Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Регуляторная роль фосфопротеинов в связи с условиями формирования фотоминтетического ...

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Регуляторная роль фосфопротеинов в связи с условиями формирования фотоминтетического ..."

РГ6 од

/ О І..ЛЛ І.;*,.; АКАДЕМІЯ НАУК. УКРАПИ

шоткт фізіологи рослин і геііегшш

Ш правах рукопис1/

йУКОВА Ярослава Срідріхшіз

РЕГУЛЯТОРНА РОЯ> «ОСФОПРСШНІВ І, УШВ ЩРУУЕАННЯ ЇЮТОСИНТЕТОШОЬ

¿•■ТІ ВІД

03.00.12. - Фізіологія рослин

АВЇОРЕФКРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних нзук

П-лп - 1593

Робота виконана у відділі біохіміі фотосинтезу

Інституту фізіологи рослин і генетики АН України

Нчуковмі керівник: доктор біологічних наук, професор

КОЧУБЕЙ С. И

Офіційні опоненти: од, -юр. АН України, доктор хішчию:

наук ЯС НИКОЕ 0.0. доктор біологічних наук, профосор СУЦЬІНА О. Г.

Провідна організація: Кліпськнй дерлавний університет їм. Т. Г. Шевченка ■

Захист йіпйудетьса _______"__________1993 року о __годині

на спеціалізсванноі ечєноі ради Д 015.57.01 в

Іне^рКфізіологіі росле« і генетики МІ України »а адресою: .2ЄЙШ2, Ичів-22, вул. Васильківська 31/17.

З дмсертакісв можна ознайомитися в бібліотеці Інстшуту фізіологи роолчч ) генетики АН Україна

АвтбргФч’эт розіслано ’’____"____________1993 року

В'іоі'иГг секретар сп?г і рали

іга:'д>';!іИ Оіо/’ 'г і’шях иг-.'л;

Р.. а. ТрУХЯЧОТ / /■<?*-/

ЗАГАЛЬНА ХАРАІПЕРЖТіКЛ ГОЗІ-ТП

Актуальність проблеми. В останні десятиліття досягнутий значний прогрес у вивчанні організації фотосинтетичного апарату і механізмів первинних процесів фотосин-тезу. У теперішній тас все бІЛЬЇЗ У5?агіі приділяється ВИБЧЄНІГгО механізіг/ регулювання цих процесів на різних ріитях оргенізєції, Так, тчодзеко •іідк^.тє лв::!і;е перебудоеп кеибраниої системи хворсгиасіір. яке оіз'ліак? з фссфо-риливаимм і дефосфоркявшвам кс^бргнних Ялків, о'»і-икх фізи-ко-хіиічнмй механізм регуляції керзрозподі/./ світдое:::; іпїнтіз між фотосіїстекалн І і 2 (ЇС І і 2.С 2) віщих росхіш. Внаслідок Ді- цього механізму відбувається перерозподіл відносної хідьлОС'Л гиятего вантх у сві'ілзвіЧ стадії молекул АЇФ і ІЩ2, які е педокккгсш про дуктами фотосинтезу.

З'являються повідомлення про механізми регуляції іоїоснктє-тичного апарату на гепеткчнону ріші. Так. у іцойно дослідженої години сав-генів, що кодує біосинтез протеїні з світло-збиральн^х комплексів £С І і ¡0 2, котрі постачають світлову енергію до цих фотооистем, виявлено чутливість експресії до рівня освітленості. Однак, незважаючи на великий інтерес до проблемі регуляції, стану та функціонування фотосинтетичного апарату і дедалі зростаючу’ кількість робіт у цій галузі, дуже багато питань заливаються ие-з’ясованж:;. Зокрема, недостатньо вквчоні процеси фосфорилювання мембраннії:: білків і наслідків цього явїіца, які проявляються у структурних змінах та функціях мембранної системи хлоропластів у рослинах, що вирсцуваяись у несприятливих умовах зовнішнього середовища, Практично неиае повідомлень про особливості фосфорилктшя білків у хлорогшйїтах рослин, які иаіпь відиіни у генетичному апараті.

