Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

РОЛЬ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН В ФОРМИРОВАНИИ СОЛЕУСТОЙЧИВОСТИ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ ЛЮЦЕРНЫ И ЛЮПИНА В УСЛОВИЯХ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ И СИМБИОЗА

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "РОЛЬ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН В ФОРМИРОВАНИИ СОЛЕУСТОЙЧИВОСТИ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ ЛЮЦЕРНЫ И ЛЮПИНА В УСЛОВИЯХ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ И СИМБИОЗА"

\-3W90

На правах рукописи ОЛАМАИ МОХСЕН

РОЛЬ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН В ФОРМИРОВАНИИ СОЛЕУСТОЙЧИВОСТИ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ ЛЮЦЕРНЫ И ЛЮПИНА В УСЛОВИЯХ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ И СИМБИОЗА

Специальности: 03.00.07 — микробиология; 03.00.12 — физиология растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1999

ГУ

П

■т ,ч с

9''

¡*. / ' /' '/ (Н Л Г/7 'V/

Работа выполнена на кафедре микробиология Московском сельскохозяйственной академии им К. А Тимирязева и а лаборатории солевого обмена Института физиологии растений РАН

Научные руководители! доктор биологических наук, про фессор В. К. Шильникова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Г. Ф. Хайлова.

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор М. М. Умаров; кандидат биологических наук, доцент Т. В. Карнаухова.

Ведущая организация—Институт биохимии им. А Н Баха РАН ^

Защита диссертации состоится декабря 1999 г в

г—час. на заседании диссертационного совета К 120 35 06 в Московской сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева

Адрес- 127550, Москва, Тимирязевская ул, 49 Ученый совет МСХА

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА

Приглашаем Вас принять участие в работе совета ил л прислать свой отзыв в двух экземплярах, заверен, 1Ы\ гербо вой печатью, по адресу, указанному выше

Автореферат разослан АЛХ,1999 г

Ученый секретарь

Л. В. Мосина

диссертационного совета — , / у

\ / ь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Все возрастающий спрос на продукты питания и фураж во всем мире заставляет вовлекать в сельскохозяйственное производство малоплодородные земли. Одним из недорогих способов повышения их продуктивности является культивирование на таких землях бобовых растений, симбиозирующих с клубеньковыми бактериями. Однако большая доля малоплодородных земель приходится на засоленные земли. Это, в частности, относится и к почвам Ирана. К сожалению; на таких почвах формирование бобово-ризобиального симбиоза затруднено, а иногда даже вообще не происходит.

Вместе с тем, идея получить дешевую продукцию на таких землях заставляет искать пути повышения солеустойчивости бобово-ризобиальной симбиосистемы. Отсюда возникает необходимость знать механизмы защиты симбиосистемы от высокой солености среды, которыми, возможно, она обладает. . , ,

Известны два основных механизма защиты клетки от повреждающих концентраций ионов в окружающей среде: осморегуляция и ионноегомео-статирование. Ионное гомеостатирование цитоплазмы можно рассматривать как важную стратегию солеустойчивости, сформировавшуюся в процессе эволюции, на клеточном уровне (Балнокин, Строганов, 1985,1989).

Важнейший вклад в регуляцию концентраций ионов в клетке вносит ее плазмалемма. В условиях высокой солености среды она ограничивает поступление ионов из наружной среды в клетку и обеспечивает их активное выведение из клетки за счет использования метаболической энергии.

«Симбиоз бобовых растений с клубеньковыми бактериями - это ско-' рее факультативная, а не облигатная ассоциация, каждый партнер которой может вести самостоятельную жизнь и хорошо для этого приспособлен» (Бауэр, 1988). Следовательно, солеустойчивость симбиотической системы зависит от солеустойчивости каждого ее партнера и, очевидно, может быть не такой, как у симбиотрофных участников, которые создают эту симбио-систему.

