидов: межгранные тилакоиды были более чем в 2 раза длиннее гранальных, а их люмен был значительно более широким - 0.12±0.01 щп по сравнению с 0.05±0.01 цт у гранальных тилакоидов. Таким образом, у растений CloX формирование многотилакоидных гран с высокой степенью стэкинга не зависит от биосинтеза ХлЬ.

5. Изменения в пигмент-белковом составе ФСА в поколениях потомков высокопродуктивного фенотипа CloX

Поскольку в данной работе эксперименты проводились в течение нескольких вегетационных сезонов за период 2006-2009 гг., то это предоставило возможность параллельно проследить за изменениями в пигмент-белковом составе ФСА на протяжении нескольких поколений у растений, полученных из семян растений фенотипа CloX в 2006 г. Неожиданным результатом оказалось то, что экспериментальные воздействия, включающие обработку семян низкими положительными температурами перед посевом и продолжительное затенение согласно описанной выше схеме, приводили к изменениям фенотипа не только самих обработанных таким образом растений с/о3613, но и их потомков. Потомки растений высокопродуктивного фенотипа CloX образовывали две группы, различающиеся между собой по фенотипу и по пигментному составу. Растения первой группы, обозначенной здесь как CloXX, напоминали исходный фенотип мутантов с/о3613, обозначенный в данной работе как С1оЗб 13, отличаясь от них лишь более высокими главными побегами (рис. 9, Г, Д), тогда как растения второй группы, обозначенной здесь CloY, были сходны с диким типом Donaria (рис. 9, А, Б) и, так же как и Donaria, накапливали Хля и ХлЬ на уровне дикого типа (рис. 10). В составе тилакоидных мембран растений фенотипа CloY обнаруживались тримеры ССК II (данные не показаны). От растений с фенотипом CloXX, не удавалось получить потомства, тогда как потомки растений с фенотипом CloY обладали тем же фенотипом. Нужно подчеркнуть, что обращение мутации с/о3613 исключено, так как

Donaría CloY CloX CloXX Clo3613

4 потомки -►

Рис. 9. Спектр фенотипов родительского сорта Donaría (А) и мутанта cío 3 (Б - Д), полученных в данной работе. Стрелкой показаны условия, вызывающие переход фенотипа С1о3613 в фенотип CloX.

реверсия - статистически редкое событие, а в данной работе сходные изменения наблюдали у 100% растений с экспериментальных делянок (50-60 растений на две делянки в год). Перекрестное опыление самоопыляющихся растений Donaría и cío36'3 также исключено, поскольку из-за разной длительности отдельных фаз

онтогенеза мутанта и дикого типа фазы цветения полностью разобщены во времени. Однако, полученные данные можно объяснить тем, что обработка семян низкими положительными температурами перед посевом (яровизация, или вернализация) запускает у злаковых ряд механизмов, приводящих к эпигенетическим изменениям генома (Steward et al., 2002; Akimoto et al., 2007, Wang et al., 2011, и др.). Такие изменения наследуются в ряду нескольких поколений, но не связаны с изменениям кодирующих последовательностей ДНК в геноме, как мутации, а обусловлены сменой уровня метилирования гистонов и оснований ДНК, что сказывается на экпрессии Рис. 10. Хлb в листьях Donaría и регулируемых генов, с/о Y (детекция ВЭЖХ).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Экспериментальные воздействия, включающие обработку семян лишенного ХлЪ мутанта ярового ячменя Hordeum vulgare L. cv. Donaria - chlorina 3613 (c!oMi) низкими положительными температурами перед посевом и продолжительное затенение растений на стадии трубкования, вызывают устойчивые изменения параметров фотосинтеза и продуктивности растений cloib". Это дает основание утверждать, что имеет место внутрионтогенетическая смена низкопродуктивного «желто-зеленого» фенотипа С1о3613 на высокопродуктивный «светло-зеленый» фенотип, обозначенный в данной работе как CloX.

Растения фенотипа CloX на фоне отсутствия ХлЪ и функционирующего цикла хлорофиллов демонстрировали высокие величины основных показателей продукционного процесса - интенсивности видимого фотосинтеза и роста, сравнимые с таковыми растений родительского сорта Donaria с полным набором хлорофиллов. Это позволяет заключить, что энергетическая и структурная функции ХлЬ в определенных условиях факультативны. Полученные данные указывают на то, что восстановление структурных и функциональных характеристик ФСА таких растений основано на дополнительном синтезе белков ФС II и минорной антенны (Lhcb4-6).

Потомки растений фенотипа CloX по не выявленным пока причинам проявляют либо желто-зеленый низкопродуктивный фенотип, сходный с исходным фенотипом С1о3613, либо фенотип CloY, характеризующийся наличием ХлЬ, который тем не менее отличается от фенотипа растений Donaria по ряду показателей. Исходя из возможности восстановления синтеза как Хлб (у CloY), так и Хлд (у CloX и CloY), можно предполагать, что ядерная мутация clomi затрагивает одно из регуляторных звеньев в цепи биосинтеза хлорофиллов. Хлй-синтезирующие потомки, возможно, возникают в результате эпигенетических изменений, пусковым механизмом которых могла стать низкотемпературная обработка семян (яровизация).

ВЫВОДЫ

1. При выращивании в условиях открытого грунта мутанта ячменя chlorina 3613, лишенного хлорофилла Ь, растения могут достигать высокой вегетативной и семенной продуктивности в результате смены низкопродуктивного фенотипа мутантов на высокопродуктивный.

2. Обработка семян низкими положительными температурами перед посевом и продолжительное (7 суток) затенение растений на стадии трубкования до уровня 40% от полной инсоляции являются условиями перехода мутанта chlorina 3613 от низкопродуктивного фенотипа к высокопродуктивному фенотипу.

3. Обработка семян chlorina 3613 низкими положительными температурами и продолжительное умеренное (до уровня 60% от полного солнечного света) затенение растений на стадии трубкования вызывают временные отклонения chlorina 3613 от исходного фенотипа, которые исчезают после снятия затенения.

4. При снижении инсоляции до уровня 40% от естественной на 7 суток у мутанта chlorina 3613 на фоне заблокированного синтеза хлорофилла b возрастает содержание хлорофилла а и ß-каротина до величин, сравнимых с таковыми родительского сорта Donaría. Изменения сохраняются до окончания периода вегетации.

5. При снижении инсоляции до уровня 40% от естественной на 7 суток у мутанта chlorina 3613 на фоне заблокированного синтеза хлорофилла Ъ в 3-10 раз увеличивается скорость фотосинтетической фиксации С02, достигая интенсивности родительского сорта Donaria. Изменения сохраняются до окончания периода вегетации.

6. Помещение растений мутанта chlorina 3613 на 7 суток в условия сниженной инсоляции (до уровня 40% от естественной) изменяет характер световой зависимости фотосинтетической фиксации С02: снижается светочувствительность chlorina 3613 и снимается ингибирование фотосинтеза высокими интенсивностями света.

7. Помещение растений мутанта chlorina 3613 на 7 суток в условия сниженной инсоляции (до уровня 40% от естественной) вызывает реорганизацию тилакоидной системы хлоропластов: увеличение числа тилакоидов в гране, увеличение степени стэкинга тилакоидов и изменения размера люмена на фоне заблокированного синтеза хлорофилла Ь.

8. Установлено, что механизм достижения высокой эффективности фото синтетической фиксации С02 и продуктивности на фоне отсутствия ХлЬ включает увеличение биосинтеза Хла, дополнительный синтез димеров и мономеров ФС II, а также белков минорной антенны Lhcb4-6.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

Тютерева Е.В., Войцеховская О.В. Реакции лишенного хлорофилла h мутанта ячменя chlorina 3613 на пролонгированное снижение освещенности. 1. Динамика содержания хлорофиллов, рост и продуктивность // Физиология растений. 2011. Т. 58. № 1.С. 3-11.

Тютерева Е.В., Войцеховская О.В. Реакции лишенного хлорофилла Ъ мутанта ячменя chlorina 3613 на пролонгированное снижение освещенности. 2. Динамика каротиноидов в хлоропластах листьев // Физиология растений. 2011. Т. 58. № 1. С. 186-194.

Тютерева Е.В. Сравнение количеств ксантофиллов виолаксантинового цикла в листьях Hordeum vulgare L. и chlorina 3613 // Сборник I(IX) Молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге 21-26 мая 2006 г. СПб, 2006. С. 22-26.

Тютерева Е.В., Иванова А.Н„ Войцеховская О.В. Структурно-функциональные перестройки фото синтетического аппарата мутантных растений ячменя chlorina

3613 при смене уровня естественной освещённости // Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века. Петрозаводск, 2008. Т. 6. С. 149152.

Тютерева Е.Б., Маслова Т.Г., Вош/еховская О.В. Изменение фотосинтетической активности листа ячменя при смене уровня инсоляции // Материалы международной конференции «Современная физиология растений: от молекул до экосистем». Сыктывкар, 2008. С. 234-242.

Тютерева Е.В. О роли хлорофилла Ъ в продуктивности наземных растений (на примере мутанта ячменя chlorina 3613) // Матер1али м1жнародно'1 конференцп молодих учених «Актуалын проблеми боташки та екологм». Тернопшь, 2009. С. 221 -222.

Тютерева Е.В. Спектр фенотипов, сформированных на базе мутации chlorina 3613 у ячменя (Hordeum vulgare L.) // Материалы международной конференции молодых ученых (21-25 сентября 2010 г., Ялта). Симферополь, 2010. С. 424-425.

Tyutereva Е. V., Voitsekhovskaja О. V. High photosynthesis efficiency can be achieved in chlorophyll ¿-less barley mutant chlorina 3613 // 10th Nordic Photosynthesis Congress, October 11-14, 2010. Tartu, Estonia, 2010. P. 33.

Тютерева E.B., Иванова A.H., Желнинская И.Ю., Войцеховская О.В. Высокая эффективность фотосинтеза может быть достигнута у мутантных растений ячменя chlorina 3613 с заблокированным биосинтезом хлорофилла Ъ // Труды Съезда российского фотобиологического общества 15-22 сентября 2011 г. Шепси, Краснодарский край, 2011. С. 73.

Tyutereva E.V., Ivanovo A.N., Zhelninskaya I.Yn., Voitsekhovskaja O.V. High photosynthesis efficiency can be achieved in chlorophyll ¿-less barley mutant chlorina 3613 // XXIV Congress of Scandinavian Societies of Plant Physiologists, August 21-25, 2011. Stavanger, Norway, 2011. P. 22.

Подписано в печать 11.11.11 Печать цифровая. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,5 Заказ № 278 Тираж 100 экз. Отпечатано ООО «Фора-принт» СПб., Вёсельная ул. 6 тел. 924-89-78

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Тютерева, Елена Владимировна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Биосинтез хлорофиллов а и Ъ в онтогенезе высших растений.

1.2. Биосинтез белков ФС и ССК.

1.3. Совместная регуляция биосинтеза хлорофиллов и белков.

1.4. Каротиноиды и виолаксантиновый цикл.

1.5. Изменения ультраструктуры хлоропластов в зависимости от условий инсоляции.

1.6. Реакции растений на изменения интенсивности инсоляции.

1.7. Приспособления к изменению интенсивности радиации на уровне тилакоидных мембран хлоропластов.

1.8. Применение хлорофилльных мутантов в физиолого-биохимических исследованиях.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Выбор объекта исследования.

2.2. Выбор стадии онтогенеза и листового яруса растения для сбора проб.

2.3. Структура эксперимента.

2.4. Условия произрастания растений.

2.5. Измерение морфометрических параметров.

2.6. Приготовление вытяжек пластидных пигментов.

2.7. Спектрофотометрические определения хлорофиллов и каротиноидов.

2.8. Хроматография на бумаге.

2.9. Высокоэффективная жидкостная хроматография.

2.10. Измерение интенсивности инсоляции, относительной влажности и температуры воздуха.