Мета та завдання дослідження. Мето» роботи було вивчання варіацій регуляторної функції мембранних фосфопротеїнія при моднфіка «іях фотосинтетичного апарату, які викликані нгеприятлігетш умовами вирощування або генетичними особливостями. У зв'язку а цим булі' поставлені слідуючі завдання:

. І, Вивчити мігреціп фосфопротаїнІЕ, їх склад і гіпсмоді» з $С І у хлоропластах рослин гороху, які зростали ап ікидегим рїрі!?і: плрітдєнос'гі і РИЄО«Є>й температуро».

с !г:л<:'.’и ьллпг ; іг.нл осгітлслссті на рьг^ог/адк-чння пігмзнт-?-ї; ків У хлоропластах ¡.'.есоіілу ¡:у‘.;урудои ріовіи інбреддо ліній.

Б.. Влтеновлти езр.с».іозз’азоі мі* структурними перебудовами устосштеткакоро апарату, які р-.ікл«кглі фосфорилпв&иняи кемйрзнних білків хлоропластів, і .варіаціями гхрниовансст: електронного тран-С.чоггу у ПОСЛИ! кукурудзи ДВОХ І.чбреДНїСС ЛІЇІІй.

Н;... \.;чо новизна. Биггаоплено, ЗД при формуванні фотосіштетии-гсгс апарату за умов рпіжзноро рівня освітленості, фосфорилюваннк ¡..-■бранких білків хлоропластів рослім гороху призводить до мігра-пії на кспіч двох популяцій мобільного СЗК 2. а за умов підвищеної ", £.'.!ператури крім НИХ мігруй комплекс Ь'С 2. Бсі щ популяції аСО-иіхоть з антенним пулом ¿С І і приймають участь а перенесенні енергії на її .реакційні центри. Показало, ідо за умов рівної освітленості рівень чегромадшчня СЗК 2 різний в хлоропластах мезофілу :;/курудзи інбредних ліній Iі 7 і П-Б46. Встановлено, що перебудови :/е:«5ршшої системи хлоропластів внаслідок фосфорилювання у рослин інбредних ліній кукурудзи різняться мі«'собою та від рослин гороху &а оптимальних умов вирощування. У лінії П-346 фосфорильованкй пул СЗК 2 асоціюс о антишкм каналом ІС І а флуоресценцією 735 нм, що призводить до підсилення нециклічного електронного транспорту. Асоціація фосфорильованого пулу СЗК 2 у лінії Р .7 відбувається з двома антенними каналами аС І - з флуоресценцією 735 та 720 нм -що супроводжується підсиленням як циклічного, так- і нециклічного електронного транспорту. •

Практичне значення. Одержані результаті! поглиблюють уявлення про регуляторну роль мембранних фосфопротеїнів у рослинах різних видів. Регуляторна функція фосфопротеїнів зумовлена специфікою метаболізму і потребою рослинної клітини в первинних продуктах фотосинтезу за тих чи інших умов вирощування. Наведені дані сприяють подальшому розвитку теорії регуляції фотосинтетичних процесів.

Апробація роботи. Матеріали дисертації були докладені на конференції молодих.вчених "Вклад молодох ученых в интенсификацию сельского хозяйства" (Чабаны, 1991); Міжнародній конференції "Фотосинтез и фотобиотехнология" (Пучино, 1991); конференції молодих гчечих "Актуальные проблемы физиологии растений и генетики" (Киев, 199;); ІУ Українському біохімічному з’їзді (Київ, 1992).

Публтщгї. За темов дчггетоиії опу&гл.озл'а о оог", І ütwiî-клтз другу. '

Структур а роботи. Дисер-г&ція складається із встуї.у, чотарьох розділів, висновків, викладена і:а 154' етсрінках машинсаисиоги тексту, до якого входять £3 малюнлів,/0 таблиць. Список література становить lôO nnu?R. '