Симбиотическая единица клубеньков - симбиосома - отграничивается от цитоплазмы хозяйской Клетки специальной, так называемой перибак-тероидной мембраной (ПБМ). Считается, что ПБМ - производное растительной клетки - ее плазмалеммы (ЫемусотЬ, 1978). Достраивается ПБМ по мере увеличения размеров бактероида с помощью аппарата Гольджи (Генерозова, 1974; Андреева, 1986) и гранулярного эндоплазматического ретикулума (Андреева, 1986). Происхождение ПБМ позволяет предполо-

жить, что она может і

л«», іч ч - защиты от высокой со-

НАУЧН.'-Я- П>'І5.ЛИ0ТЕКА Моск. с 2 . адемии

Инв. (¿¿У— I

лености среды находящегося внутри нее бактероида(ов), что и плазмалем-ма клетки хозяина

Печь и задачи чередования. Целью работы было изучение барьерных свойств ПБМ симбиосом клубеньков люпина и люцерны по отношению к ионам Na и СГ в сравнении с барьерными функциями цитоплазматиче-ских мембран макро- и микросимбионтов. В связи с этим в задачу работы входило.

- оценить барьерные, по отношению к ионам Na\ свойства ПБМ симбиосом клубеньков люпина и люцерны, плазмалеммы хозяйских клеток и цитоплазматической мембраны R mehloti и Br lupim,

- исследовать эффект Na+ на функцию Н+-АТФазы ПБМ в симбиосо-мах, выделенных из клубеньков, различающихся по солеустойчивости растений люпина, люцерны;

- сравнить проницаемости ПБМ для анионов СГ, NO3-, SOJ" у симбиосом, выделенных из клубеньков люпина и люцерны

Научная новизна исаедования. Впервые проведена сравнительная оценка ионной проницаемости плазматических мембран макро- и микропартнеров бобово-рнзобиального симбиоза с ионнои проницаемостью мембраны и их симбиосом

На примере двух симбиосистем. Lupinus luteus - Bradyrhizobium lupim, Medicago sativa - Rhtzobium mehloti сделана попытк i выявить способность ПБМ к ионному гомеостатированию бактероидов Впервые показано, что ПБМ симбиосом характеризуются высокой проницаемостью как для Na+, так и для С1-, независимо от солеустойчивости растения-хозяина и микросимбионта.

Практическая значимость работы. Результаты исследований могут служить теоретической основой для решения практических вопросов, связанных с проблемой выращивания симбиотизирующих бобовых культур в условиях малоплодородных засоленных почв, а также для выяснения механизмов взаимовлияния в системе прокариоты - эукариоты и защитных механизмов системы от засоления

Лпробаиия работы. Результаты работы были доложены на IV-ом съезде Общества физиологов растений России (сентябрь 1999) и на научной конференции молодых ученых ТСХА (июнь, 1999)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 работы Автор выражает нскренюою признательность зав лабораторией солевого обмена, доктору биологических наук Ю В Балнокнну за постоянное внимание и помощь при выполнении данной работы, а также научному сотруднику, кандидату биологических наук Н А Мясоедову

Объекты и методы исследований. В качестве основных объектов исследований были использованы чистые культуры Rhizobium meliloti (штамм 1754) и Bradyrhizobium lupini (штамм 1622) виды клубеньковых бактерий, различающиеся по солеустойчивости. В качестве растений-хозяев были . взяты относительно солеустойчивый вид Medicago sativa и относительно несолеустойчивый вид Lupinus luteus. , .

Культуры ризобий были получены из Института сельскохозяйственной микробиологии (Санкт-Петербург, г.Пушкин). Люцерна, сорт АзНИ-ХИ-262 - из АзНИХИ (Азербайджан), люпин желтый, сорт Брянский получен из Новозыбковской опытной станции (г.Новозыбков, Брянская область). , ' . - '

Ризобии выращивали в суспензионной культуре на бобовом отваре. Культуры выращивали на качалке при 25°С: R.meliloti в течение 2 суток, Br. lupini в течение 4-5 суток, в темноте.