2.11. Измерение интенсивности видимого фотосинтеза.

2.12. Трансмиссионная электронная микроскопия (ТЭМ).

2.13.1. Выделение суспензии хлоропластов.

2.13.2. Выделение пигмент-белковых комплексов.

2.14. БОБ - ПААГ электрофорез.

2.14.1. Экстракция мембранных белков.

2.14.2. Приготовление полиакриламидных гелей.

2.15. Вестерн-блоттинг и иммунодетекция полипептидов.

2.16. Нативный электрофорез на «зелёных» гелях.

2.17. Статистическая обработка данных.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ УРОВНЯ ИНСОЛЯЦИИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАБИТУСА, ПАРАМЕТРЫ ВЕГЕТАТИВНОЙ И СЕМЕННОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ DONARIA И CHLORINA 3613.

3.1. Сравнение характеристик онтогенеза, габитуса и продуктивности растений Donaria и chlorina 3613 при выращивании в открытом грунте в естественных условиях освещения.

3.2. Изменения габитуса и продукционных характеристик растений под влиянием продолжительного затенения.

3.2.1. Влияние затенения до уровня инсоляции 60% на рост и продуктивность Donaria и chlorina 3613.

3.3. Влияние затенения до уровня инсоляции 40% на рост и продуктивность Donaria и chlorina 3613.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ УРОВНЯ ИНСОЛЯЦИИ НА ДНЕВНУЮ ДИНАМИКУ ИНТЕНСИВНОСТИ ВИДИМОГО ФОТОСИНТЕЗА И НА ПАРАМЕТРЫ СВЕТОВЫХ КРИВЫХ DONARIA И CHLORINA 3613.

4.1. Дневная динамика интенсивности видимого фотосинтеза растений контрольных групп в 2006 г.

4.2. Дневная динамика интенсивности видимого фотосинтеза растений, затеняемых до уровня инсоляции 40%: данные 2006 г.

4.3. Зависимость интенсивности видимого фотосинтеза от интенсивности света («световые кривые») у контрольных и экспериментальных растений chlorina 3613 и Donaria: данные 2006 г.

4.4. Сравнение характеристик видимого фотосинтеза в течение нескольких вегетационных сезонов.

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ УРОВНЯ ИНСОЛЯЦИИ НА СОСТАВ ПИГМЕНТ-БЕЛКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ХЛОРОПЛАСТОВ DONARIA И CHLORINA 3613.

5.1. Детекция наличия хлорофилла Ъ в тканях chlorina 3613.

5.1.1. Метод бумажной хроматографии.

5.1.2. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии.

5.2. Состав пигмент-белковых комплексов ФСА chlorina 3613.

5.2.1. Пигментный состав ПБК тилакоидных мембран хлоропластов chlorina 3613 до затенения.

5.2.2. Влияние затенения до 60% уровня инсоляции на пигментный состав ПБК.

5.2.3. Влияние затенения до 40% уровня инсоляции на пигментный состав ПБК.

5.3. Нативные формы ПБК и полипептидный состав денатурированных ПБК.

5.4. Размер пулов активного виолаксантина и конститутивного зеаксантина.

ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ УРОВНЯ ИНСОЛЯЦИИ

НА УЛЬТРАСТРУКТУРУ ХЛОРОПЛАСТОВ DONARIA И CHLORINA 3613.

6.1. Сравнительная характеристика хлоропластов растений Donaria и chlorina 3613 накануне затенения.

6.2. Ультраструктура хлоропластов растений Donaria и chlorina 3613, затеняемых до уровня инсоляции 60%.

6.3. Ультраструктура хлоропластов растений Donaria и chlorina 3613, затеняемых до уровня инсоляции 40%.

Глава 7. ОБСУЖДЕНИЕ.

7.1. Фенотипические изменения растений chlorina 3613 в ответ на долговременное снижение инсоляции.

7.2. Изменения в составе пигмент-белковых комплексов тилакоидов хлоропластов растений chlorina 3613 в ответ на долговременное снижение инсоляции.

7.3. Изменения параметров фотосинтетического газообмена растений chlorina 3613 в ответ на долговременное снижение инсоляции.

7.4. Изменения ультраструктуры хлоропластов мезофилла листа растений chlorina 3613 под воздействием долговременного снижения инсоляции.

7.5. Изменения в пигмент-белковом составе ФСА в поколениях потомков высокопродуктивного фенотипа CloX.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Реакция фотосинтетического аппарата chlorina 3613 (Hordeum vulgare L.), лишенного хлорофилла b, на изменение уровня инсоляции"

Актуальность проблемы. В настоящее время ставится вопрос о необходимости изучения адаптивной способности растения как целого, с учётом многоуровневости и сетевой организации адаптационных механизмов (Ruban, 2009). Среди факторов, на которые гибко реагируют приспособительные механизмы высших растений, в первом ряду стоят изменения уровня инсоляции. Эффективность приспособления растений к флуктуациям инсоляции обусловлена главным образом лабильностью фотосинтетического аппарата (ФСА), которая обеспечивает растениям успешный рост и развитие в непрерывно меняющихся внешних условиях. В зависимости от продолжительности изменения уровня инсоляции выделяют два типа воздействий: кратковременные (от секунд до часов; «short-term») и долговременные (от суток и более; «long-term»; Walters, 2005; Ballotari et al., 2007). Адаптивные механизмы и ответные реакции растений на эти типы воздействий принципиально различны. На сегодняшний день влияние долговременных изменений уровня инсоляции на ФСА исследовано менее полно, чем кратковременных (Wagner, 2008).

В перестройках ФСА, вызванных долговременными изменениями освещенности, важная роль принадлежит преобразованиям пигмент-белковых комплексов тилакоидной мембраны хлоропластов, в которых огромную роль играет метаболизм хлорофиллов: основного хлорофилла а (Хла) и «вспомогательного» хлорофилла Ъ (ХлЬ), образующегося и деградирующего в ходе так называемого цикла хлорофиллов (Tanaka et al., 1994; Oster et al., 2000). Регуляция биосинтеза Хлб чрезвычайно важна для эффективного процесса фотосинтеза, в первую очередь потому, что Xnb - кофактор, необходимый для формирования периферической антенны ФС II: стабильны и длительно функционируют только Хлб-связанные белки периферической антенны (Paulsen et al., 1993; Tanaka and Tanaka, 2011). С другой стороны, исключительно важно своевременное торможение накопления ХлЬ, поскольку не связанные с белком молекулы хлорофилла могут приводить к развитию окислительного стресса.

Продуктивным подходом в исследованиях роли ХлЬ в биогенезе и перестройках пигмент-белковых комплексов в процессах акклимации ФСА стал анализ мутантов с синдромом chlorina, в хлоропластах которых Хлб либо отсутствует, либо его содержание снижено по сравнению с диким типом. Мутанты, лишённые Хлб, характеризуются редукцией антенных комплексов фотосистем и не способны изменять размер периферической антенны в зависимости от световых условий. Вследствие этого такие мутанты уступают растениям дикого типа в эффективности перестроек ФСА при смене освещения, а также проявляют низкую фотосинтетическую активность, медленный рост и высокую светочувствительность (Leverenz et al., 1992; Tanaka and Tanaka, 2000; Peng et al., 2002; Lin et al., 2003). Вопросу адаптации мутантов chlorina к свету высокой интенсивности в 6 литературе уделялось значительное внимание; однако, практически не изучен вопрос о том, как приспосабливаются такие растения к пониженному уровню инсоляции. Между тем, исследования изменений состава тилакоидных мембран у лишенных Хлб мутантов chlorina при низкой интенсивности света, когда у растений дикого типа стимулируется биосинтез белков ССК и увеличивается размер ХлЬ-содержащей антенны, могут дать новую ценную информацию относительно регуляции биогенеза компонентов фотосинтетического аппарата - комплексов фотосистем, белков периферической антенны и самих хлорофиллов.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы было охарактеризовать приспособительные реакции ФСА у растений с заблокированным синтезом Хлб при долговременном снижении инсоляции и при последующем возвращении к полному солнечному свету, а также исследовать отдаленные последствия периода снижения инсоляции на продукционный процесс как интегральный показатель эффективности приспособления ФСА к световым условиям. Для реализации поставленной цели исследования был выбран мутант ячменя Hordeum vulgare L. cv. Donaría - chlorina 3613 со сниженным уровнем Хла и полным отсутствием ХлЬ, в составе фотосистем которого частично редуцированы белки ССК I и ССК II (Lokstein et al., 1993; Leverenz et al., 1992). Этот мутант был получен путем рентгеновского облучения семян ячменя сорта Donaria (Apel, 1967). В качестве объекта с ненарушенным путем биосинтеза ХлЬ использовался родительский генотип - cv. Donaria.

Были поставлены следующие задачи:

1. Разработать схему эксперимента по изменению режима инсоляции в ходеонтогенеза дикого типа и мутанта, с учетом различий в их вегетационном цикле, с целью обеспечения корректного сравнительного анализа.

2. У растений Donaria и с/о3613 в ходе экспериментальных изменений уровня инсоляции сравнить динамику следующих показателей: а) состав и относительные количества белков фотосистем, ССК I и ССК II; б) содержание хлорофиллов и каротиноидов (ß-каротина, виолаксантина, лютеина, неоксантина, зеаксантина), а также активность виолаксантинового цикла; в) интенсивность и световая зависимость С02-газообмена листьев; г) ультраструктура тилакоидной системы хлоропластов мезофилла листа; д) вегетативная и семенная продуктивность, а также морфометрические параметры габитуса растений.

Научная новизна работы. Впервые у мутанта ячменя с заблокированным синтезом Хлб описаны изменения основных структурно-функциональных характеристик ФСА, а также динамика фотосинтетического газообмена и динамика ультраструктуры хлоропластов, при продолжительном воздействии пониженного уровня инсоляции. В результате проведенного исследования пересмотрено представление о низкой пластичности фотосинтетического аппарата мутантов с полным блоком биосинтеза Хлб и о неспособности таких растений эффективно приспосабливаться к изменению световых условий. Впервые показана возможность восстановления высокой эффективности фотосинтетической фиксации С02 и продуктивности на фоне отсутствия Хлb за счет увеличения биосинтеза Хла и перестроек ансамбля фотосистем и тилакоидной системы хлоропластов. Охарактеризованы условия (температурный и световой режим, фаза онтогенеза), вызывающие переход мутанта с/о3613 от низкопродуктивного к высокопродуктивному фенотипу. Впервые получены данные, иллюстрирующие взаимосвязь между уровнем биосинтеза Хла и изменениями в биогенезе фотосистем у растений с заблокированном циклом хлорофиллов. Выдвинута гипотеза о том, какие структурные, физиологические и молекулярные механизмы участвуют в формировании двух фенотипов растений с кардинально различной эффективностью фотосинтеза на основе одного и того же генотипа с/о3613. Предложена новая модель для изучения биогенеза компонентов фотосинтетического аппарата и роли света в регуляции этого процесса.

Научно-практическое значение. Результаты проведенных исследований позволяют пересмотреть ряд представлений о роли Хлb в ФСА высших растений. Полученные данные не подтверждают предположение о невозможности формирования в хлоропластах многотилакоидных гран с высокой степенью стэкинга в отсутствие Хлб-содержащих белков ССК (Crocc et al., 1995; см. также Allen, 1998). Обнаруженный у зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii (Polle et al., 2000) феномен наращивания большей биомассы в отсутствие Хлб впервые найден у высших растений. Показано, что мутант ячменя с/о3613 является перспективной моделью для изучения биогенеза компонентов фотосинтетического аппарата и ролисвета в детерминации этого процесса. Результаты исследований могут быть использованы при чтении курсов лекций по генетике и физиологии растений.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Тютерева, Елена Владимировна

выводы

1.При выращивании в условиях открытого грунта мутанта ячменя chlorina 3613, лишенного хлорофилла 6, растения могут достигать высокой вегетативной и семенной продуктивности в результате смены низкопродуктивного фенотипа мутантов на высокопродуктивный.