ОБ'ЄКТИ ТА НЕГОДІ ДССЛЇ^Ш

В пепяій еорії.експериментів об'єкта}.',1! дсслгдаянгія tíyvn: 12-14-денні гіослкни гороху сорту Чернігівський 190, ідо ьто-цуваЕ^я у грунтовій культурі у кліматичній камері ВКШ-І за слггу:с4іу'і умовами: І -_сеі'.ітленість 9 при температурі +І5°С; ?. - осзт^за-кіоть 30 ^ при температурі -*.?3°С, Віднссна вологість поьгтря с:а-нОЕвда 6í$, фотоперіод 16 год'.ї:!, У другій серії екегкпіоіенті? об’вктамн були 4-х тихиеві роелння кукурудзи; иродуктисча інбредна лінія П-3-îS і малопродуктивна інбрздна. лінія ? 7, Рослини s::ps~ Чували у вегетаційних сосудах, у грунтовій культурі (співаі.цьсЕе::-ня: грунт:торф:пхсок » 1:2:1) у кліі/атітій камері БОТ-1 за умов освітленості 30 і 9 —g і теетературі -t-20°Q¡ фотоперіод стьнобмв їб годин, а також влітку на відкритій площадці (середня т^чперрлу-ра повітря СТ2Н0ЕИЯЯ 25°С, освітлення на 12 год. дня - ПО

Хлоропласти гороіг/ виділяли у середовищі, яке містило ‘

50 :.іі тріздпі ИаШ (рН 7,5), 0,4 М сахарозу і 5 мїЛ MgCl2. У разі ' виділення хлоропластів мезофілу кукурудзи був доданий 0,1% бичачі і) альбумін* Після осадкувеняя хлоропласти були ресуспендоваяі у са-редокіці, яке містило 0,1 !.{ сахарозу,замість 0,4 L1.

' Ї-осфорильваїшя мембранних протеїнів здійснювали за методом Аляена ( Alisa, ¿sai), Хлоропласти підсвічували біяігм ссітлои ін-таксивніста С0-70 %,г.ри температурі 20-22 °С впродова 15 хв. у присутності ZOO мкІГ/іТФ і додаванням 10 !<М НвР, ¡цоб запобігти де-фосфорилюваякя. Контрольні (без AT® і î-’sp) і "фосфорильСЕані" хлоропласти зазнавали фрагментацій 0,3% дигігоніном ("Фотсхимиччскич систем хлоропласте з”, 1975, o.SS). Фрагменти осаджували центрифугуванням у інгерапох 20000?» ІОООООз? 145000g. Парна фракція збз-гегазка'ка $С 2, п д?і другі na <IG І, Хлоропласти або фрагменти $0 Î розподіляла па ПЕК îr мзтодом еязкгрофорезу я пояіакриламїп-н&ну гзлт (ІШГ) (Яяячі, Г?б5К ЕяйКїрофорегрйМй стан?;'ухвали н? гяеіїтпсі-отоі'етрг ДИ (3 Çipvii "£f*úVí»Eji" (ÍX'A) при гсідсо','•■'ув^нні

чэргонии світлої' 575 гм. Поліпептидний аналіз акцій І (ІОООООе) і Z (¡И5СС0Е), ябагачзних на SG І, про родили у буферній системі за методом Лгка'лі (ЬаелаИ, IS70) у градієнті ГЇААГ 14-22$ і в присутності б !.! сечовини.

Сгіглсіи^уковані сигнали П-70С у суспензіях фракцій £С І ви-мірюнрлися при кімнатній температурі на модифікованому спектрофотометрі С5-І0 з константо» регістрацгї 0,35 с. Сигнал окислення П-700 абудауьали насичуючі»! світлом у синій області спзктра, яка виділялася ьабсром світлофільтрів. Часові константи окислення і • тернового відмовлення сигналу П-700 одержано внаслідок представлення відповідної кінетики у полулогарифмічноиу масштабі і апрок-cm-ування її лінійними функція!« (Ко чуй ei! та ін., 1988).

Вимірювання низькотемпературним спектрів флуоресценції та збудження флуоресценції проводились на універсальному спектрофлуо риматричному приладі (Кочубей, 1983), Обчислення другої похідної спектрів збудження проводили на ПЕШ, ,

Швидкості нециклічного електронного транспорту у £С 2 виявляли за допомогою реакції відаовлешя дихлорфоноліндофенолу (ДХ$ІШ) від води, а для $С І по відновленню НАДІ від відновленого ДХФІФ у присутності фередокс.ику і мснурону. Активність циклічного потоку електронів виявляли sä вимірюванням фотофосфорилхшання із фе-иадинметасульфатом в хлоропластах мезофілу кукурудзи. Швидкість реакції виявляли за зменшенням неорганічного фосфату ( Allen,

ГС40),

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ .

$осфорилювання мембранних білків хлоропластів в рослинах гороху,які вирощувалися за несприятливих умов

Під час досліджень було встановлено, що при дигітоніновій фрагментації хлоропластів гороху модна отримати дві фракції часток які мають властивості äC І. Ці фракції, які осаджували при 100 і 145 тис, g, були начвані фракціями І і 2 відповідно. З’ясувалося, що асоціація фосфорильованих мембранній протеїнів СЗК 2 відбувається по різному э К І у фракціях І і 2.

Так, для хлоропластів гороху, який зростав ла умов зниженої4

освітленості (9 +15 °С) б^о встановлено, ао до 5С І у фракцію

м**

І мігрує переважно мобільний пул СЗК 2, а перенесення комплексу бтл'.’ір СС 2 практично відсутнє, Ці дані подані у табл. І.

Зміни підносного вмісту піпканг-білкових комплексів у йракціях 112, які викликані фосфоришванням мембранних білків (горох; *15 °С; 9 Вт/ьд

Співзідношошія площин схут ш дедаигограках Зрахція І фракція 2

контроль * фосфор ф/к контроль ; фссфзр І ф/к

ІЙСР'І -*- ІНС?3/С?1 0.47+0,05 0,75+0,10 1,50 .0,93+0,05 І,5%0,07 2,18

хксп Ч шсгз/сра 3,37+0,13 4,88+0,40 1,44 - -

С21/С$а 6,09+0,30 5,05+0,41 0,64 - 1 -

Є?і/СР1а 2,12+0,07 1,61+0,01 ' 0,75 1,24+0,08 1,91+0,02 1,55

ІЕСГІ/НІСРЗ 0,54*0,14 0,46+0,22 0,86 0,25+0,05 0,27+0,06 ІДО

СР'а І СРІ-коишизкек ОС і-1 в сззітяозйірсльнк!« кошпекссм (СЗЛ) і без нього відповідно; ЦІСРІ1 ЬНСРБ-олІгоиерна тга половерна форми СБ112;

СРг,- аонплеис реакційній пеатріз 5>С2.

- 6 - ' сон;! іис?ї і .Мсгз - ояігомерна те. иономерна форш С311 2 відповідна, значно збільшуються внаслідок фосфорилшвьннк, В зоні СРа, де розташовані білки реакційних центрів £С 2,зміни незначні. При фосглоріливанні спостерігається збільшення іонду СЗІІ 2 г,о відпо- * шекню до комплексів 10 І і дорівнкс 605 для фракції І і Оільи ІССЙ длл Фракції 2. Цз збільшення чт істотніше, що у вихідних, контрольних зразках фонд СЗй 2 був більша/ для фракції І. З цього виходить* ¡5') міграція фосфорильованого СЗК 2 відбувається неоднаково до 5С І. яка міститься у фракція* І і 2,

Оцінку езєзмсдіТ перенесеного до ФС І пулу СЗК 2. проводили са порівнянням співвідношень хл а/в і амплітуд у спектрах збудження при 350 і 680 нм, ідо належать хл а і в відповідно» Асоціація (їіосфорильованого СЗК 2. відбувається з ангеноа Р720 і ефективність перенесеїтя енергії' для цього процесу становить 50$. У фракції 2 асоціація відбувазться з обома антенами Р.’20 і 735, а ефективність складно 70% (табл. 2). Близькі оцінки ефективності асоціації СЗК 2 а ЗО І були одержані також при вимірюванні сигналу П-7С0. Співвідношення ХЛ/Ї1-7С0 характаризуо загальний перетин поглинання, а капі втас окислення ( ^~окйсл^ - ефективніш. У фракції І 55$ фосфори-льовансго СЗК 2, який мігрував до ФС І, взаємодіє з нею, Це значення добре узгоджується із значенням, що одержано за флуоресцентни-уи даними. У фракції 2 налівчас окислення виявився однаковим як для контрольного, так і для фосфорнльованого зразків. Але у той ке час спостерігалося ЗС$ прискорення темпової релаксації (табл. 2)« Це означає, що прискорилося відновлення окисленого 11-700. Тому для 'фракції 2 виявилося важким провести оцінювання ефективного пулу СЯК 2 за кінетичними параметрам и сигналу П-700.