Растения выращивали в песчаной культуре. Для получения клубеньков растения, инокулированные клубеньковыми бактериями, выращивали на питательной среде, не содержащей связанный азот (Lie, 1969). Клубеньки для получения фракции симбиосом и бактероидов собирали в начале фазы цветения растений.

Для определения солеустойчивости люпина и люцерны их выращивали на среде с минеральным азотом (Robinson, Dowton, 1985) без инокуля-»ции ризобиями. , .

Солеустойчивость люпина и люцерны определяли по способности 4-недельных растений, выращенных на среде, содержащей только биогенные элементы, продолжать рост в условиях высокой концентрации соли. Соль в субстрат вносили поэтапно до конечных концентраций: 0, 50, 100,200,300, 400 и 500 мМ NaCl. Растения люпина убирали в возрасте 45 дней, а люцер-, ны в' возрасте 60 дней. Вторым критерием солеустойчивости растений служила оводненносгь их клеток в зависимости от концентрации соли в среде.

О барьерных функциях плазмалеммм клеток растений хозяев судили по накоплению (содержанию) ионов Na+ в их органах. Для определения содержания ионов в органах растений навеску из измельченного растительного материала заливали дистиллированной водой, кипятили, отстаивали в течение суток и фильтровали. В фильтрате определяли содержание ионов Na+ и К+ с помощью пламенного фотометра (модель 3, Karl Zeiss," Jena, ГДР).

Содеу<?ТРЙчив9сть клубеньковых бактерий определяли по их способности прорастать на среде, содержащей NaCl. Br.lupim выращивали на среде с 0, 10, 25, 50, 75 и 100 мМ NaCl, R.meliloti на среде, содержащей 0, 50,

100, 200, 300, 400 и 500 мМ ЫаС1 В качестве среды использовали бобовый агар Культуры выращивали на чашках Петри при 27"С в темноте

О барьерных функциях плазматических мембран свободноживущих ризобий и бактероидов, а также ПБМ симбиосом, судили по накоплению ионов Ыа+ внутри них Содержание ионов Ка+ определяли на том же пламенном фотометре, что и содержание ионов в растительных органах.

Для определения содержания ионов Иа* в клетках свободноживущих ризобий бактерии, выращенные в суспензионной культуре, осаждали центрифугированием (15 минут при 5000 об/мин) на центрифуге К-23 (ГДР). Осажденные клетки промывали средой, содержащей 55 мМ сахарозы, 1 мМ МВС12, фосфатный буфер, конечный рН 7,0, ресуспендировали в среде того же состава, но содержащей 0, 50, 100, 200, 300, 400 и 500 мМ ЫаС1 Суспензии ризобий, инкубированных в средах с различным содержанием ЫаС1, фильтровали через мембранные фильтры Бупроге № 6 с размером пор 0,4 мкм и отмывали от соли, содержащейся на поверхности клеток Для извлечения ионов ризобии вместе с фильтром помещали во флаконы с 4%-ной азотной кислотой и доводили до кипения После отстаивания (1 сутки) в вытяжке определяли содержание ионов.

Фракцию симбиосом из клубеньков люпина и люцерны получали по методике Агибетова и Кадырова (1993) с незначительными модификациями (рис. 1)

Бактероиды получали из симбиосом путем гипоосмотического шока, инкубируя симбиосомы в течение 30 минут в среде их выделения, но с пониженной с 0,45 до 0,1 мМ концентрацией сахарозы. После инкубации в гипотонической среде бактероиды осаждали центрифугированием (при 5000 об/мин, 15 минут)

Все процедуры по выделению симбиосом и бактероидов проводили при 4® С.

Содержание ионов в симбиосомах и бактероидах определяли в вытяжках после их инкубации в течение 1 часа 30 минут в средах №С1 в различных концентрациях. Концентрации соли были такими же, как для чистых культур ризобий.

Содержание белка в клетках ризобий, симбиосомах и бактероидах определяли по Бредфорд (Вге(Уог«1, 1975)

Генерацию электрического потенциала Д«р на ПБМ, как следствие функционирования Н+-АТФазы, регистрировали по изменению абсорбции Д«р зонда, оксонола VI, (Аре11, ВегсЬ, 1987) в суспензии симбиосом. Инкубационная среда, объемом 2 мл содержала: 400 мМ сорбита, 20 мМ МЕБ-ВТР (рН 5,7), 3 мМ Г^БО*, 1 мкМ оксонола VI и симбиосомы (около 200

мкг белка). Реакцию начинали добавлением к реакционной смеси 1 мМ АТФ. Абсорбцию измеряли при комнатной температуре на двухволновом спектрофотометре Hitachi 557 (Япония) при 590-610 нм.

Рис. 1. Схема выделения смиОиосом ив клуваяьхоа

Проницаемость ПБМ для анионов оценивали по скорости диссипации мембранного потенциала Д<р при добавлении к реакционной смеси ЫаЫОэ, ЫаС1 или (ЫНд^О

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Рост чистых культур ризобий в условиях высокой солености среды. Изучение способности к росту клубеньковых бактерии люцерны штамма 1754 в условиях высокой солености среды показало, что это не самый соле» устойчивый штамм данного вида ризобий Наибольшей концентрацией №0, при которой бактерии этого штамма сохраняли способность к прорастанию, была 400 мМ Ь'аС! Между тем в опытах Камара с соавг (1985) штамм 250 К теЫоЦ мог расти при 500 мМ МаС1 Имеются сообщения, что отдельные штаммы этого вида могут расти и при более высоких концентрациях ЫаС1.

Конечной концентрацией соли, при которой бактерии Вг 1ир!Ш штамма 1622 сохраняли способность к прорастанию была концентрация 75 мМ ИаСЬ Уже на 50 мм ЫаС1 ризобии штамма 1622 сильно снижали скорость деления, о чем можно было судить по времени появления колоний На средах с 50 и 75 мМ ЫаС1 колонии появлялись на 2-3 дня позже, чем в контроле. На 75 мМ ЫаС1 число колоний заметно уменьшалось

Поскольку штамм 1754 ЯшвЫсЦ значительно превосходит по соле-устойчивости штамм 1622 Вг 1ирш! (конечные концентрации №С1 400 мМ и 75 мМдля Я теЫо« и Вг1ирт1 соответственно), штамм 1754 Я теЫои можно рассматривать как солеустойчивый, а штамм 1622 Вг!ир1ш как несоле-устойчивый.

Действие /УдС/ на рост растений-хозяев. Довольно четко прослеживаются различия по реакции на солевой стресс и между растениями-хозяевами данных штаммов ризобий. В табл 1 представлены данные по росту растений люпина и люцерны на разных солевых фонах Растения люпина, так же как и их микропартнер, обладали меньшей, чем люцерна, устойчивостью к повышенной солености среды Скорость их роста уменьшалась почти в 2 раза при уже 50 мМ ЫаС1

При 75 мМ ЫаС1 половина растений погибала При 100 мМ N30 погибали все растения ко времени снятия опыта (спустя 10 дней после доведения содержания соли до данной концентрации) В варианте со 125 иМ ИаС1 и выше все растения погибали через 5-6 часов после засочення субстрата. У растений люцерны снижение скорости роста в 2 раза наблюдалось при 150-175 мМ ЫаС1

Рис. 2. Оводненность корней растений в зависимости от концентрации NaCI в среде

-о- Medicago sativa Lupinus luteus

Рис. 3. Оводненность побегов растений в зависимости от концентрации NaCI в среде -о-Medicago sattai Lupinus luteus -

Таблица 1

Влияние N>0 на рост растений люпина желтого и люцерны посевной

Концентрация ЫаО, мМ Высота растений, см

люпина поцерны

0 27 ± 0.4 35,6 ± 0.78

10 30+ 1,6 36.7 ± 0 84

50 17 ± 1.3 29.8 ± 0.82

75 16 ± 1.0 29,4 ± 0,98

100 8,5 ±0.5 25.4 ± 1,11

125 погибали 24,1 ± 0,77

150 18,1 ±0,86

175 18,7 ± 1,08

О том, что люцерна обладает большей, чем люпин, устойчивостью к высокой солености среды, свидетельствуют и данные по оводненности тканей растений Содержание воды в клетках корней люиерны начинало снижаться при более высоких концентрациях, чем 150 мМ, тогда как в клетках корней люпина снижение оводненности наблюдалось уже тогда, когда концентрация ЫаС1 превышала 50 мМ.

Еше более четкое различие между видами бобовых наблюдалось по оводненности тканей побегов (рис 3) У люцерны содержание воды в клетках побегов оставалось практически постоянным во всем диапазоне наружных концентраций соли в среде, тогда как у люпина оно резко падало, начиная с 10 мМ ЫаО

Таким образом, партнеры, образующие две симбиотические системы: люцерна, сорт АзНИХИ-262 - 11 шеЫои, штамм 1754, и люпин, сорт Брянский - Вг 1ирт!, штамм 1622, четко различаются по солеустойчивости

Накопление ионов Ма* в клетках растений хозяев. Изучение динамики накопления ионов клетками люпина и люцерны обнаружило определенные различия между этими растениями На рис 4 представлена динамика накопления №* корнями В корнях люпина содержание ионов Ыа* достигало максимального уровня уже при 10 мМ ЫаС1 в наружной среде Накопление ионов Ыа* в клетках корней люцерны увеличивалось медленно с возрастанием концентрации ионов в субстрате Уровня 80 мМ №*7г сырой массы клетки корней люцерны достигали при концентрации ионов в наружной среде 100 мМ Ыа*. тогда как в клетках корней люпина такое содержание Ыа* наблюдалось при 10 мМ Ыа" снаружи

NaCI, мМ

Рис 4 Содержание ионов Na+ в корнях растений в зависимости от концентрации NaCI в среде

-о— Medícago sativa -*- Luplnue bteus

600

0 50 100 150 200

NaCI. мМ

Рис S Содержание ионов Na+ в побегах растений в зависимости от концентрации NaCI а среде —о— Modicago sativa -я— Luplnua luteus

Также наблюдались большие различия между люпином и люцерной по накоплению ионов Ыа+ в клетках их побегов (рис. 5).

В побегах люпина содержание ионов резко возрастало, начиная с самой малой концентрации (10 мМ) в наружной среде (рис. 4,5).

, В побегах люцерны ионы Ыа+ накапливались очень медленно до концентрации 75 мМ в наружной среде. Затем содержание ионов заметно возрастало с возрастанием концентрации Ыа+ в среде.

Динамика накопления ионов корнями и побегами показывает, что у плазмалеммы клеток люцерны барьерные свойства более ярко выражены, чем у плазмалеммы клеток люпина. Более высокая солеустойчивость люцерны по сравнению с люпином, по-видимому, обусловливается барьерными функциями плазмалеммы ее клеток. По крайней мере это может быть у люцерны одним из механизмов ее защиты от высокой солености среды.. • ,

Накопление ионов /Уд* чистыми культурами Вг.ШрМ и И.тгШоПри определении содержания ионов Иа+ в клетках чистых культур ВгЛирии и К.теШой установлено, что несмотря на значительные различия в соле-устойчивости этих видов ризобий, их плазматические мембраны мало отличаются по способности поддерживать ионный гомеостаз клеток (рис.6). У ВгЛирЫ н ЯлпеШои содержание Ыа+ в клетках возрастало практически в одинаковой степенит с увеличением концентрации ионов Ыа+ в наружной среде.

1000-1 ' '

- 800,- . ' | 600 | 400 200

0 * 0

200

400

МаС1, мМ

Рис. 6. Содержание №+в клетках бактерий в зависимости от концентрации ЫаС1 в среде -•—К. тейкгё —•—Вг. 1ир4П1

Накопление ионов Na* бактероидами. Динамика накопления ионов Na* бактероидами (рис 7) была подобна динамике их накопления клетками свободноживущих ризобий Так же, как в клетках чистых культур, в бактероидах содержание ионов Na* увеличивалось параллельно увеличению их концентрации в наружной среде, начиная с самой первой концентрации соли (100 мМ NaCl) Так же как чистые культуры, бактероиды, вне зависимости от степени солеустойчивости вида ризобий, имели плазматическую мембрану со слабыми барьерными свойствами

Таким образом, плазматическая мембрана ризобий (свободно-живущих и бактероидов) является слабым барьером для ионов Na*. Исходя из этого, можно предположить, что солеустойчивость R.mehlott обеспечивается другими факторами, а не процессами ионного гомеостатирова-ния. В частности, нельзя исключить, что различие в солеустойчивости между видами ризобий может быть обусловлено различной чувствительностью их биополимеров к высокой концентрации ионов в цитоплазме. Возможно, подобно галобактериям. белки клубеньковых бактерий люцерны обогащены дикарбоновыми aMi . ислотами (глютаматом и аспарта-том) Для поддержания таких белков в нативном состоянии необходимо наличие определенного количества катионов в цитоплазме, чтобы нейтрализовать избыток отрицательных зарядов в белках Галобактерии в качестве таких катионов используют ионы Na'*". Возможно, клубеньковым бактериям люцерны для нормального функционирования их биополимеров какое-то количество Na* в цитоплазме также необходимо Вероятно, г этим можно объяснить, что R mehloti, чистая культура и бактероиды, на-• капливали больше Na4" и это накопление шло более интенсивно, чем у Br lupint (рис 6 и 7)

Накопление ионов Na* симбиосонаят. Содержание ионов Na* в выделенных симбиосомах (рис 8) показало, что так же, как и в бактероидах, Na* накапливается больше в симбиосомах клубеньков люцерны по сравнению с симбиосомами клубеньков люпина Динамика же накопления ионов Na* в симбиосомах несколько отличается от динамики их накопления в бактероидах В последних (рис 7) содержание Na* резко возрастает, начиная с самой первой концентрации Na* в наружной среде. У симбиосом же накопление ионов Na* при концентрации 100 мМ Na* снаружи небольшое (рис 8) Значительное увеличение содержания ионов Na* в симбиосомах происходило после 200 мМ Na* в наружной среде То есть, ПБМ симбиосом обчадает определенными барьерными свойствами, препятствуя накоплению Na* в них По динамике накопления Na* ПБМ похожа на плаз-малемму растительных клеток (рис 5 и 8)

200

400

N■0, мМ

Рис. 7. Содержание Мв+ в выделенных бактероидах ■ зависимости от концентрации ЫаС1 в среде -»-Я теИсЛ -»-Вт. М*п1

ООО

Рис. 8. Содержание ЬЫ- е выделенных симбиосомах в : зависимости от концентрации ЫвС1 в среде -о- Л тевкЛ -•- Вг. 1ирМ

ПБМ и проникающие анионы. Н+-АТФаза ПБМ симбиосом клубеньков бобовых растений обладает электрогенными свойствами (Апс1гееу ег а1, 1997). В соответствии с этими данными добавление АТФ к суспензии симбиосом в наших экспериментах приводило к включению Н+-АТФазы и генерации элеюрического потенциала на перибактероидной мембране (Дф)

Последующее внесение в инкубационную среду проникающих анионов N0; или СГ, но не приводило к диссипации Дф (рис.9 и 10) Ани-он-индуцированная диссипация Дф происходила у симбиосом из клубеньков двух видов бобовых с одинаковой кинетикой. Время полураспада (Т? 1/2) практически не различалось для симбиосом двух видов растений (табл. 2). Этот результат свидетельствует об одинаковой барьерной функции ПБМ по отношению к проникающим анионам у симбиосом клубеньков люпина и люцерны. То есть, у симбиосом двух симбиосистем, чьи партнеры значительно отличаются по солеусгойчивости, перибактероид-ные мембраны являются слабым препятствием для поступления анионов внутрь них.

Таблица 2

Время полураспада Дер индуцируемого анионами СЬ, N0^, БО^"

ПІ1/2 (сек.)

анион люцерна люпин

СГ 35 80

N0; 25 30-40

БСЙ* нет нет

Чувствительность Н+АТФазы ПБМ к ионам УУя* Изучали зависимость электрогенной активности протонной АТФазы ПБМ от концентра-ции.ионов Ыа* в наружной среде.

К инкубационной среде, содержащей симбиосомы, добавляли ЫаС1 в концентрации от 0 до 100 мМ. Реакцию начинали добавлением АТФ. Как оказалось, генерация Дф на ПБМ практически не изменялась в пределах 0100 мМ ЫаС) в инкубационной среде. Другими словами, Н+-АТФаза перибактероидной мембраны симбиосом слабочувствительна к ионам Ыа*. вне зависимости от солеусгойчивости партнеров двух изучаемых симбиосистем

Рис.9. АТФ-зависимая генерация электрического потенциала на ПБМ симбиосом клубеньков люпина и его диссипации в присутствии проницающих анионов

Рис.10. АТФ-зависимая генерация электрического потенциала на ПБМ симбиосом клубеньков люцерны и его диссипации в присутствии проницающих анионов

Заключение

Полученные данные об одинаковой ионной (Ыа+) проницаемости ци-топлазматических мембран у свободноживущих солеустойчивых (К те1ь 1оИ) и несолеустойч!тых (Вг 1ирт1) свидетельствуют о том» что солеустоП-чивый вид имеет другие механизмы защиты от повышенной солености среды, нежели поддержание ионного гомеосгаза в цитоплазме с помощью мембран. Возможная роль в солеустойчивости свободноживущих ризобий принадлежит низкой чувствительности их биополимеров к соли.

Вклад ПБМ в защиту от высоких концентраций соли симбиотических единиц невелик, поскольку ПБМ легкопроницаема для ионов Ыа+ и С1~ Поддержание низкого уровня Ыа+ для функционирования белков симбно-тнческой системы и сохранения в нативном состоянии ее биополимеров в условиях засоления обеспечивается плазматической мембраной клеток растения-хозяина

ВЫВОДЫ

ЬПерибактероидная мембрана симбиосом клубеньков люпина и люцерны характеризуется высокой проницаемостью для ионов N0^ иС1\

2 Протонная АТФаза ПБМ слабочувствительна к ионам Иа+, о чем свидетельствует ее электрогенная активность в присутствии в среде ионов Ыа+ от 0 до 100 мМ

3. Цитоплазматические мембраны клеток к.теШсЛ! (солеустойчивый вид) и Вг 1ирш1 (несолеустойчнвыи вид) характеризуются одинаково высокой проницаемостью для ионов Ыа*".

4 Плазмалемма клеток более солеустойчивого растения (люцерна) обладает большей способностью поддерживать ионный гомеостаз в них, чем плазмалемма менее солеустойчивого (люпин)

5 Солеустойчивость симбиотической системы, очевидно, обусловливается в значительной степени чувствительностью биополимеров микросимбионта к высокой концентрации ионов в цитоплазме, а также барьерными свойствами клеток хозяина

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1 Оламаи М , Хайлова Г Ф , Шнльникова В К Изучение ионной проницаемости мембран свободноживущих и симбиозирующих форм клубеньковых бактерий люцерны и люпина // Сб молодых ученых и специалистов ТСХА (по материалам научной конференции, июнь 1999 г) Депонир. рукопись во ВНИИТ-ЭИагропром. - М , 1999

2 Очаман М , Хайлова Г Ф , Андреев И М , Балнокин Ю В Ионная проницаемость перибактероидной мембраны симбиосом клубеньков шопшш и люцерны и чувствительность к ионам натрия Н*-АТФазы, локализованной в этой мембране // Тезисы докп на IV съезде Общества физиологов растений России - М , 1999 -С 234-235

Объем 1 п л

Заказ 783

Тираж 100

Типография Издательства МСХА 127550 Москва, Тимирязевская ул, д 44