4. При снижении инсоляции до уровня 40% от естественной на 7 суток у мутанта chlorina 3613 на фоне заблокированного синтеза хлорофилла b возрастает содержание хлорофилла а и ¿-каротина до величин, сравнимых с таковыми родительского сорта Donaria. Изменения сохраняются до окончания периода вегетации.

5. При снижении инсоляции до уровня 40% от естественной на 7 суток у мутанта chlorina 3613 на фоне заблокированного синтеза хлорофилла Ь в 3-10 раз увеличивается скорость фотосинтетической фиксации СОг, достигая интенсивности родительского сорта Donaria. Изменения сохраняются до окончания периода вегетации.

6. Помещение растений мутанта chlorina 3613 на 7 суток в условия сниженной инсоляции (до уровня 40% от естественной) изменяет характер световой зависимости фотосинтетической фиксации СО2: снижается светочувствительность chlorina 3613 и снимается ингибирование фотосинтеза высокими интенсивностями света.

8. Установлено, что механизм достижения высокой эффективности фотосинтетической фиксации СО2 и продуктивности на фоне отсутствия Хлб включает увеличение биосинтеза Хла, дополнительный синтез димеров и мономеров ФС И, а также белков минорной антенны Lhcb4-6.

Заключение

Процесс фотосинтеза контрольных растений с/о3613 в ответ на естественный ход изменений интенсивности инсоляции перестраивается более инерционно, чем у растений родительского генотипа: утренний подъём и вечерний спад занимают более продолжительное время, дневной спад более продолжителен. Под влиянием затенения

3613 растений на 7 суток до 40% уровня от полной инсоляции интенсивность фотосинтеза cío стала соизмеримой с таковой у растений Donaría. Таким образом, отсутствие ХлЪ не препятствует при некоторых условиях полноценному осуществлению той части продукционного процесса с1ошг, которая связана с ассимиляцией СО2

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ УРОВНЯ ИНСОЛЯЦИИ НА СОСТАВ ПИГМЕНТ-БЕЛКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ХЛОРОПЛАСТОВ DONARIA И CHLORINA 3613

Известно, что блок биосинтеза Хлб приводит к изменениям состава ПБК тилакоидных мембран хлоропластов мутантнх растений. Однако, спектр этих изменений различен даже у мутантов одной и той же аллельной группы, что не позволяет однозначно предсказать, каким образом отсутствие ХлЬ повлияет на состав ПБК тилакоидных мембран и ультраструктуру хлоропластов растений. В то же время изменения цветности растений cío в результате затенения, обнаруженные в данной работе, указывали на изменения пигментного состава, а увеличение скорости фотосинтетической фиксации С02 до уровня дикого типа - на восстановление некоторых структурно-функциональных характеристик ФСА растений

-У f. 1 1 cío . Поэтому в дальнейшей работе исследовали динамику основных пигментов и белков ФСА у Donaria и chlorina 3613 под влиянием затенения до уровня инсоляции 40% от полного солнечного света.

5.1. Детекция наличия хлорофилла Ъ в тканях chlorina 3613

3613

В литературе нет данных относительно того, является ли мутация cío конститутивной (синтез Хл0 заблокирован без возможности восстановления, как, например, при повреждении фермента хлорофиллид а-оксигеназы при мутации chl у Aräbidopsis; Reinbothe et al., 2006) или кондициональной (синтез ХлЬ возобновляется в определенных условиях, как, например, у мутанта пшеницы CD3 chlorina; Allen et al., 1988). В то же время, в литературе нет единого мнения о том, какое количество можно считать пороговым для его функциональной роли в ФСА высших растений. Так, Yang с соавт. постулирует, что минимальные значимые физиологически количества ХлЪ присутствуют тогда, когда отношение Хля/Хлб больше, чем 30 (Yang et al., 1993).

Мутант chlorina 3613 изначально был описан как отличающийся от родительского сорта Donaria по одному признаку - отсутствию Хлб (Highkin ,1950; Apel, 1967; Sagromsky, 1974, 1975), но при этом в разных источниках этот признак обозначается по-разному. Некоторые работы постулируют, что ХлЬ отсутствует полностью - «completely lacks Chi b» (Lokstein et al., 1993), биосинтез Xnb заблокирован - мутант « is blocked in the synthesis of chlorophyll b» (Simpson and Wettstein, 1992)». Другие источники указывают, что количество Хл£ у chlorina 3613 ниже предела разрешения - «below the limit of detection» (King J., 1991; Härtel et al., 1996); при этом использовался метод ВЭЖХ. Поэтому в данной работе проводили детекцию Хлb в растениях chlorina 3613, чтобы определить максимальный предел соотношения Хл а/ Хлб для используемой линии на основе пределов разрешения методов детекции ХлЪ.

5.1.1. Метод бумажной хроматографии

Метод хроматографии на бумаге обладает высокой чувствительностью и даёт возможность разделения малых количеств (0,001-1 мкг) веществ (Хроматография на бумаге, 1962; Лабораторное руководство ., 1982). Применительно к определению количества пигментов была показана чувствительность порядка 10"2 мкг для обнаружения незначительных отклонений в содержании пигментов и точность в пределах 3-5% по расхождению аналитических повторностей одного итого же образца (Попова, 1964).

Разделение хлорофиллов а и Ь согласно Сахаровой (1969) в смеси растворителей петролейный эфирзтанол = 20:1 не выявило ХлЪ в листьях сМоппа 3613 (Рис. 5.1.).

Donaría сЬшз контроль

3613 cío3 экспозиция 40%

Р-каротин Хл а ксантофиллы

ХпЬ У

Ш'.-ы, j стартовое пятно

Рис. 5.1. Хроматограммы после разделения ацетоновых вытяжек пигментов трёх групп растений: Donaría,

3613 с1о контроль, с1о "" после затенения до уровня инсоляции 40% от полного солнечного света.

5.1.2. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии

Метод ВЭЖХ применялся согласно описанию (Kranner et al., 2002) с небольшими модификациями. Пики на спектрограммах содержащих смесь пигментов ацетоновых вытяжек из листьев идентифицировались двумя путями: 1) по времени выхода пика (по данным из литературы); 2) путем соотнесения со временем выхода и формой пиков двух образцов - образца Хл а и образца Хлб. Образцы были получены путем хроматографического разделения вытяжек пигментов листьев Donaría по методике бумажной хроматографии.

Полученные результаты в виде ВЭЖХ-спектрограмм для образцов ХпЬ и Хла и для вытяжки пигментов из листьев контрольных растений с/о3613 представлены на Рис. 5.2.

Образен Хл Ь Л

-1-III I ' I I I-[—»-Г—1-г—]-Г

4 5

Образец Хлд

-I-г s s о tr> -г J н и о S н о

4 с к я и

U 1) т 5 н с о

Вытяжка cloшз контроль I

20 мин

Рис. 5.2. ВЭЖХ-спектрограммы. Хлорофилл b (1,2,3); хлорофилл а (4,5,6), неидентифицированные пики (7,8).

При анализе полученных спектрограмм в зоне, соответствующей времени выхода (retention time) Xnb (пики № 1,2, 3), в контрольной группе растений с/о3613 обнаружились пики 7 и 8, которые не удалось интерпретировать по аналогии с известными данными по литературным источникам (Kranner et al., 2002). Для выяснения, является ли вещество пиков 7 и 8, Хлб, был применён известный приём, являющийся дополнением к методу ВЭЖХ. Известно, что при подкислении хлорофиллосодержащей вытяжки даже относительно слабыми кислотами, хлорофиллы а и b полностью переходят в феофитины (Сапожников, 1964), у которых время выхода пиков иное, чем у хлорофиллов. Образец ХпЬ, полученный методом фракционирования вытяжки пигментов на хроматографической бумаге (Сапожников, 1964) из ацетоновой вытяжки Donaría, был подвергнут подкислению концентрированной уксусной кислотой (ХЧ) при температуре 20°С и после этого расхроматографирован методом ВЭЖХ. На Рис. 5.3. видны пики 9 и 10, которые, учитывая что хлорофиллы а и Ъ перешли в феофитины, не являются пиками хлорофиллов. На Рис. 5.1.В (контроль chlorina 3613) на месте, на котором в образце имеется ХлЪ, есть только пики 5 и 6, а пики Хлй отсутствуют.

ОбрюеоХяб

Кс i—■—i • i i

Т-гВ

Вытяжка do гоитроть

Тот же образец после добавтенмя конц. юслоты

10 i» L

Тажевьпяюса после лобшлошя конд. ыслоты

10 V

-Г" ю

1— и г

Рис. 5.3. ВЭЖХ-спектрограммы, иллюстрирующие результат воздействия концентрированной кислотой на образец Xnb и вытяжку пигментов с/о3613. (А) Спектрограмма образца Хлб. (Б) Спектрограмма подкисленного образца Xnb, на которой наблюдается исчезновение пиков ксантофиллов (Кс) и пиков Xnb с появлением пиков феофитина; (В) Спектрограмма вытяжки пигментов с/о3613 (контроль); (Г) Спектрограмма подкисленной вытяжки пигментов с/о , на которой наблюдается пиков ксантофиллов и Хло с одновременным появлением пиков феофитинов.

Разрешение метода на уровне отношения XnaíXnb составляет порядка 1:200 (данные, полученные в настоящей работе при калибровке хроматографа системы Waters). Таким образом, можно заключить, что в контрольной линии мутанта с/о , используемого в данной работе, содержание Хлб в несколько раз них, чем порог его физиологических значений по Yang et al. (1993).

Дополнительно с целью выяснения наличия хлорофилла b был проведён анализ вытяжек из листьев контрольных групп chlorina 3613 методом люминесцентной спектроскопии к.б.н.

Т.Г. Масловой совместно с ведущим научным сотрудником СПб ГУ ИТМО д.ф.- м.н. В.Г. Масловым. Спектры люминесценции снимали на спектрофлуориметре «Флюорат 02 Панорама» («Люмэкс», Россия). Заключение В.Г. Маслова гласит, что хлорофилл b в представленном материале люминесцентным методом не обнаруживается, и, скорее всего, полностью отсутствует. В дальнейшем, при аналитическом получении данных, количество хлорофиллов в вытяжках пигментов из листьев обоих генотипов измерялось спектрофотометрически по Lichtenthaler (см. Глава 2), а отсутствие Хлб в вытяжках экспериментальных групп chlorina 3613 контролировалось методом ВЭЖХ.

5.2. Состав пигмент-белковых комплексов ФСА chlorina 3613

5.2.1. Пигментный состав ПБК тилакоидных мембран хлоропластов chlorina 3613 до затенения

В листьях растений Donaria в начале фазы трубкования количество Хла составило

7.40±0.10 мкг/мг сух. м. листьев, а Хлb - 2.27±0.06 мкг/мг сух. м. листьев (2006 г.). Отношение Хла/Хлб составило 3,3, что несколько выше величины, известной из литературного источника (Хла/Хл6=2.7 согласно работам Загромски, 1972; Sagromsky, 1974). В листьях растений chlorina 3613 в начале фазы трубкования содержание Хла было на 26% ниже, чем в листьях родительского генотипа (5.5 мкг/мг сух. м. листьев) (Табл. 5.1.). За 14 суток количество Хла в листьях не затенявшихся растений изменялось в пределах ошибки измерения. Следует отметить, что эти данные не совпадают с опубликованными значениями (Härtel et al., 1996): количество Хла, измеренное в данной работе в листьях контрольной группы в 2006 г. превышает величину, указанную Härtel et al., в 1.7 раза (280,2±7,8 цмоль/м2 в данном исследовании и 162.3±10,6 цмоль/м2 по Härtel et al., 1996). Вероятно, различия связаны с тем, что данные настоящей работы были получены для взрослых растений в полевых условиях, а Härtel et al. работали с 8-дневными проростками, выращенными при искусственном освещении низкой интенсивности.