Аналіз пігмент-білків тстск $С І фракції І з контрольних і фосі>орияьованих хлоропластів з рослин гороху, який вирощувався за умов підвищеної температури (-+28°С; ЗО Ц?) показав, що у цю фракцію одночасно з СЗК ?. мігрус значна кількість білків комплексу К 2. Для фракції 2 перенесення останніх не спостерігалося (табл. 2). Асоціація фосфорильованого СКЗ 2 відбувається в обидва крипті 10 І (Р720 і Р735) у фракціях І і 2, причому ефективність аоо’игчі! становить І00£ у фракції 1 і 70$ у фракції 2 (табл. 4). Асоціація «!ттх<гу 4С 2 а 5С І спостерігається за умовами прове-дсш’го доелгрл' тг"ыси в тому разі, коли у фракції І з контрольні' у хдордалгепо кістітс.« незнатна і-тлькість комплексу ЗС 2 і СЗК Алр є тих вкпчденх, ттота в контрольних частках ФС І вже

Та&нїця 2

Зміни спектральних характеристик фракцій І і 2 з хлоропластів рослій гороху (9 Щі +ІЄ°С), які викликані фосфорияюсакням иембраіших білиіз

ПерШ.Ї9Тр : йпакпія Î 1 S-rm ;иіп 2 ■

, иоитргяь ! фосфор . ф/к . НОН'ЛСЛЬ фосфор ф/к

Хя a/t ‘ 5,0+0,4 з,є+о,з 0,64 4,6Г+С,5 3,50+0,4 0,70

E6Sc/%S05‘ 0,44+0,04 0,51+0,04 1,10 ' 0,43+0,СІ 0,49+0,03 1,14

fo/ÍI-700 222+14 311+30 1,40 252+15 326+22 1,25

/оіг.ісл., е 0,47+0,12 0,37+0,04 0,76 0,02+0,1 0,55+0,1 1,05

->~вілн., с • 91+5 90+4 0,99 93+12 65+7 0,69

“^дмчі наведені з в спектром збудження флуоресценції, 50 виміриваявйь в- області 720 нм .

Зміни відносного вмісту пігмент-білковнх комплексів у фракціях І і 2, викликані фосфорилюванням мембранних білків хлоропластів рослин' гороху (-Î-28 °С; ЗО Зт/м7

Співвідношення площин * Фпакпія І Фр акція 2

смуг на денситограмах * контроль • фосфор ; ф/к • контроль * фосфор ф/к

1KCÏ1 + ЬНС?3/СР1 0,21+0,02 0,65+0,26 3,22 0,25+0,01 0,43+0,03 2,72

LHCP1 + ІЛСРЗ/СРа 2,60+0,03 4,5CW,0S 1,72 - - -

С?1/С?а 10,20+1,70 4,90+0,90 0,51 - - -

С?1/СР1а 4,ОСЗД,80 1,80+0,50 0,45 - - -

ілсрі/ьнсрз 0,77+0,03 0,87+0,02 1,12 0,25+0,02 0,37+0,03 1,49

Зміни спектральних характеристик фракцій І і 2 з хлоропластів, рослин гороху (ЗО 2|; +28°С), які викликані фосфорклюванням -м мамбракких білків

Фракція І

$рвкція 2

* контроль * фосфор ‘ • * ф/к • контроль ' фосфор • ф/к

Хл а/в 5,1+0,6 4,2+0,5 0,82' 4,б+о,а 3,6+0,б 0,77

^БО^бЄО ' 0,51+0,04 0,6(>£0,04 1,18 . 0,51+0,05 0,555:0,04 1,14

Хл/П-700 266+35 326+27 1,28 163+14 156+11 1,20

.Гокисл.ЗЕ 2,6*0,4 • 2,0+0,3 0,69 0,7С^0,02 0,71+0,01 1,01

/"відн.к 43+3 ■ 45+5 1,04 33+2 24+2 0,73

х- вимірювання проводились при 5% актинічному світлі.

- 10 - • присутні ссоціюк SC ?. - K¡ І спостарігасться nepsasceretE анїбн-юіх кошяваоіь 5С2-СР 43. Де межа було вііяеиїи за анаяізсц тонкої структури спектрів збудження. Ці слоотере^енкл дозволянь пря-цуетитм, що кожлива міграція на тільки інтегрального коаішаксу 6С 2, алз í. ospaiúse його .часкін, нашізаад, енвеш СР 43, білкл пної, глі ілдоко, фзсфорилюззться. Висновок про 10С% асоціацій СЗК 2 s £С І випливає з даних про зміну співвідаяззнкя хяДІ-700 і кангв-час окислення П-700 (їабл. 4) у фракції І, Але у фракції Я швидкості окислення та відновлення П-700 після фосфорилювання (табл.4) ¡.¡ави таку ж тенденції/, як і у "тіньового” матеріалу тієї ж фракції (табл, 2). Швидкість окислення imite на вмінювалася, проте швед- . кість відновлення прискорювалася майже ка Z4%. Кояиа прилует;:ти, що у ціп фракції при фосфзрііпвввші мігрує один і той аз пул СЗК 2. цо викликне однакові структурні пзребудови у і о куй і реакційних данч'рів.

В робвїі показано, fio частая SO І фракції І і Z відрізшаглсп піглант-бшсойнг! va пояіпзптиджм скидам, як d області бхяків CSÍt 2, чех í білків СЗд І (пал, І). Ца даг підставу, цоб ирішуеуати. що еони екстрагуються s pisíwx ділянок мембранної системі хлоропластів. ііоклішо, вони е ьнвлорсгі qo&w виявлених часток ІС Іс? і ФС І р а гранях і иіаг-рзадах кі даноїдів відповідно,

йосфорилввоннл білків хлоропластів з рослин КУКУРУДЗИ різних інбредних ліній

Показало, що дві інбредні лінії (П—3¿16 і F7) кукурудзи відрізнялися в організації фотосинтетичного апарату за співвідногтн-ням ха о/в (3,4 і 3,0) відповідно і відносний розміром СЗК 2 за різними рівнями освітленості - 9, S0, ПО Щ. Динаміка нагрсивдчвк-ня відносного пулу СЗК 2 при зниженні освітленості Сула також різнена (мал. 2), . .

У лінії П-Я46 збільшення відносного розміру пулу СЗК 2 майдз не відбувається при зниженні рівня освітленості .під ПО до ЗО Ц|, а у лінії Р? це збільшення стансрить біля 35$, При зниженні освітленості від ЗО до 9 лінії П-346 cííosTépiгається-збільшення

відновного розміру і$лу СЗК 2 ¡¡а 3іМ,":^у лінії F7 на І5£, .

Спостереження амін спектр«яьних ??.рвкївркстик. при фзефорилю-ванні мембранних білків показало, що вони í.'-aHa однакові дяя хлоропласті» мезофілу' рослин малопродуктивної яіі'т» F? за c.-r"Дні1!

Кал. І. Елекгрофорзграмі поліпзптидного складу фракції! ЙЛ і ©32 рослин гороху {+15 С; 9 Вг/м3):

1 - фракція 2 (контроль);

2 - Фргжція часток К2 (осадок після 20000 г);

3 - фракшя і (після фосфорилювгишя); .

4 - фракція 1 (контроль); '

б - тркерл фірші ’’АгозгзЬат". (Езлккобритаиія).

- СЗІ{ 2

ЬГая.2. Зміни співвідношення ІЕСІ+ЄК32 в звлєепості від рівня освіт лекосїі в хлоропластах кззо-філу рослин лінії ГІ-346 (с ) і лінії Р7 ( д }.

(ЗО 2| ) і нкаькии (0 ) ріш&м ос ні глейовіі, Дя.я цих варіантів

слсс¥ерігшійоя асоціація СЗК 2 з обома антенаші 2X3 І (Р 720 і 735 ніі) » причому ди другої а них відмічалося збільшення інтенсивності у довгохвильовій області у спекїрі абудазкня флуоресценції, Цз свідчигь про міграцію ие тільки СЗК 2, вла я коьаіяексу £-0 2 (пал, 3).