Исходное суммарное содержание каротиноидов у растений chlorina 3613 было более чем в два раза ниже, чем у Donaria (Табл. 5.2.), что соответствует известным для chlorina 3613 данным (Härtel et al., 1996). Суммарное содержание ксантофиллов виолаксантинового цикла в листьях растений Donaria (0,59-0,64 мкг/мг сух.м.) значительно превосходит суммарное содержание этих ксантофиллов в листьях растений мутанта chlorina 3613 (0,34-0,40 мкг/мг сух.м.) (Табл. 5.2.). Содержание виолаксантина в листьях растений контрольных групп Donaria (0,4-0,58 мкг/мг сух.м.) значительно выше содержания этого ксантофилла в листьях растений мутанта chlorina

3613 (0,17-0,32 мкг/мг сух.м.), а количество зеаксантина в листьях растений Donaria (0,05-0,17 мкг/мг сух.м.) примерно такое же, как в листьях растений мутанта chlorina 3613 (0,05-0,20 мкг/мг сух.м.).

Ранее сообщалось о том, что циклические взаимопревращения ксантофиллов ВЦ у chlorina 3613 осуществляются с видоизменённой по сравнению с диким типом динамикой (Härtel et al., 1996). В данном исследовании были получены следующие результаты. В реакции цикла вступало только 23% виолаксантина у Donaria (0,13 из 0,57±0,03 мкг/мг сухой массы листа) и 47% у chlorina 3613 (0,15 из 0,32±0,03 мкг/мг сухой массы листа). В темноте в листьях растений обоих генотипов имеется некоторое количество зеаксантина: 0,06 мкг/мг сухой массы листа у Donaria и 0,05 мкг/мг сухой массы у chlorina 3613. Таким образом, можно заключить, что принципиальных различий между динамикой ксантофиллов виолаксантинового цикла Donaria и chlorina 3613 не обнаруживается, и что количества зеаксантина, не вступающие в реакции виолаксантинового цикла, одинаковы (0,06±0,2 мкг/мг сух. м. листа у Donaria и 0,05±0,02 мкг/мг сух. м. у chlorina 3613). Количество виолаксантина, не участвующего в виолаксантиновом цикле, у Donaria составляет 0.44±0.02 мкг/мг сух. м. листа, что намного больше по сравнению с количеством той же фракции виолаксантина у chlorina 3613 (0.17±0.03 мкг/мг сух. м. листа) (Рис. 5.6. А.).

Количества «активного» виолаксантина у растений обоих генотипов были почти одинаковы по абсолютной величине: 0,23±0,04 у chlorina 3613 и 0,26±0,08 мкг/мг у Donaria. Доля «активного» виолаксантина в листьях растений chlorina 3613 составила 60%=70%. Это ниже, чем имеющиеся в литературе данные (97-98%; Härtel et al., 1996) (Рис. 5.6. А.).

5.2.2. Влияние затенения до 60% уровня инсоляции на пигментный состав ПБК

Содержание хлорофиллов

На экспериментальных делянках растения Donaría и chlorina затеняли на 7 суток до уровня инсоляции 60% от естественной, а по истечении 7 суток марлевые пологи снимались и растения оставались при естественном полном уровне инсоляции. Контрольные делянки растений обоих генотипов не затенялись. Изменения количества хлорофиллов и каротиноидов в листьях отслеживались на 3-й, 5-е, 7-е, 10-е, 12-е и 14-е сутки эксперимента.

В листьях не затенявшихся растений chlorina 3613 и Donaría за 14 суток количества Хля изменялись в пределах ошибки измерения (Рис. 5.4.; Табл. 5.1.).

13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 I f

Xn (a+b) 60% Donaría

Xn a 60% Donaría

-Ж

Хл a 60% chlorína 3613

X.X

Хл a chlorína 3613 контроль накануне 3-й сутки 5-е сутки 7-е сутки 10-е сутки 12-е сутки 14-е сутки начала

Рис. 5.4. Динамика изменений количества хлорофиллов в листьях экспериментальных (затенявшихся до уровня инсоляции 60% от полного солнечного света) и контрольных (не затенявшихся) растений chlorína 3613 и Donaría (данные 2006 г.).

Условные обозначения: По оси абсцисс - моменты сбора образцов по ходу эксперимента; По оси ординат - количество хлорофилла в мкг/мг сух.м. листа. Стрелки обозначают время начала и отмены воздействия.

В листьях растений chlorína 3613 за 7 суток пребывания под пологом прирост содержания Хла составил 18%. (Табл. 5.1.). Основной прирост количества Хля в листьях chlorína происходил за первые 3 суток пребывания под пологом (Рис. 5.4.), а затем увеличение количества хлорофилла постепенно замедлялось. За период времени с 8-х по 14 сутки эксперимента количество Хля в листьях растений chlorína 3613 уменьшалось до исходных величин, которые соответствовали также величинам, измеренным у не затенявшихся растений (Табл. 5.1., Рис. 5.4.). В листьях растений Donaría на протяжении 7 суток пребывания под пологом происходило увеличение суммарного количества Хла и ХлЪ (Рис. 5.4.). Величина прироста суммарного количества Хл (а+Ь) составила 15%. Максимум прироста количества Хла приходился на первые трое и последние двое суток, а максимум прироста количества Хлб - на период между 3-ми и 5-ми сутками затенения (Таблица 5.1.). Соотношение Хпа/ХпЬ значимо увеличилось с 3.24 (накануне затенения) до 3.60 (на 7-е сутки под пологом). После удаления пологов, создававших затенение, на протяжении последующих 7 суток (8-14 сутки эксперимента) в листьях Donaría происходило снижение содержания хлорофиллов до исходных величин (Рис. 5.4.).

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Тютерева, Елена Владимировна, Санкт-Петербург

1. Адейшвили ИМ. Изучение пигментов пластид в листьях чайного растения. 1966. Авт. канд. дисс. Тбилиси. 18 с.

2. Акназаров O.A., Ничипорович A.A., Кефели В.И. (коллектив авторов) Действие световых факторов высокогорий Памира на жизнедеятельность растений. Душанбе: Дониш, 1985. 216 с.

3. Апарин Г.Ф., Забоева И.В., Липкина Г.С. и др. Подзолистые почвы.центральной и восточной частей европейской территорий СССР (на, песчаных почвообразующих породах). Труды ВИУА, №11. М.: 1982. С. 24-57.

4. Бажанова Н.С., Геворкян А.Г., Оганесян Д.А. Реакции взаимопреварщения ксантофиллов у высокогорных растений// АН Арм. СССР, Биол. журн. Армении. 1969. Т. 22. №8. С. 58-64.

5. Беленький Б.Г. Лабораторное руководство по хроматографическим и смежным методам. М., 1982. Т. 1.С. 58-151.

6. Беляева О.Б., Литвин Ф.Ф. Пути образования пигментных форм на заключительной фотохимической стадии биосинтеза хлорофилла// Успехи биологической химии. 2009. Т. 49. С.319-340.

7. Бухое Н.Г. Динамическая световая регуляция фотосинтеза// Физиология растений. 2004. Т.51. №6. С. 825-837.

8. Гайер Г. Электронная гистохимия. М.: Мир, 1974. 488 с.

9. Горышина Т.К., Антонова И.С., Самойлов Ю.И. Практикум по экологии растений: Учеб. пособие/ Под ред. B.C. Ипатова. СПб: изд-во СПб ун-та. 1992. 140 с.

10. Гродзинский A.M., Гродзинский Д.М. Краткий справочник по физиологии растений. Киев: Наукова думка. 1964. 388 с.

11. Губарь Г.Д., Войцехович З.В. В кн.: Адаптация физиолого-биохимических систем растения к перемене освещения. Рига: Зинатне, 1977. С. 68-87.

12. Загромски X. О значении хлорофилла Ъ для процесса фотосинтеза и процесса накопления сухой биомассы растениями// В сб. Теоретические основы фотосинтетической продуктивности. М.: Наука. 1972. С. 190. 548 с.

13. Зайцев Г.Н. Математика в экспериментальной ботанике. М.: Наука. 1990. 296 с.

14. Ивантер Э.В., Коросов A.B. Основы биометрии: Введение в статистический анализ биологических явлений и процессов. Учебное пособие. Петрозаводск: Изд-во Петрозаводск, гос. ун-та, 1992. 168 с.

15. Карнаухов В. H. Каротиноиды. Проблемы, упехи и перспективы. Предпринт. Академия наук СССР. Пущино. 1986. 48 с.

16. КорнеевД.Ю. Информационные возможности метода индукции флуоресценции хлорофилла. К.: «Альтерпресс». 2002.188 с.

17. Корнюшенко Г.А. Исследование гетерогенности виолаксантина с помощью «физиологической метки». Диссертация на соискание степени кандидата биологических наук. Л.: 1970. 252 с.

18. Корнюшенко Г.А., Сапожников Д.И. Тонкослойная хроматография каротиноидов зелёного листа// Тр. ВИР. Л. 1969. Т. 40. С. 181-192.

19. Кристалкне Г.Х., Губаръ Г Д., Витола А.К., Крейцберг О.Э., Селга М.П. Динамика сухой биомассы при ослаблении интенсивности освещения. В кн.: Адаптация физиолого-биохимических систем растений к перемене освещения. Рига. 1977. с.13-31.

20. Куперман Ф.М., Туркова Е.В. Рост конуса нарастания как морфофизиологический показатель зимостойкости сортов озимых культур// Вестник с./х. науки. 1980. №9. С.56-60.

21. Куренкова C.B. Пигментная система культурных растений в условиях подзоны средней тайги европейского Северо-Востока. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. 31 с.

22. Лайск А. X. Кинетика фотосинтеза и фотодыхания СЗ-растений. М. :Наука. 1977. 194 с.

23. Лебедев С.И., Сакало Н.Д., Киряцева О.Х. Изменение структуры и функции хлоропластов сельскохозяйственных растений при различных условиях произрастания// Хлоропласты и митохондрии. М. 1969. С. 164-181.

24. Литвин Ф.Ф., Звалинский В.И. К теории хроматической и нехроматической адаптации фотосинтеза//Успехи совр. биол. 1983. Т.95. С.339-357.

25. Литвин Ф.Ф., Синещеков В.А., Бойченко В.А. Соотношение биофизических и физиологических закономерностей начальных стадий фотосинтеза// Физиология фотосинтеза. М.: Наука, 1982. С. 34-54.

26. Лукьянова М.В., Трофимовская А.Я., Гудкова Г.Н. Культурная флора СССР: т.Н, ч.2. Ячмень. Л.: Агропромиздат, Ленингр. отд-ние, 1990. 421 с.

27. Любименко В.Н. К вопросу о физиологической характеристике световых и теневых листьев//Изб. тр. Киев, 1963. Т. 1. С. 194-202.

28. Любименко В.Н. Новые исследования об ассимиляции светолюбивых и теневыносливых пород//Лесной журн. 1908. №2. С. 149-185.

29. Мазина С.Е., Сокольская C.B., Горяева О.В., Баштанова У.Б. Исследование ультраструктуры хлоропластов замыкающих клеток устьиц бесхлорофильного мутанта Pisum sativum L. XL-18 // Вестник Башкирского Университета. 2001. №2. С.61-63.

30. Макашарипова К.А,, Зеленский М.И. Теневыносливость пшениц различной видовой и экологической принадлежности// Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. Т.72. №2. 1982. С.77-83.

31. Малкина КС., Цельникер Ю.Л., Якшина A.M. Фотосинтез и дыхание подроста. Изд.Наука. М.,1970. 180 с.

32. Маслова Т.Г., Попова И.А,, Корнюшенко Г.А., Королева О.Я. Развитие представлений о функциях виолаксантинового цикла в фотосинтезе// Физиология растений. 1996. Т.43. №3. С. 437-449.