Мал, 3. Спектри дбуджвиня низькотемпературної йяуо- .

рескзнції, що вимірювались.» області 735 нм (А) і 720 ни (В) контрольних (І) і фосфзпильовадих (2) хаоропдвзїів мззофілу лінії Р? (ЗО Вї.ф ЕЄ°0)

, - №

- ІЗ - .

Дгл хлоропластів рослин лінії Я-346, що вироиугаяися за оя-пжелі-них умов, виявлено асоціацій фосфоргльованого СІСЗ Я тільки Е антеною Р 735 (кал. 4), а при освітленні 9спостерігається сеспіепія СКЗ 2 в два кенали ®3 І,як .і’дія лінії Р 7.' ' "

.. Мад.4. Спектри збудження низькотемпературної флуорес-• ненці і, ио вимірювалися в області 735 нм (А) і

720 т (Б) контрольних (І) і фоефопильованих (2) хлоропластів мезофілу лінії її-346 130 Вт-+ ?.Є°С)

!.;2

Порівняння спектральних змін о хлоропластах кукурудзи, цо викликані фосфоргаювачням мембранних білків виявляє, що вони е відмінними від аналогічних змін хлоропластів гороху. Оскільки ці зміни підбивають різний характер перебудови мембранної системи душ рослин різних видів, то це дозволяє зробити ВИСНОВОК, про генетичну детермінованість цього процесу. - .

, Дослідження змін фотохімічної активності хлоропластів кукурудзи, що обумовлені фосфорилюванням .мембранних білків, дозволили підтвердити раніиа запропоновану гіпотезу про те, що антени ¿С 1 -V 735 і Р 720 - обслуговують різні електронні потони,, нециклішшй і циклічний, відповідно. У випадках, коли збільшувався перенос енергії на антену Р 720 спостерігалося підсилення циклічного транспорту. Аналогічним чином збільшення переносу енергії на антену Р 735 обумовлює збільшення швидкості нециклічного транспорту (табл. біб). .

їа&кцл 5

Вплив (¡осфорилювання СЗК 2 на швидкість ¡.’зцлклічног^ транспорту електронів на рівні 50 І

Об * ЄіГі1 Йв5ід::іеть відновлення НАДЗу~к1/І ШД^ка 1 мг1 хлопоііілу па годину/

дослдаешід ' контроль фосфор : ф/-с

ІЇ-345 5,07^0,33 6,8£чО,С5- І,Г;3

Р 7 3,90+0,03 4,25+0,04 1,09

' ' Таблиці 6 Нкінн активності ічного фотафосфорклювання дьох інбредних ліній кукурудзи 11-346 і Р 7

Об'єкт . дослідження Активність циклічного фотофосфоршшвенкл шкі? фосфору на І мг хлорофілу на годину)

контроль фосфор : &/к

• П-346 39,9+0,4 40,0+0,3 1,00

Р 7 25,5+0,5 40,0+0,4. 1,56

Таким чином фосфорккюваннк мембранних білків в хлоропласти* С3 і С4 рослин (горох і кукурудза), які розрізняються за опзцнфі-кою фотосинтетичного метаболізму, спостерігаються бідмиїїпсті в структурних і функціональняк змінах. Відмінності вияиіявтося і у хлоропластах рослин з однакові»! типом фотосинтетичного ниїаболіз-ьу, аде які підлягали вішіву різних несприятливих умов. Ці-дані да&ть підставу зробити висновок, ¡до фосфсршшвашя мембранних про-ТЄЇНІЕ І ‘порєрооподіл ВІДПОВІДНИХ ПІШЗНТ-бІЛКОБКХ коштпзксів у мембранній сисгемі хлоропластів зумовлює регуляцій спрямованості фотосинтетичного процесу на синтез певних метаболітів, які •необхідні клітині, або у зв'язку з особливостями метаболіяму рослин того чи інеого виду, або для того, щоб рослини одного й тога « виду адаптувалися до різній умов навколишнього еярйдовіпа«

В И С Н О В К 11

1. Перебудови мембранної системи хлоропластів, то виникають ВНАСЛІДОК фОСфОрИЛЮВйНШ МЄМбраННИХ 6ІЛКІТ), CJ'TTBEO залежать від

улсн вирощування. У рослинах гороху, які рослі в jtioeüx зкикє-r.оV гісеіглєності , фоефорилювакня призводило дэ кіграці і тіг.ь-г..< СЗК2, а за умов підміченої тєкпзрзтури - геїн цього спостс— гі голося перенесення білкіи комплексу 55С2 у різному складі.