33. Мокроносов А.Т. Онтогенетический аспект фотосинтеза. М.: Наука, 1981. 196 с. Мокроносов А.Т. Фотосинтетическая функция и целостность растительного организма.1. Л/f. ЮО „1*1. 1ШЯ, I yuj. Г W/.

34. Мокроносов А.Т., Багаутдинова Р.Н. Компенсаторные явления в регуляции фотосинтеза // Зап. Свердлов, отд-ния ВБО. Свердловск. 1970. № 5. С.68-76.

35. Мокроносов А.Т., Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Фотосинтез. Физиолого-экологические и биохимические аспекты. М: Издательский центр «Академия», под ред. И.П. Ермакова. 2006. 448 с.

36. Ничипорович A.A. Хлорофилл и фотосинтетическая продуктивность растений// Хлорофилл. Минск: Наука и техника. 1974. С. 49-62.

37. Новиков В.А., Филлипов A.B. Критический период в отношении к интенсивности света у яровой пшеницы//Докл. АН СССР. 1950. Т. 72. №2. С. 405-408.

38. Пиневич A.B., Аверина С.Г. Оксигенная фототрофия: Руководство по эволюционной клеточной биологии. СПб: Изд-во С.-Петерб. ун-та. 2002. 236 с.

39. Полевой В.В., Саламатова Т.С. Физиология роста и развития растений. Д. 1991. 240 с.

40. Попова И.А. Разработка и применение метода хроматографии на бумаге для исследования свойств и физиологической роли пигментов пластид. Диссертация на соискание степени кандидата биологических наук. JI. 1964.

41. Попова И.А., Маслова Т.Г., Попова О.Ф Особенности пигментного аппарата растений различных ботанико-географических зон. Сб. Эколого-физиологические исследования фотосинтеза и дыхания растений. JL: Наука, 1989. 187 с.

42. Попова H.A., Маслова Т.Г., Попова О.Ф., Мирославова Е.А., Царькова В.А. Особенности фотосинтетического аппарата Крапивы двудомной, произрастающей в разных световых условиях// Физиология растений. 1982. Т.29. № 6. С. 1102-1108.

43. Попова И.А., Рыжова Е.Ф. Временная зависимость изменений содержания каротиноидов в листьях гортензии при различной интенсивности света// Физиология растений. 1972. Т.19. №2. С. 244-250.

44. Попова И.А., Рыжова Е.Ф., Сапожников Д.И. Некоторые особенности реакции дезэпоксидации виолаксантина//ДАН СССР. 1971. Т.201. №2. С.494-496.

45. Рубин А. Б., Кренделева Т. Е. Регуляция первичных процессов фотосинтеза // Успехи биологической химии. 2003. Т. 43. С. 225 266.

46. Рубин Б.А., Гавриленко В.Ф. Биохимия и физиология фотосинтеза. Учебное пособие. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1977. 326 с.

47. Савич В.А. Психрометрические таблицы. Гидрометеорологическое изд-во. JL: 1957. Гимиз. 252 с.

48. Сапожников Д.И. Пигменты пластид зелёных растений и методика их исследований. Под. ред. Д.И. Сапожников. М.; Л., 1964. 113 с.

49. Сапожников Д.И., Габр М.А,, Маслова Т.Г. О положении светового порога реакции дезэпоксидации в листьях светолюбивых и теневыносливых растений// Ботанический журнал. 1973. Т. 58. №8. С. 1205-1209.

50. Сапожников Д.И., Эйделъман З.М., Бажанова Н.В., Маслова Т.Г. и Попова О.Ф. К вопросу об участии каротиноидов в процессе фотосинтеза// Тр. Бот. ин-та АН СССР, сер. IV. Вып. 15. 1962. С. 43-52.

51. Сахарова О.В. Определение пигментов в пластидах зелёных растений// Методы комплексного изучения фотосинтеза (методический сборник). Приложение к XI тому Трудов института. Под. ред. О.Д. Быкова. Л.: 1969.

52. Семененко В.Е. Механизмы эндогенной регуляции фотосинтеза и адаптивные свойства хлоропласта. В кн. Физиология фотосинтеза. М.: «Наука». Под ред. A.A. Ничипорович. 1982. С. 164-187.

53. Третьяков Н.Н., Карнаухова Т.В., Паничкин JI.A. и др. Практикум по физиологии растений. 3-е изд.-е. М.: Агропромиздат, 1990. 271 с.

54. Тютерева Е.В., Войцеховская О.В. Реакции лишенного хлорофилла Ь мутанта ячменя chlorina 3613 на пролонгированное снижение освещенности. 1. Динамика содержания хлорофиллов, рост и продуктивность // Физиология растений. 2011. Т. 58. № 1. С. 3-11.

55. Тютерева Е.В., Войцеховская О.В. Реакции лишенного хлорофилла Ъ мутанта ячменя chlorina 3613 на пролонгированное снижение освещенности. 2. Динамика каротиноидов в хлоропластах листьев // Физиология растений. 2011. Т. 58. № 1. С. 186 -194.

56. УиклиБ. Электронная микроскопия для начинающих. М.: Мир. 1975. 324 с.

57. Устенко Г.П. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах как основа формирования высоких урожаев. В кн.: Фотосинтез и вопросы продуктивности растений. М. 1973. С. 37-70.

58. Хит О. Фотосинтез (Физиологические аспекты). М.:Мир. 1972. Пер. с англ. Под. Ред. Белла Л.Н. 314 с.

59. Хроматография на бумаге. Под ред. И.М. Хайса, К. Мацека. Пер. с чеш. Б.М. Вольфсона и др. М. ; Изд-во иностр. лит., 1962. 851 с.

60. Целъникер Ю.А. Адаптация лесных растений к затенению// Бот. журн. 1968. т. 53. № 10. С. 1478-1491.

61. Цельникер Ю.Л. Физиологические основы теневыносливости растений. М.: Наука. 1978.211 с.

62. Целъникер Ю.Л., Осипова О.П., Николаева М.И. Физиологические аспекты адаптации листьев к условиям освещения // В кн. Физиология фотосинтеза. М.: Наука, 1982. С. 187-203.

63. Шлык А.А. О спектрофотометрическом определении хлорофиллов а и Ы/ Биохимия. 1968. Т. 33. №2. С. 275-285.

64. Шульгин И.А. Растение и солнце. Л.: Гидрометеоиздат. 1973. 252 с.

65. Adamska I. ELIPs: light-induced stress proteins//Physiol Plant. 1997. Vol. 100. №4. P. 794-805.

66. Allen J.F. Protein-Phosphorylation in Regulation of Photosynthesis. Biochim Biophys Acta. 1992. Vol. 1098. P.275-335.

67. Allen J.F. and Forsberg J. Molecular recognition in thylakoid structure and function// Trends Plant Sci. 2001. Vol. 6. 317-326

68. Allen J.F., Pfannschmidt T. Balancing the two photosystems: photosynthetic electron transfer governs transcription of reaction centre genes in chloroplasts// Philos. Trans. R. Soc. Lond., В Biol. Sci. Vol. 355. 2000. P. 1351-1359.

69. Allen K.D., Duysen M.E. and Staehelin L.A. Biogenesis of thylakoid membranes is controlled by light intensity in the conditional chlorophyll ¿-deficient CD3 mutant of wheat// J. Cell Biol. 1988. Vol. 107. P. 907-919.

70. Anderson J.M. Insights into the consequences of grana stacking of thylakoid membranes in vascular plants: a personal perspective// Australian Journal of Plant Physiology. 1999. Vol. 26.P. 625-639.

71. Anderson J.M. Photoregulation of the composition, function and structure of thylakoid membranes// Annu. Rev. Plant Physiol. 1986. Vol. 37. P. 93-136.

72. Anderson J.M., Aro E-M Grana stacking and protection of photosystem II in thylakoid membranes of higher plant leaves under sustained high irradiance: an hypothesis// Photosynth. Res. 1994. Vol. 41. P. 315-326.

73. Anderson J.M., Chow W.S. and Goodchild D.J. Thylakoid membrane organisation in sun/shade acclimation// Australian Journal of Plant Physiology. 1988. Vol. 15. P. 11-26.

74. Anderson J.M., Osmond C.D. Shade responses: compromises between acclimation and photoinhibition// Photoinhibition. eds. Kyle D.J. 1987. P. 1-38.

75. Andrews J.R., Fryer M.J. and Baker N.R. Consequences of LHC II deficiency for photosynthetic regulation in chlorina mutants of barley// Photosynthesis Research. Vol. 44. №1-2. P. 81-91.

76. Ape! K., Santel H.J., Redlinger T.E., Falk H. The protochlorophyllide holochrome of barley (Hordeum vuigare L.)// Eur J Biocnem. 1980. Vol. 111. P. 251-258.

77. Apel K. and Kloppstech K. The effect of light on the biosynthesis of the light-harvesting chlorophyll alb protein// Planta. 1980. Vol. 150. P. 426-430.

78. Apel P. Photosynthesemessungen an Chlorophyllmutanten von Gerste (Lichtkurven, «Lightatmung», Starklichtemfindlichkeit)// Stud, biophys. 1967. Vol. 5. P. 105 110.

79. Arnon D. Copper enzymes in isolated chloroplasts: polyphenolixdase in. Beta vulgarisII Plant Physiology. 1949. Vol. 24. P.l- 15.

80. Bader K.P. and Abdel-Basset R. Bioenergetic aspects of photosynthetic gas exchange and respiratory processes in algae and plants// Handbook of Plant and Crop Physiology. Ed. Mohammad Pessarakli. 2002. P. 299-327.

81. Bailey S., Walters R. G., Jansson S. & Horton P. Acclimation of Arabidopsis thaliana to the light environment: the existence of separate low light and high light responses// Planta. 2001. Vol. 213. P. 794-801.

82. Bailey S., Walters R.G., Jansson S., Horton P. Acclimation of Arabidopsis thaliana to the light environment: the existence of separate low light and high light response// Planta. Vol. 213. P. 794-801.

83. Ballotari M., Dall'Osto L., Morosinotto T. and Bassi R. Contrasting behavior of higher plant photosystem I and II antenna systems during acclimation// The Journal of Biological Chemistry. 2007. Vol. 282. № 12. P. 8947-8958.

84. Barber J. Surface electrical charges and protein phosphorylation// In Photosynthesis I1L L. A. Staehelin, and C. J. Arntzen, editors. Encyclopedia of Plant Physiology. 1986. Vol. 19. Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg. P.

85. Baroli I. and Melis A. Photoinhibitory damage is modulated by the rate of photosynthesis and by the photosystem II light-harvesting chlorophyll antenna size// Planta. 1998. Vol. 205. P. 288-296.

86. Bassi R. and Caffarri S. Lhc proteins and the regulation of photosynthetic light harvesting function by xanthophylls// Photosynth. Res. 2000. Vol. 64. P. 243-256

87. Bassi R., Hinz U., Barbato R. The role of the light harvesting-complex and photosystem II in thylakoid stacking in the chlorina-fl barley mutant// Carlsberg Res. Commun. 1985. Vol. 50 P. 347-367.

88. Bassi R., Pineau B., Dainese P. and Marquardt J. Carotenoid-binding proteins of photosystem II//European Journal of Biochemistry. 1993. Vol. 100. №4. P. 297-303.

89. Beale S. I. Enzymes of chlorophyll biosynthesis// Photosynth Res. 1999. Vol. 60. P. 43-73.

90. Bellemare G., Bartlett S.G., Chua N.H. Biosynthesis of chlorophyll «/¿-binding polypeptides in wild type and the chlorina f2 mutant of barley// J Biol Chem. 1982. Vol. 257. P. 7762-7767.

91. Ben-Shem A., Frolow F. Crystal structure of plant photosystem I// Nature. 2003. Vol. 426. P. 630-635.

92. Beranek V. Dynaniika odnozovam jarni psenice-ounozovani, redukce ounozi a prouukiivni hustota porostu// Rostlina Vyroba. 1981. Vol. 27. №.4. P. 403-411.

93. Bhalla P. & Bennett J. Chloroplast phosphoproteins: 496 phosphorylation of a 12 kDa stromal protein by the redox controlled kinase of thylakoid membranes// Arch. Biochem. Biophys. 1987. Vol. 252. P. 97-104.

94. Bilger W., Fisahn J., Brummet W., Kossmann J., Willmitzer L. Violaxanthin cycle pigment contents in potato and tobacco plants with genetically reduced photosynthetic capacity// Plant Physiology. 1995. Vol. 108. P. 1479-1486.

95. Biswal U.C., Biswal B. and Raval M.K. Chloroplast biogenesis from proplastid to gerontoplast// Dordrecht, Kluwer Academic Publisher, 2003. 243 p.

96. Black M.T., Brearley T.H., Horton P. Heterogeneity in chloroplast photosystem II// Photosynth Res. 1986. Vol. 8. P. 193-207.

97. Blackman G.E., Black G.N. Physiological and ecological studies in the analysis of plant enviroment. XII. The role of the light factor in limiting growth// Ann. Bot. N.S.,. 1959. Vol.23. №89. P.51-63.

98. Boardman N.K. and Thome S.W. Sensitive fluorescence method for determination of chlorophyll al chlorophyll b ratios// Biochim Biophys Acta. 1971. Vol. 253. P. 222-231.

99. Bossmann B., Grimme L.H., Knoetzel J. Protease-stable integration of Lhcbl into thylakoid membranes is dependent on chlorophyll b in allelic chlorina-f2 mutants of barley (Hordeum vulgare L.)// Planta.1999. Vol. 207. P. 551-558.

100. Bossmann B., Knoetzel J., Jansson S. Screening of chlorina mutants of barley (Hordeum vulgare L.) with antibodies against light-harvesting proteins of PSI and PSII: absence of specific antenna proteins// Photosynth. Res. 1997. Vol. 52. P. 127-136.

101. Bukhov N.G. and Dzhibladze T.G. The effect of high temperatures on the photosynthetic activity of intact barley leaves at low and high irradiance// Russian Journal of Plant Physiology. Vol. 49. №3. P. 332-335.

102. Buratti S., Pellegrini N. Brenna O.V., Mannino S. Rapid electrochemical method for the evaluation of the antioxidant power of some lipophilic food extracts// J. Agric. Food Chem. 2001. Vol. 49. №11. P. 5136-5141.

103. Caffarri S., R. Croce, Breton J. andBassi R. The major antenna complex of photosystem ii has a xanthophyll binding site not involved in light harvesting// The journal of biological chemistry. 2001. Vol. 276, No. 38. P. 35924-35933.

104. Casteljranco P.A., Beale S.I. Chlorophyll biosynthesis: recent advance and areas of current interest//Ann. Rev. Plant Physiol. 1983. Vol.34, P.241-278.

105. Chabot B.F. and Chabot J.F. Effects of light and temperature on leaf anatomy and photosynthesis in Fragaria vescall Oecologia. 1977. Vol. 26. P. 363-377.

106. Chow W. S., Kim E.-H., Horton P. and Anderson J.M. Granal stacking of thylakoid membranes in higher plant chloroplasts: the physicochemical forces at work and the functional consequences that ensue// Photochem Photobiol Sci. 2005. Vol. 4. P. 1081-1090.

107. Chow W.S., Melis A., Anderson J.M. Adjustments of photosystem stoichiometry in chloroplasts improve the quantum efficiency of photosynthesis// Proc Natl Acad Sci. USA. 1990. Vol. 87. P. 7502-7506.

108. Chow W.S., Quain L., Goodchild D.J. & Anderson J.M. Photosynthetic acclimation of Alocasia macrorrhiza (L.) G. Don to growth irradiance: function and composition of chloroplasts// Australian Journal of Plant Physiology .1988. Vol. 15. P. 107-122.

109. Cleland R.E. and Melis A. Probing the events of photoinhition by altering electon-transport activity and light-harvesting capasity in chloroplast thylakoids// Plant Cell Environ. 1987. Vol. 10. P. 747-752.

110. Croce R., Morosinotto T., Castelletti S., Breton J. and Bassi R. The Lhca antenna complexes of higher plants photosystem I. Biochim Biophys Acta. 2002. Vol. 1556. P. 29-40.

111. Croce R., Weiss S. and Bassi R. Carotenoid-binding sites of the major light-harvesting complex II of higher plants// Biol. Chem. 1999. Vol. 296. P. 13-23.

112. Dall'Osto L., Caffarri S., Bassi R. A mechanism of nonphotochemical energy dissipation, independent from PsbS, revealed by a conformational change in the antenna protein CP26// The Plant cell. 2005. Vol. 17. №4. P. 1217-32.

113. Dall'Osto L., Fiore A., Cazzaniga S., Giuliano G., Bassi R. Different roles of alpha- and beta-branch xanthophylls in photosystem assembly and photoprotection// The Journal of biological chemistry. 2007. Vol. 282. №48. P. 35056-35068.

114. De la Torre W.R. and Burkey K.O. Acclimation of barley to changes in light intensity: chlorophyll organizationII Photosynthesis research. 1990. Vol. 24. P. 117-125.

115. Dekker J.P., Boekema E.J. Supramolecular organization of thylakoid membrane proteins in green plants// Biochim. Biophys. Acta. 2005. Vol.1706. P. 12-39.

116. Demmig-Adams B. and Adams W. W. Carotenoid composition in sun and shade leaves of plants with different life forms// Plant, Cell and Enviroment. 1992. Vol. 15. P. 411-419.

117. Demmig-Adams B., Gilmore A.M., Adams W. W. III. In vivo functions of carotenoids in higher plants.// FASEB J. 1996. Vol. 10. P. 403-412.

118. Demmig-Adams, B. & Adams, W. W. Photoprotection and other responses of plants to high light stress// Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1992. Vol. 43. P. 599-626.

119. Dreyfuss B.W., Thornber J.P. Assembly of the lightharvesting complexes (LHCs) of photosystem 11. Monomeric LHCIIb complexes are intermediates in the formation of oligomeric LHCIIb complexes// Plant Physiol. 1994. Vol. 106. p. 829-839.

120. Durnford D.G., Falkowski P.G. Chloroplast redox regulation of nuclear gene transcription during photoacclimation// Photosynth Res. 1997. Vol. 53. P. 229-241.

121. Eggink L. L., Park H. and Hoober J. K. The role of chlorophyll b in photosynthesis: hypothesis// BMC Plant Biology. 2001. Vol. 1. №2. P.450-465.

122. Eckhardt1 U., Grimm B. and Hoertensteiner S. Recent advances in chlorophyll biosynthesis and breakdown in higher plants// Plant Molecular Biology. Vol. 56. P. 1-14.

123. Esking M. and Akerlund H.-E. Changes in the quantities of violaxanthin de-epoxidase, xanthophylls and ascorbate in spinach upon shift from low to high light// Photosynthesis Research.1998. Vol. 57. P. 41-50.

124. Eskling M., Arvidsson, P.-O. and Akerlund, H.-E. The xanthophyll cycle, its regulation and components//Physiol. Plant. 1997. Vol. 100,. P. 806-816.

125. Escoubas J.-M., Lomas M., LaRoche J., Falkowski P.G. Light intensity regulation of cab gene transcription is signaled by the redox state of the plastoquinone pool// Proc Natl Acad Sei USA. 1995. Vol. 92. P.10237-10241.

126. Espineda C.E., Alicia S.L., Domenica D. and Brusslan J.A. The AtCAO gene, encoding chlorophyll a oxygenase, is required for chlorophyll bll Proc. Natl. Acad. Sei. USA Plant Biology.1999. Vol. 96. P. 10507-10511.

127. Falbel T.G. and Staehelin L.A. Species-related differences in the electrophoretic behavior of CP 29 and CP 26: an immunochemical analysis// Photosynth Res. 1992. Vol. 34. P. 249-262.

128. Falk S., Bruce D., Huner N.P.A. Photosynthetic performance and fluorescence in relation to antenna size and absorption cross-sections in rye and barely grown under normal and intermittent light conditions// Photosynth. Res. 1994. Vol. 42. P. 145-155.

129. Färber A. and Jahns P. The xanthophyll cycle of higher plants: influence of antenna size and membrane organization// Biochim Biophys Acta. 1998. Vol.1363. P. 47-58.

130. Formaggio E., Cinque G., and Bassi R. Functional architecture of the major light-harvesting complex from higher plants// J. Mol. Biol. 2001. Vol. 314. P. 1157-1166.

131. Gastaldelli M., Canino G., Croce R. and Bassi R. Xanthophyll binding sites of the CP29 (Lhcb4) subunit of higher plant photosystem II investigated by domain swapping and mutation analysis//J. Biol. Chem. 2003. Vol. 278. P.19190-19198.

132. Gilmore A. M. Mechanistic aspects of xanthophyll cycle-dependent photoprotection in higher plant chloroplasts and leaves// Physiol. Planta. 1997. Vol. 99. P. 197-209.

133. Gilmore A.M., Yamamoto H.Y. Resolution of lutein and zeaxanthin using a nonendcapped, lightly carbonloaded C18 high-performance liquid chromatographic column// J. Chromatogr. 1991. Vol. 543. P. 137-145.

134. Goodchild D. J., Highkin H. R. & Boardman N. K. The fine structure of chloroplasts in a barley mutant lacking chlorophyll bll Exp. Cell Res. 1966. Vol. 43. P. 684-688.

135. Goss R., Richter M., Wild A. Pigment composition of the PS II pigment protein complexes purified by anion exchange chromatography. Identification of xanthophyll binding proteins//J Plant Physiol. 1997. Vol. 151. P. 115.

136. Green B.R. & Kühlbrandt W. Sequence conservation of light-harvesting and stress-response proteins in relation to the three-dimensional molecular structure of LHCII// Photosynth. Res. 1995. Vol.44. P.139-148.

137. Grossman A.R., Bhaya D., Apt K.E., andKehoe D.M. Light-harvesting complexes in oxygenic photosynthesis: Diversity, control, and evolution//Annu. Rev. Genet. 1995. Vol. 29. P .231-288.

138. Grumbach K. New aspects about the xanthophyll-cycle of higher plants. In: Struct., Funct. and Metabolism Plant Lipids. Proc. 6 Int. Symp. Neuchatel.1984. Amsterdam. 1984. P. 259-262.

139. Habash D.Z., Genty B., Baker N.R. The consequences of chlorophyll deficiency for photosynthetic light use efficiency in a single nuclear gene mutation of cowpea// Photosynth. Res. 1994. Vol. 42. P. 17-25.

140. Hager A. The reversible, light-induced conversions of xanthophylls in the chloroplast. In: Pigments in Plants. 1980. Fischer. Stuttgart. P. 57-79.

141. Hager A., Meyer-Bertenrath T. Die Isolierung und quantitative bestimmung der Carotinoide und chlorophylle von blättern, algen und isolierten chloroplasten mit hilde dünnschichtchromatographischer methoden// Planta. 1966. Vol. 69. P. 198-217.

142. Harrison M.A. and Melis A. Organization and stability of polypeptides associated with the chlorophyll a-b light-harvesting complex of photosystem-II// Plant Cell Physiol. 1992. Vol. 33. P. 627-637.

143. Härtel H., Lokstein H., Grimm B., Rank B. Kinetic studies on the xanthophyll cycle in barley leaves (Influence of antenna size and relations to nonphotochemical chlorophyll fluorescence quenching)// Plant Physiol. 1996. Vol. 110. №2. P. 471-482.

144. Harvaux M., Tardy F. Thermostability and photostability of photosystem II in leaves of the Chlorina-fl barley mutant deficient in light-harvesting chlorophyll a/b protein complexes// Plant Physiol. 1997. Vol. 113 P. 913-923.