к. Взаємодія з фосфопрогеїнага гаявляз Існування в мембранах хяо-' f •.'’^íctíd двох талів $С І, які рігчяться за складом палі пептоні .. ; гіо-рі2Но>?у можуть асоціювати э фоефопротеїкгмі.

3. Їі;б2вд«і{продуктивна і малопродуктивна)лінії кукурудзи відріз-¡.'.'-'оттіс.'і га відносите розміром C31Í 2 і характером floro накопичєм-;ш прі зміні освітленості.

4. Перебудови мєлйЗракної системі хлоропластів інбредних ліній кукурудзи при фосфорилюванні відрізняються одна від одної і еід таких для хлоропластів гороху.

5. Антени Р 735 і F 720 зв'язані з нециклічшм і циклічним потока-

пи електронів у ÍC І відповідно. . ■

6. Зміни фотохімічної активності, зумовлені фосфорилюванням мемб-

ранних біляів,різняться для хлоропластів Cg і C¿ рослин, що зрослії за оптимальних умов. ,

Список робіт, опублікованих за тсыоп дисяртації

І. Жукова-Скрштих Я.Ф., Шевченко В.В. Динамика светособиранцего хлорофилл а/в комплекса фотосистемы 2 у растений кукурузы различной продуктивности // Вклад молодух учених в интенсификация сельского хозяйства УССР. Тез. докл. конф. мол. ученых,- Чабаны.-1991.- С.59. . '

2'. Іуїсова-Скрннвдк Я.®., Ситник С.К., Кочубей С.М. Динамика свето-собиращего хлорофилл а/зг протеина^ фотосистемы 2 при затенении растений // Фотосинтез и фотобно-технология. Тез«докл. Междунар. конф,- Пуцино,- 1991,- С.72. '

З, ¡¡Їукг-Бі Я.£, Иамэнение относительного кодичзетеа пишент-бэлко-»и измбраняьіх комшсексов и апопротешэв, вызываемых измекеиия-ии сссецедаости // Акїуальгазе. пройдены физиологии расяг-н:'?. и ганвїнил. їео.дакл, кс;:ф. иол. учекых.- Киев.- 1392.- С„С,

1. 2укоьа Л.®., [«евчзнко Е.В. Изизнания фстосистекы I, вызывайте

' фо^орилцроыишеи мембранных белков хяоропламов из растений гороха, Еырачбншх ьри пэвшзкиоЗ їемпература // Актуальные лрс'блага фвзжгязгк;; растений и генетики. Тез.докл. кок$. моя. учекы.:.- Кйзб. - ISS2.- С. 9.

5. Ко'ГО'іеТ' С.Ы., духова Я.S., Сытгак С.К, Вариации еьетособирао-цего кожлокга хлоропиаетов инбредных линий кукурузы с различном уровне;.! продуктивности // Докл. Акад.паук.“ 1992.- Т.325, Я.-С.202-206. '

о, ’.іануїльська C.B., Цукова-Скрданик ft.S.*0со8лизості ліпідного та яіг:лєнг-6ішсоеого складу двох фракцій часток фстосмстеші і та їл зі.ші внаслідок фозфоршюЕзнля білків у резг.кн гороху ан умов підвщеної температурії // 4 Укр.біохіи. Київ,- 2s2£.-

Ч.З.- C.3S. •

71 Кочубей С.И,, їіукойа Я,Э,, Шевченко В.В. Взшдаодействиэ иоморвн-ішх фоефопротеншп с фотосистемой І с хлоропластах растений гороха, выращенных при поеяиэнкой температуро 11 Біюхі;:*!игї п фязи-6л, культ, расїенкіі.- 1993 ( првііняїа до друку).