145. Havaux, M., and Niyogi, K. K. The violaxanthin cycle protects plants from photooxidative damage by more than one mechanism// Proc. Natl. Acad. Sei. U. S. A. 1999. Vol. 96. P. 8762 8767.

146. Havaux M., Dal I 'Osto L., Cuine S., Giuliano G., and Bassi R. The effect of zeaxanthin as the only xanthophyll on the structure and function of the photosynthetic apparatus in Arabidopsis thalianall J. Biol. Chem. 2004. Vol. 279. P. 13878-13888.

147. Hendry G.A.F., Houghton J.D., Brown S.B. The degradation of chlorophyll a biological enigma//New Phytol. 1987. Vol. 107. P. 255-302.

148. Hiller, R.G., Raison, J.K. The fluidity of chloroplast thylakoid membranes and their constitutive lipids. A comparative study by ESR// Biochim. Biophys. Acta. 1980.Vol. 599. P. 63 72.

149. Holt N.E., Zigmantas D., Valkunas L., Li X.-P., Niyogi K.K., Fleming G. Carotenoid Cation Formation and the Regulation of Photosynthetic Light Harvesting. Science. 2005. Vol. 307. P. 433—436.

150. Hoober J.K. and Eggink L.L. A potential role of chlorophylls b and c in assembly of light-harvesting complexes//FEBS. 2001. Vol. 489.P. 1-3.

151. Hoober J.K., Eggink L.L. Assembly of light-harvesting complex II and biogenesis of thylakoid membranes in chloroplasts// Photosynth Res. 1999. Vol. 61. P. 197-215.

152. Hoober J.K., Laura L. Eggink M.C. Chlorophylls, ligands and assembly of light-harvesting complexes in chloroplasts// Photosynth Res. 2007. Vol. 94. P. 387-400.

153. Horton P. and Ruban A. Molecular design of the photosystem II lightharvesting antenna: photosynthesis and photoprotection// J Exp Bot. 2005. Vol. 56. P. 365-373.

154. Horton P., Ruban A.V., Walters R.G. Regulation of light harvesting in green plants// Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1996. Vol. 47. P. 55-84.

155. Jahns P. The Xanthophyll cycle in intermittent light grown pea plants: possible functions of chlorophyll alb binding proteins. Plant Physiol. 1995. Vol. 108. P. 149-156.

156. Jansson S. A guide to the Lhc genes and their relatives in Arabidopsis// Trends Plant Sei. 1999. Vol. 4. P. 236-240.

157. Jensen P. E., Bassi R., Boekema E.J., Dekker J.P., Jansson S., Leister D., Robinson C., Scheller H. V. Structure, function and regulation of plant photosystem I // Biochim Biophys Acta. 2007. Vol. 1767. P. 335 52.

158. Jiao Y.L., Lau O.S., Deng X.W. Light-regulated transcriptional networks in higher plant// Nat Rev Genet. 2007. Vol. 8. P. 217-230.

159. Kargul J. and Barber J. Photosynthetic acclimation: Structural reorganisation of light harvesting antenna role of redox-dependent phosphorylation of major and minor chlorophyll a/b binding proteins// FEBS Journal. 2008. Vol. 275. P. 1056-1068.

160. Kim J.H., Glick R.E. and Melis A. Dynamics of photosystem stoichiometry adjustment by light quality chloroplasts// Plant Physiol. 1993. Vol. 102. №1. P. 181-190.

161. King J. The chlorophyll d-deficient mutants. In: The genetic basis of plant physiological processes, (ed. by King). Oxford University Press 1991. P.413

162. Knoetzel J., Simpson D.J. Expression and organization of antenna proteins in their light- and temperature-sensitive barley mutant chlorina-104// Planta. 1991. Vol.185. P.l 11-123.

163. Kranner I., Beckett R.P., VarmaA.K. (Eds.) Protocols in lichenology. Culturing, biochemistry and use in biomonitoring. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. New York. 2002. 580 p.

164. Krinsky Norman I. Overwiew of lycopene, carotenoids and desease prevention// Proc Soc Exp Biol Med. 1998. Vol. 218. №2. P. 95-97.

165. Krinsky Norman /., Yeum K.-J. Carotenoid-radical interactions// Biochem and Biophys Research Communication. 2003. Vol.305. №3. P. 754-760.

166. Krishna K. Niyogi, Arthur R. Grossman, and Bjdrkman O. Arabidopsis mutants define a central role for the xanthophyll cycle in the regulation of photosynthetic energy conversion// The Plant Cell. Vol. 10. P.l 121-1134.

167. Krol M., Spangfort M.D., Huner N.P.A., Oquist G., Gustafsson P., Jansson S. Chlorophyll a/b-binding proteins, pigment conversion, and early light-induced proteins in chlorophyll ¿-less barley mutant// Plant Physiol. 1995. Vol. 107. P. 873-883.

168. Krupa Z, Huner N.P.A., Williams J.P., Maissan E. and James D.R. Development at cold-hardening temperatures// Plant Physiol. 1987. Vol. 84. P. 19-24.

169. Kuhlbrandt W., Wang D.N. and Fujiyoshi Y. Atomic model of plant light-harvesting complex by electron crystallography//Nature. 1994. Vol. 367. P.614-621.

170. KuttkatA., Grimm R., Paulsen H. Light-harvesting chlorophyll a/b-binding protein inserted into isolated thylakoids binds pigments and is assembled into trimeric light-harvesting complex// Plant Physiol. 1995.Vol. 109. P. 1267-1276.

171. Machold O., Meister A., Sagromsky H., Hoyer-Hansen G. and Wettstein D. Composition of photosynthetic membranes of wild-type barley and chlorophyll ¿-less mutants// Photosynthetica. 1977. Vol. 11. №2. P. 240-245.

172. Masuda T. and Fujita Y. Regulation and evolution of chlorophyll metabolism// Photochem. Photobiol. Sci. 2008. Vol. 7. P. 1131-1149.

173. Maxwell K., Marrison J.L., Leech R.M., Griffiths H. & Horton P. Chloroplast acclimation in leaves of Guzmania monostachia. response to high light. Plant Physiology. 1999. Vol. 121. P. 89-95.

174. Meister A., Maslova T.G. Die Bestimming der licht-induzierten Absorption-sanderungen in blanen spertralberich durch messung der 2 Ableitung der Extinktion// Photosynthetica. 1968. Vol. 2. №4. P. 261-267.

175. Melis A. Dynamics of photosynthetic membrane composition// BBA. 1991. Vol. 1058. №2. P. 87-106.

176. Melis A., Anderson J.M. Structural and functional organization of the photosystems in spinach chloroplasts: antenna size, relative electron transport capacity, and chlorophyll composition// Biochim Biophys Acta. 1983. Vol. 724. P. 473-484.

177. Meskauskiene R., Nater, M., Goslings, D., Kessler, F., op den Camp R, andApelK. FLU: A negative regulator of chlorophyll biosynthesis in Arabidopsis thaliana// Proc. Natl. Acad. Sci. 2001. vol. 98. P. 12826-12831.

178. Moulin M. and Smith A.G. Regulation of tetrapyrrole biosynthesis in higher plants// Biochemical Society Transactions. 2005. Vol. 33. P. 737-742.

179. Moya I. Silvestri M.,.Vallon O., Cinque G. and Bassi R. Time resolved fluorescence analysis of the photosystem II antenna proteins in detergent micelles and liposomes. Biochemistry. 2001. Vol. 40. P. 12552- 12561.

180. Munne-Bosch S., Alegre L. Changes in carotenoids, tocopherols and diterpenes during drought and recovery, and the biological significance of chlorophyll loss in Rosmarinus officinalis plants// Planta. 2000. Vol. 210. P. 925-931.

181. Murchie E. H., S. Hubbart, S. Peng and P. Horton Acclimation of photosynthesis to high irradiance in rice: gene expression and interactions with leaf development// Journal of Experimental Botany. 2005. Vol. 56. №. 411. P. 449-460.

182. Murchie E.H. and Horton P. Acclimation of photosynthesis to irradiance and spectral quality in British plant species: chlorophyll content, photosynthetic capacity and habitat preference// Plant Cell Enviroment. 1997. Vol. 20. №3. P. 438-448.

183. Murray D.L. and Kohorn B.D. Chloroplasts of Arabidopsis thaliana homozygous for the ch-1 locus lack chlorophyll b, lack stable LHCPII and have stacked thylakoids// Plant Mol. Biol. 1991. Vol. 16. P. 71-79.

184. Nakagawara E., Sakuraba Y., Yamasato A., Tanaka R. and Tanaka A. Clp protease controls chlorophyll b synthesis by regulating the level of chlorophyllide a oxygenase// Plant J. 2007. Vol. 49. P. 800-809.

185. Nelson D.L. and Cox M.M. Lehninger Principles of Biochemistry. 4th edition, 2004. 1119 p.

186. Nilan R.A. The cytology and genetics of barley. 1951-1962.// Research studies. Monographic supplement no.3. Washington State University. 1964. Vol. 32. №1. 278 p.

187. Nilsson-Ehle H. Ueber freie Kombination und Koppelung verschiedener Chlorophyllerbeinheiten bei Gerste//Hereditas 1922. Vol. 3. P. 191 199.

188. Niyogi K.K., Grossman A.R. & Bjorkman O. Arabidopsis mutants define a central role for the xanthophyll cycle in the regulation of photosynthetic energy conversion/7 The Plant Cell 1998. Vol. 10. P.l 121-1134.

189. Nussberger S., Dorr K., Wang D.N. and Kuhlbrandt W. Lipid-protein interactions in crystals of plant light-harvesting complex//J Mol Biol. 1993. Vol. 234. P. 347.

190. Ohtsuka T., Ito H., and Tanaka A. Conversion of chlorophyll b to chlorophyll a and the assembly of chlorophyll with apoproteins by isolated chloroplasts// Plant Physiol. 1997. Vol. 113. P. 137-147.

191. Oquist G., Anderson J.M., McCaffery S. & Chow W.S. Mechanistic differences in photoinhibition of sun and shade plants// Planta. 1992. Vol. 188. P. 422-^31.

192. Oster U., Tanaka R., Tanaka A., Ruedigger W. Cloning and functional expression of the gene encoding the key enzyme for chlorophyll b biosynthesis CAO from Arabidopsis thaliana// Plant J. 2000. Vol. 21. P. 305-310.

193. Papenbrock J., Grimm B. Regulatory network of tetrapyrrole biosynthesis studies of intracellular signalling involved in metabolic and developmental control of plastids// Planta. 2001. 213. P. 667-681.

194. Park H., Eggink L.L., Roberson R.W. and Hoober J.K. Transfer of proteins from the chloroplast to vacuoles in Chlamydomonas reinhardtii (Chlorophyta): a pathway for degradation// J. Phycology. 1999. Vol. 35. P. 528-538.

195. Paulsen H., Finkenzeller B. and Kuhlein N. Pigments induce folding of light-harvesting chlorophyll a/b-binding protein// Eur. J. Biochem. 1993. Vol. 215. P. 809-816.

196. Peter G.F., Thornber G.P. Biochemical composition and organization of higher plant photosystem II light-harvesting pigment-proteins // J. Biol. Chem. 1991. V.266. P. 16745-16754.

197. Pfundel E. and Bilger W. Regulation and possible function of the violaxanthin cycle// Photosynth Res. 1994. Vol. 42. P. 89-109.

198. Phillip D., Molnar P., Toth G. and Young A.J. Light-induced formation of 13-cis violaxanthin in leaves of Hordeum vulgare!I J. Photochem. Photobiol. B.: Biol. 1999. Vol. 49. P. 89-95.

199. Pintea A., Bele C., Andrei S., Socaciu C. HPLC analysis of carotenoids in four varieties of Calendula officinalis L. flowers// Acta Biologica Szegediensis. 2003. Vol.47. P. 37-40.

200. Plumley F.G., Schmidt G.W. Reconstitution of chlorophyll alb light harvesting complexes: xanthophyll-dependent assembly and energy transfer// Proc Natl Acad Sci USA. 1987.Vol. 84. P. 146-150.

201. Pogson B.J., Nijogy K.K., Bjdrkman O., Delia Penna D. Altered xanthophyll compositions adversely affect chlorophyll accumulation and nonphotochemical quenching in Arabidopsis mutants// Proc. nat. Acad. Sci. USA. 1998. Vol. 95. P. 13324-13329.

202. Polivka T., HerekJ.L., Zigmantas D., Akerlund H.-E., Sundstrom V. Direct observation of the (forbidden) SI state in carotenoids//bProc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999. Vol. 96 P. 4914.

203. Polle J.E.W., Benemann J.R., Tanaka A. and Melis A. Photosynthetic apparatus organization and function in the wild type and a chlorophyll ¿-less mutant of Chlamydomonas reinhardtii. Dependence on carbon source// Planta. 2000. Vol. 211. P. 335-344.

204. Preiss S., Thornber J.P. Stability of the apoproteins of light-harvesting complex I and II during biogenesis of thylakoids in the chlorophyll ¿-less barley mutant chlorina fill Plant Physiol. 1995. Vol. 107. P. 709-717.

205. Pursiheimo S., Mulo P., Rintamaki E., Aro E.M. Coregulation of lightharvesting complex II phosphorylation and lhcb mRNA accumulation in winter rye// Plant J. 2001. Vol. 26. P. 317-327.

206. Rudiger W. Biosynthesis of chlorophyll b and the chlorophyll cycle// Photosynth. Res. 2002. Vol.74. P. 187-193.

207. Robertson D. W. Inheritance in barley. II // Genetics 1937. Vol. 22. P. 443 451.

208. Robertson D. W., Wiebe G.A., Immer F.R. A summary of linkage studies in barley// J Am Soc Agric. 1941. P. 47-64.

209. Rosevear M.J., Young A.J. and Johnson G.N. Growth conditions are more important than species origin in determining leaf pigment content of British plant species// Functional Ecology. 2001. Vol. 3. № 15. P. 474-480.

210. RozakP.R., Seiser R.M., Wacholtz W.F. & Wise R.R. Rapid, reversible alterations in spinach thylakoiu appression upon changes in light intensity// Plant, Cell and Environment. 2002. Vol. 25. P.421^429.

211. RubanA. V. Plants in light//Communicative and integrative biology. 2009. Vol.2. №1. P. 50-55.

212. Ruban, A. V., Lee, P. J., Wentworth, M., Young, A. J., and Horton, P. Determination of the Stoichiometry and Strength of Binding of Xanthophylls to the Photosystem II Light Harvesting Complexes // J. Biol. Chem. 1999. Vol. 274. P. 10458 10465.

213. Sagromsky H. Zur physiologischen Bedeutung von Chlorophyll ¿// Biochem. Physiol. Pflanzen. 1974. Vol. 166. P. 95-104.

214. Sanchez R.A. Some observatuions about the effect of light on the leaf shape of Taraxacum officinale L.// Meded. Landbouwhogeschool. Wageningen. 1967.Vol. 67. P. 16.

215. Sandona, D., Croce, R., Pagano, A., Crimi, M., andBassi, R. Higher plants light harvesting proteins. Structure and function as revealed by mutation anaysis of either protein or chromophore moieties// Biochim. Biophys. Acta. 1998. Vol. 1365. P. 207 214.

216. Sapozhnikov D.I. Investigation of the violaxanthic cycle//Pure Appl. Chem. 1973. Vol. 35. P. 47-61.

217. Schurr U., Walter A., Rascher U. (): Functional dynamics of plant growth and photosynthesis -from steady-state to dynamics from homogeneity to heterogeneity. Plant, Cell and Environment. 2006. Vol. 29. P. 340-352.

218. Seemann J.R. and Sharkey T.D. The effect of abscisic acid and other inhibitors on photosynthetic capacity and the biochemistry of C02 assimilation// Plant Physiology. 1987. Vol. 84. P. 696-700.

219. ShlykA.A., Rudoi A.B., Vezitskii A.Yu. Immediate appearance and accumulation of chlorophyll b after a short illumination of etiolated maize seedlings// Photosynthetica. 1970. Vol. 4. P. 68-77.

220. Siefermann D. Uber den Zusammenhang von Xanthophyll-cyclus und Photosynthese bei Lemna gibba L.: Diss. Eberhard-Karls Universität. Tubingen. 1971. 83 s.

221. Siefermann D., Yamamoto H.Y. Light-induced de-epoxidation of violaxanthin in lettuce chloroplasts. IV. The effects of electron-transport conditions on violaxanthin availability// Biochim Biophys Acta. 1975. Vol. 387. P. 149-158.

222. Siefermann-Harms D. Evidence for a heterogenous organization of violaxanthin in thylakoid membranes// Photochem Photobiol 1984. Vol. 40. P. 507-512.

223. Sigrist M., Staehelin L.A. Appearance of type 1,2, and 3 light harvesting complex II and light harvesting complex I proteins during light-induced greening of barley (Hordeum vulgare) etioplasts. Plant Physiol. 1994. Vol. 104. P. 135-145.

224. Silverthorne J., Tobin E.M. Demonstration of transcriptional regulation of specific genes by phytochrome action. Proc Natl Acad Sci USA. 1984. Vol. 81. P. 1112-1116.

225. Simpson D. J. and D. von Wettstein Coordinator's report: Nuclear genes affecting the chloroplast. Stock list of mutants kept at the Carlsberg Laboratory// BGN. 1992. Vol. 21. P. 102-108.

226. Staehelin L. A. and Arntzen C. J. Regulation of chloroplast membrane function: Protein phosphorylation changes the spatial organization of membrane components// J Cell Biol. 1983. Vol. 97. P. 1327-1337.

227. Tanaka A. and Tanaka R. Chlorophyll metabolism// Current Opinion in Plant Biology. 2006. Vol. 4. №9. P. 248-255.

228. Tanaka A., Ito H., Tanaka R., Tanaka N.K., Yoshida K. and Okada K. Chlorophyll a oxygenase (CAO) is involved in chlorophyll b formation from chlorophyll all Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. Vol. 95. P. 12719-12723.

229. Tanaka R. and Tanaka A. Chlorophyll cycle regulates the construction and destruction of the light-harvesting complexes// Biochimica et Biophysica Acta. 2011. Vol. 1807. P. 968-976

230. Tanaka R. and Tanaka A. Chlorophyll b is not just an accessory pigment but a regulator of the photosynthetic antenna// Porphyrins. 2000. Vol. 9. № 1. P. 240-245.

231. Teicher H.B., Moller B.L. and Scheller H.V. Photoinhibition of photosystem I in field-grown barley {Hordeum vulgare L.): induction, recovery and acclimation// Photosynthesis Research. 2000. Vol. 64. P. 53-61.

232. Terashima I. & Takenaka A. Factors determining light response characteristics of leaf photosynthesis. In Current Research in Photosynthesis, (ed. M. Baltscheffsky) Vol. II, pp. 299-306. 1990. Kluwer Academic Publications, Dordrecht.

233. Thayer S.S. and Bjdrkman O. Leaf xanthophyll content and composition in sun and shade determined by HPLC// Photosynthesis Research. 1990. Vol. 23. P. 331-343.

234. Thornber J.P. and Highkin H.R. Composition of the photosynthetic apparatus of normal barley leaves and a mutant lacking chlorophyll bll Eur. J. Biochem. 1974. Vol. 41. P.109-116.

235. Tokutsu R., Teramoto H., Takahashi Y., Ono T.A. and Minagawa J. The light-harvesting complex of Photosystem I in Chlamydomonas reinhardtii: protein composition, gene structures// Nucleic Acids Res 2004. Vol. 22. P. 4673^680.

236. Tokutsu R., Teramoto H., Takahashi Y.,. Ono T.A. and Minagawa J. 2004. The light-harvesting complex of photosystem I in Chlamydomonas reinhardtii: protein composition, gene structures and phylogenic implications// Plant Cell Physiol. Vol. 45. P.138-145.

237. Trissl H. W. & Wilhelm C. Why do thylakoid membranes from higher plants form grana stacks? Trend in Biochemical Science. 1993. Vol. 18. P. 415^119.

238. Turner S. Molecular systematics of oxygenic photosynthetic bacteria// Plant Syst. Evol. 1997. Vol. 11 (Supppl.) P. 13-52.

239. Volger B. Alles dreht sich um die Pflanze II Landwirtschaftliches Zeitschrift. 1980. Vol. 147. №. 30. S. 2046-2052.von Wettstein D., Gough S., Kannangara C.G. Chlorophyll biosynthesis// Plant Cell. 1995. Vol. 7.P. 1039-1057.

240. Walters R.G. Towards an understanding of photosynthetic acclimation// J.Exp.Bot. 2005. Vol. 56. №411. P. 435-447.

241. Walters R.G., Horton P. Acclimation of Arabidopsis thaliana to the light environment: Changes in photosynthetic function// Planta. 1994. Vol. 195. P. 248 256.

242. Wang, W.-S., Pan, Y.-J., Zhao, X.-Q., Dwivedi, D., Zhu, L.-H., Ali, J., Fu, B.-Y. & Li, Z.-K. Drought-induced site-specific DNA methylation and its association with drought tolerance in rice (Oryza sativa L.)// J Exp Bot. 2011. Vol. 62. P. 1951-1960.

243. White M.J. and Green B.R. Polypeptides belonging to each of the three major chlorophyll a+b protein complexes are present in a chlorophyll-6-less barley mutant// Eur. J. Biochem. 1987. Vol. 165. P.531-535.

244. Xu H., Vavilin D. and Vermaas W. Chlorophyll b can serve as the major pigment in functional photosystem II complexes of cyanobacteria// Proc Natl Acad Sei USA. 2001. Vol. 98. P. 1416814173.

245. Yakushevska A.E., Keegstra W., Boekema E.J., Dekker J.P., Andersson J., Jansson S., Ruban A. V., Horton P. The structure of photosystem II in Arabidopsis: localization of the CP26 and CP29 antenna complexes// Biochemistry. 2003. Vol. 42. P. 608-613.

246. Yamamoto H.Y., Chang J,L., Aihara M.S. Light-induced inter-conversion of violaxanthin and zeaxanthin in new Zealand spinach leaf segments// Biochim. Biophys. Acta. 1967. Vol.141. № 2. P. 342-347.

247. Yamasato A., Nagata N., Tanaka R. and TanakaA. The N-terminal domain of chlorophyllide a oxygenase Confers protein instability in response to chlorophyll b accumulation in ArabidopsisH Plant Cell 2005. Vol. 17. P. 1585-1597.

248. Yang C.M., Hsu J.C., Chen Y.R. Light- and temperature-sensitivity of chlorophyll-deficient and virescent mutants// Taiwania. 1993. Vol. 38. P. 49-56.

249. Yano Y., Abe K. and Konishi T. Linkage analysis of the chlorina mutant gene (f2) in barley// Barley Genetics Newsletter. 1991. Vol. 20. P. 68-71.

250. Young A.J., Britton G. Carotenoids and stress// In 'Stress responses in plants: adaptation and acclamation mechanisms'' (Eds. RG Alscher, JR Cummings). Wiley-Liss: New York, USA. 1990. P. 87-112.

Информация о работе

Тютерева, Елена Владимировна
кандидата биологических наук
Санкт-Петербург, 2011
ВАК 03.01.05

Диссертация

Реакция фотосинтетического аппарата chlorina 3613 (Hordeum vulgare L.), лишенного хлорофилла b, на изменение уровня инсоляции - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Реакция фотосинтетического аппарата chlorina 3613 (Hordeum vulgare L.), лишенного хлорофилла b, на изменение уровня инсоляции - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы