Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние галоэтанфосфоновых препаратов на выделение этилена и созревание плодов

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние галоэтанфосфоновых препаратов на выделение этилена и созревание плодов"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ БИОХИМИИ им. А. И. БАХА

На правах рукописи УДК 577.1 + 581.19

БУЛАНЦЕВА Елена Александровна

ВЛИЯНИЕ ГАЛОЭТАНФОСФОНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ВЫДЕЛЕНИЕ ЭТИЛЕНА И СОЗРЕВАНИЕ ПЛОДОВ

03.00.04 — биологическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1994

Работа выполнена в лаборатории иммунитета растений Института биохимии им. А. Н. Баха РАН.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Е. Г. Салькова

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Т. В. Лихолат доктор биологических наук, профессор Н. В. Карапетян

Ведущая организация: МГУ, биологический факультет

Защита диссертации состоится « №ъОЛиЪ&Л.Ц 1994 г. в час. на заседании специализированного совета (К-002.96.01) по присуждению ученой степени кандидата биологических наук в Институте биохимии им. А. Н. Баха РАН (Москва, Ленинский проспект, 33, корпус 2)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологической литературы РАН (Москва, Ленинский проспект, 33, корпус 1)

Автореферат разослан «.!Ъ » МИ^УУп5 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор биологических наук

М. И. Молчанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы Изучение биохимической природы процессов созревания и старения плодов представляет большую теоретическую и практическую задачи. Решение этих задач поможет вплотную подойти к пониманию механизмов, лежащих в основе созревания и старения плодов, что имеет важное значение для дальнейшего развития концепции старения растительной ткани. Исследования в этой области дают возможность разработать новые методы для регуляции созревания плодов.

Вопрос об инициации созревания плодов находится в центре внимания физиологов и биохимиков растений, специалистов в области физиологии и биохимии плодов (Rhodes 1981). Значительный прогресс в изучении биосинтеза этилена, который называют "гормоном созревания", достигнутый в последние годы, позволил по-новому осмыслить ранее полученные данные о роли этилена в созревании плодов и сформулировать представление об азтокаталитическом образовании этилена (Yang 1984. Abeles 1992). Суть этого представления сводится к следующему: в тканях незрелых плодов функционирует система биосинтеза этилена, так называемая система 1. под действием которой образуется незначительное количество этилена. Концентрация эндогенного этилена в тканях плодов очень мала. По мере роста и развития плода концентрация этилена постепенно повышается и достигает некоего порогового значения. вс.гзд за чем начинается массивный синтез этилена. Выделение этилена резко усиливается. Именно это явление связывают с активацией сиоте*м 2 бносиктеза этилена, которую называют также метиониновым циклом. Метионин - S-аденозилметионин - 1-амнноциклопрог.ан-1-карбоновая кислота (АЦК) - этилен. Очевидно, повысив концентрацию этилена внутри плода до пороговой, можно ускорить созревание плодов.

Большой интерес как для практического использования, так и для более глубокого познания механизмов инициации созревания, представляют синтетические регуляторы роста - этиленвыделяюшие препараты (ЭВП). Среди этой группы привлекают внимание галоэтанфосфоновые кислоты, в частности 2-хлорэтилфосфоновая кислота и ее производные, известные под фирменными названиями 2-ХЭФК. этрел. кампозан. гидрел. дигидрел. Хорошая растворимость в

воде способствует проникновению этих соединений в ткани плодов, где они разлагаются с выделением этилена (Баскаков 1984).

Применение этих соединений открывает перспективы для дальнейших исследований роли этилена в регуляции созревания -старения.

Цель и задачи иослеловяния Цель» настоящей работы явилось изучение образования этилена при созревании плодов и регуляция этого процесса ЭВП.

Конкретные задачи исследования;

- Изучить действие ЭВП на образование этилена плодами, находящимися в различном физиологическом состоянии.

- Изучить влияние ингибиторов биосинтеза белка и РНК (ЦГ и АД). а также ингибитора биосинтеза этилена СоС12 и ингибитора действия этилена А9НО3 в присутствии ЭВП.

- Изучить влияние ЭВП на содержание АЦК в зависимости от физиологического состояния плода.

- Исследовать действие ЭВП на развитие климактерика у плодов яблони.

- Показать возможность практического применения ЭВП для ускорения созревания плодов и регуляции других фиэиолого-бнохимических процессов.

Научная новизна работы Показано.что обработка ЭВП усиливает выделение этилена и влияет на содержание АЦК - непосредственного предшественника этилена.

Ингибитор биосинтеза этилена СоС12 подавлял выделение этилена в присутствии ЦТ и АД. Ингибиторное действие АдК03 проявлялось только в прединкубированных тканях. Выявлены особенности действия этих ингибиторов в обработанных ЭВП тканях.

Установлено более раннее развитие климактерика у плодов, обработанных ЭВП на дереве.

Практическое значение работы На плодах яблони и томатов показано, что обработка ЭВП ускоряет созревание и стимулирует одновременность этого процесса, что важно для единовременности сбора урожая.

Такая обработка рекомендуется для ускорения созревания томатов в теплицах, на что получено разрешение Минздрава РФ.

Показана перспективность применения ЭВП на других сельскохозяйственных культурах:

цитрусовых, персиках, ананасах, гевее, табаке.

Апробация работы Результаты исследований доложены на Международных и Всесоюзных конференциях по регуляторам роста и развития растений: Москва. 1981 г.: Иркутск 1985 г.: Болгария (Смолян) 1986 г.; Германия ( Галле ) 1988 г.: Душанбе. 1989 г.: Вьетнам ( Сайгон ) 199® г.: Москва. 1993 г.. а также на IV Всесоюзном биохимическом съезде 1979 г. Ленинград: на XII Менделеевском съезде 1981 г. Баку: XIV Менделеевском съезде 1989 г.Ташкент: Всесоюзном совещании по карпологии 1989 г. Кишинев: Всесоюзной конференции по антиоксидантам 1989 г. Москва: 3-ем съезде ВОФР 1993 г. Санкт-Петербург.

Публикации Результаты исследований по данной тематике представлены в 29 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения полученных результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на страницах машинописного текста, иллюстрирована рисунками и таблицами. Список литературы содержит наименований работ, из них отечественных и зарубежных авторов.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования служили яблоки из Подмосковья: Антоновка обыкновенная. Богатырь. Уэлси. Мелба и яблоки сорта Мантуанское. полученные из Молдавии. После сбора урожая отобранные плоды хранились в холодильной камере при +4° С

Препараты, в работе использованы этрол (США). 2-ХЭФК. гидрел. дигидрел в концентрациях 0,015-0.054 для обработки целых плодов. В модельных опытах использовали концентрацию 10~5 - 3-1»~

3 м.

Исследования проводили»

- с дисками из'кожицы яблок ( модельные опыты)

- о целыми плодами, отделенными от дерева

- о целыми плодами на дереве. Модельные опнтн.

Диски из кожицы яблок пробочным сверлом диаметром 1 см

вырезали из плодов и отделяли слой кожуры 2-3 мм. помещали в специальные сосудики емкостью 20 мл но 20 дисков и инкубировали в калий-фосфатном буфере с рН 4.5. Сосудики герметично закрывали и спустя заданное время отбирали пробы воздуха для определения этилена. В зависимости от задач опыта в сосудики вносили растворы ЭВП концентрации 10"3 М и ингибиторов. Инкубацию с ингибиторами в зависимости от задачи опытов проводили перед добавлением ЭВП или одновременно с ЭВП.

погружением в растворы ЭВП.

Плоды на дереве обрабатывали растворами ЭВП из ранцевого опрыскивателя. Для анализа отбирали однородные по внешнему виду и качеству яблоки. Плоды помещали в эксикаторы. снабженные газоотводной трубочкой с наконечником из силиконовой резины. Эксикаторы с плодами герметично закрывали, спустя 24 часа отбирали пробы газа шприцем на 1 см3 . Эта проба вводилась в хроматограф.

Аналитические метопы.

Определение этилена проводили на хроматографе Хром-4 (чешского производства) с пламенно-ионизационным детектором. Условия анализа: колонка стеклянная 1.5 м. диаметром 3 мм заполнена Порапаком N (Serva), скорость тока гелия 25 мл/мин., температура колонки 76°, температура испарителя 130° С.

О содержании АЦК в пробе судили по количеству этилена, выделившегося в результате разложения АЦК под действием Uaoci. В диапазоне концентраций 1 - 10ОО нмоль АЦК - зависимость была прямолинейной.

Все анализы проводили в трехкратной новторности.

Полученные данные обрабатывали методами математической статистики, применяя вероятность безошибочного прогноза (0.95) (Ашмарин И др..1971) .

Как модель в наших исследованиях были применены диски (срезы), из кожицы яблок диаметром 1 см. толщиной 0.2 - 0.3 см.

Эта модель была охарактеризована по нескольким параметрам в зависимости выделения этилена от условий инкубации: температуры, величины рН. добавления ЭВП. ингибиторов и других вешоотв.

. заложенные на хранение, обрабатывали

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 3.1.Выбор и характеристика модели .

Полученные экспериментальные данные показали, что диски из кожицы яблок являются удобной моделью для изучения биосинтеза этилена и его регуляции в яблоках.

2. Влияние этиленвыделяюцих препаратов на образование этилена.

Используя вышеописанную модель мы изучили действие 2 ХЭФК. гидрела. дигидрела. кампозана. этрела (США).

На рис.Х представлены данные о выделении этилена дисками яблок сорта Антоновка в период 24-х часовой инкубации с этрелом (1мМ на сосудик). Усиленное выделение этилена под влиянием этрела отмечено уже после 3-х часовой инкубации. Различия в уровне выделения этилена между опытными и контрольными вариантами наблюдались по крайней мере в течение 24 часов. При усиленной аэрации : сосудиков выделение этилена активировалось и в контрольном, и в опытном вариантах, что находится в соответствии с теоретическими представлениями о необходимости кислорода для синтеза этилена. Интересно, что в контрольном варианте уровень выделения этилена при усиленной аэрации снижался через 12 часов, тогда как в опытном варианте усиленное выделение этилена происходило в течение всего периода наблюдений.

Известно, что этилен продуцируется только кативной тканью, сохранившей структурную организацию и что гомогенаты не образуют этилен. Добавление этрела и гидрела к гомогенатам не привело к выделению этилена. Этилен не выделялся также при инкубации убитых кипячением тканей и прокипяченых гомогенатов.

Эти данные подтверждают важность структурной целостности тканей для биосинтеза этилена.

3. Выделение этилена из 2-ХЭФК. гидрела и дигидрела.

Важно было сопоставить как происходит выделение этилена из трех препаратов в контролируемых условиях опыта, поскольку таких данных мы в литературе не обнаружили.

На рис.2 показано. что при низких величинах рН этилен из 0.05* растворов ■указанных препаратов не выделяется. Распад препаратов резко усиливался в области рН от 6 до 8. И лишь незначительно активировался при повышении рН от 8 до 9. Кривые распада всех трех препаратов очень близки, из чего следует, что присутствие катионов гидразиния и диметилгидразиния не влияют на их распад.

Таким образом.количества этилена, выделяемые из растворов 2-

Влияние ЭЩ на выделение этилена дисками из кояицы яблок при обычной ( 1,3 ) и усиленной ( 2,4 ) аэрации'/

: ы

ш

. в»!........ .

✓Шы^гав »я ¿ввез*.-№мг~ " '

ОП-У

¿и ШП;-,"-^«™^-

И I кг .

лсшг шр- / О 1' 3 6

.'»¡Я V / . // /X-

йШУ ыгиу

л-тюл -нз;вг| т^-у

.'»¿-г/ / V -навп/ /■ /• . ту / / / :тз»ЯУ / У /

СУ / / / , -Н^У 'У / / • / / / / XV / / / /

I I I I I 4 > I I

18 24

Время, ч

ККВЧ I ... .

баод щиы -тая итш

_ .«га ГЙХ л К" о

т-.вж-' з ,

ХХУ 1

1,2 - инкубация д:юко8 с буфером рН "4,5 3,4 - инкубация дисков с этретом.

Влияние рН среды на выделение этилена эдрелом С I ), йздрелом (2 ), лигидрелом ( 3 ).

ХЭФК. гидрела и дигидрела одной и той же концентрации практически одинаковы и различия составляли не более 15%. Из этого следует, что биологический эффект препаратов при одинаковых дозировках оказывается близким.

4. Действие циклогексимида и актиномицина Д.

В наших опытах ингибитор биосинтеза белка циклогексимид подавлял выделение этилена на 15-25%. После инкубации дисков, обработанных циклогексимидом с этролом и гидрелом. наблюдалась активация выделения этилена, но в меньшей степени, чем после инкубации контрольных дисков о этими препаратами.

Таблица 1 .

Влияние циклогексимида ( 1 мкМ ) на выделение этилена дисками из .кожицы яблок (нл/г час) ( среднее из трех определений)

Вариант Без ЦГ С ЦГ,

Диски в буфере 35 4 5 28-5

♦ 2-ХЭФК 15« 1 7 85 1 6

Диски в буфере 50 £ 5 40 £ 5

+ гидрел 290 t 15 115 - 10

С другой стороны. ингибирование выделения этилена циклогексимидом в вариантах с этрелом и гидрелом оказалось более сильным, чем в контроле. Полученные данные наводят на мысль о том. что циклогексимид подавлял новообразование

этиленсинтезирующей системы 2. индуцируемой этиленом.

Актиномицин Д вызывал сильное - на 65% - подавление образования этилена. Ранее было показано, что АД подавляет биосинтез РНК в плодах и опосредованно биоситез этилена (ЫаЬегшапп. 1979). Инкубация дисков из кожицы яблок, обработанных актиномицином Д с этрелом. гидрелом и дигидрелом вызвала активацию выделения этилена (рис 3).

И в этом случае отмечено снижение уровня выделения этилена по сравнению с вариантом без обработки (на 17% после инкубации с этрелом и гидрелом и на 32% после инкубации с дигидрелом). Полученные данные свидетельствуют о том. что актиномицин Д в меньшей степени влияет на индуцированный биосинтез этилена в яблочной ткани, чем циклогексимид.

5. Влияние СоС12 как ингибитора биосинтеза этилена.

Этилен, нл / г час.

+ to О Ol сои

и« > t * «

H if*

«о» jijan X

§cv.-¡ t: « o « о о о д СОХ Я » H!

+susss

м» 4 Jîi'O œ

Jj Я •а'оЪ &

8 8

a «

►a

о

£2 й

ía

я

w

ы

л:

Ч

й о сх

¡4 U

о Я

о

о

о у.

1в

СоС1а подавлял выделение этилена в зависимости от концентрации, степень подавления образования этилена линейно возрастала с увеличением концентрации ионов Со2+. Ингибирующее действие Со2+ нарастало во времени: выделение этилена дисками из климактерических яблок подавлялось через 4 часа на 18%. а через 24 часа составляло уже 95%. В иостклимактерических плодах через 24 часа выделение этилена подавлялось практически полностью (рис.4)

Лиски, инкубируемые в буфере с 2-ХЭФК и 10~3 М Со2+ выделяли вдвое меньше этилена, чем такие же диски при инкубации с 2-ХЭФК. Предобработка дисков 10~3 М СоС12 в течение 5 часов и последующая инкубация в буфере о 2-ХЭФК также снизила выделение этилена на 5в%.

Выделение этилена в вариантах с 2-ХЭФК и СоС13 оставалось более высоким, чем в контроле.

6. Влияние ингибитора действия этилена А9НО3 .

Выделение этилена после инкубации дисков из кожицы яблок с растворами АдТГОз в концентрации 1в"6-1в-3 М линейно снижалось на 22-70%. Действие Ад* на выделение этилена заметно различалось в зависимости от того, проводилась ли инкубация с 2-ХЭФК одновременно или после инкубации с АрМ03.

После предобработки Ад* и последующей инкубации в буфере выделение этилена резко снижалось, но количество выделившегося этилена в варианте с 2-ХЭФК оказалось более высоким, чем без 2-ХЭФК. Таким образом и в этих условиях выделялся добавочный этилен.

Таблица 2

Влияние предобработки АдМО^ на выделение этилена.

Концентрация A5NO3. М Прирост выделения этилена после инкубации с 2-ХЭФК ил/г час

10 5 1в"4 10 3 . . ... . _... + 66 + 28 + 1 + 4

Общепринята точка зрения. согласно которой Ад+ -взаимодействует с сайтом связывания этилена (Yang.1984. Abeles.1992). Предполагается. что в тканях плодов этилен

Влияние Со2+ на выделение этилена дисками из климактерических I I ) и постюшпактерическпх ( 2 ) яблок

2 4 6 24 часн

1к, 2к - ниделечие отмена в отсутствие Со2+.

Зситрт!хо';э-1ч;1". участок соответствует количеству эталона, образование которого подавляется в климактерических плодах Со2+.

связывается с молекулой рецептора, которая активируется в результате такого взаимодействия. Молекула активированного рецептора вызывает первичный сигнал, который затем инициирует цепь реакций, приводящих к физиологическому отклику. Одной из таких первичных реакций в созревающих плодах и других стареющих тканях является автокаталитическое образование этилена. Ад+ по-видимому. может предупреждать первичное связывание С3Н4 с рецептором, модифицируя молекулу рецептора, и., следовательно, блокируя автокатализ этилена.

7. Содержание 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты в яблоках.

Непосредственный предшественник этилена в плодах 1-аминоциклопропан-1-карбоновую кислоту (АЦК) определяли быстрым и чувствительным методом. основанном на разложении АЦК под действием NaOCl и газохрома-гографическом определении образовавшегося этилена. (Lixada. 1979). В зрелых яблоках нами найдены следующие количества АЦК < нмоль/г сырого веса ): Антоновка 62. Мантуанское 57. Богатырь 48. Судя по литературным данным содержание АЦК в зрелых яблоках варьирует у разных сортов от 1.5 до 130 нмоль/г.

На рисунке 5 представлены изменения содержания АЦК в яблоках, находящихся в различном физиологическом состоянии после разных сроков хранения при 3°С. Содержание АЦК в яблоках Антоновка увеличилось в 10 раз в течение 2 месяцев хранения, достигая максимальной величины 65 нмоль/г в декабре. Именно в этот период наблюдается климактерический пик дыхания. В постклимактерический период (январь) содержание АЦК быстро снижалось до 23 нмоль/г. У поздне-зимних яблок сорта Мантуанское содержание AUK изменялось медленнее. В климактерическую фазу (февраль-май) оно возрастало с 20 до 57 нмоль/г и затем снижалось в течение 1 месяца ( июнь) до 31 нмоль/г. Таким образом, кривые изменения содержания АЦК имеют куполообразную форму, характерную и для других процессов при созревании: интенсивности дыхания, выделения этилена, активности малик-фермента. Полученные нами данные могут служить дополнительным критерием климактерического периода.

Содержание АЦК в яблоках. находящихся в различном

Содержание АЦК в яблоках на разных фазах созревания.' А - Антоновка Б - ыантуанское

то/

Л

IX

о

%

X

=Г <

©

X

чг

С *

2Г

а" о О

60

I /

I/

501

40 ['

I I

I /

30}

I

20 [' I I

I '

,-Т

101

I ; , I I /

I /

11+-

/ V

ОТ

я в\

л

I

яя /а г «г

' 4Ш—

■ \ % V

- Л

ч \

\

\

N

ЛИ \Ч

V . V

\

ж

V \ \ \ —\

I

II

ш

I. п^едклхлактерлческая

II. клшактерцческая

III. постклиг.шктеротеская

/

-У

Фазы

физиологическом состоянии различно и варьирует в зависимости от сорта. По мере созревания содержание АЦК возрастало до максимального во время климактерического пика дыхания.

Определение содержания АЦК после обработки ЭВП в модельных опытах показало, что после 4-х часовой инкубации дисков из предклимактерических яблок с 2-ХЭФК содержание АЦК в них оставалось на уровне контроля или снижалось. Снижение содержания АЦК может указывать на разновременность активации синтазы АЦК и этиленобразумцего фермента (ЭОФ). Как известно. ЭОФ намного чувствительнее к этилену.(Mitchell, 1988) Заметное снижение уровня АЦК отмечено в опытах с крупными кусочками плодовой мякоти (39 г): после 24-х часовой инкубации с растворами 2-ХЭФК содержание АЦК в них снизилось на 20%. По-видимому, в этом случае не происходило активации синтазы АЦК. Напротив, в тонких дисках содержание АЦК в условиях опыта увеличилось на 60%. При 24 часовой инкубации дисков из климактерических и постклимактерических плодов с ЭВП отмечено заметное накопление АЦК. Максимальное накопление происходило в тканях климактерических плодов'( рис.6 )

У Антоновки содержание АЦК возросло на. 80%. у Мантуанокого вдвое. В постклимактерических плодах тоже наблюдалось накопление АЦК после инкубации с донорами этилена, но степень активации составляла 40-50%. Эти данные подтвердили имеющиеся в литературе сведения о влиянии этилена на уровень образования АЦК (Machcev*. 1984).. Сопоставление данных о влиянии доноров этилена на изменение содержания АЦК о данными об их влиянии на выделение этилена показало, что оба процесса активировались после лаг-периода. составляющего более 3-х часов. Обработка дисков из яблок Антоновка и Мантуанское циклогексимидом (ЦГ) и актиномицином Д в течение 1 часа привела к снижении содержания АЦК на 25-30%. Как было показано выше. ЦГ и АД (10~3 Н) подавлял выделение этилена. Полученные данные подтверждают предположение о том. что подавление биосинтеза этилена при инкубации с ингибиторами биосинтеза белка и РНК взаимосвязано с подавлением синтазы АЦК.

Влияние ЭВП на содержание

А - Антоновка Б - Мантуанское

Рисунок S АЦК в срезах яблок

10 12 1 2 4 5 6

Месяцы

Таблица 3

Влияние циклогексимида и актиномицина Д на содержание АЦК ы дисках мякоти яблок Мантуанское (нмоль/г)

Вариант опыта Апрель Май Июнь

-этрел +этрел -этрел +этрел -этрел ♦этрел

Буфер рН 4.5 Буфер рН 4.5 +ЦГ Буфер рН 4,5 +АД 48 38 34 60 34 60 53 88 44 68 36 60 36 16 33

Инкубация дисков, обработанных ЦГ и АД с донорами этилена активировала образование АЦК. однако уровень ее содержания оставался более низким, чем в дисках, обработанных только донором этилена.

8. Действие аминооксиуксусной кислоты (АОА) на выделение этилена.

АОА (НаМ-0-СНС00Н) специфический ингибитор синтазы АЦК (Yang.1984). Эффективность ингибирукхцего действия АОА определяется уровнем АЦК предсуществупцей в ткани. Наибольшая эффективность отмечена при добавлении к тканям . в которых биосинтез АЦК ' еще не инициирован. Инкубация дисков из кожицы яблок в присутствии 10"3-1О"5 М АОА снижала выделение этилена соответственно на.45.30 и 30*. Обработка дисков 1М АОА подавляла выделение этилена на 85-98%. Обработка целых плодов 10"3 И АОА методом погружения подавляла выделение этилена на 35-30*. По нашему мнению, ингибиторное действие АОА на выделение этилена заслуживает тщательного экспериментального изучения. .

9. Действие синтетических регуляторов роста на выделение этилена

целыми плодами.

Через 7-8 дней поело обработки плодов яблони сорта Мелба на дереве раствором этрела в концентрации 150 и 250 мг/л выделение этилена в 10-12 раз превышало этот процесс у контрольных плодов. В период 4-5 месячного хранения при 0+2° С уровень выделения этилена обработанными плодами превышал контрольный вариант. Важно отметить, что пик выделения этилена (климактерик) наступал в обработанных плодах раньше на 1.5-3 месяца (рис. 7). Результаты хорошо воспроизводились по годам. Яблоки сорта Мелба. обработанные на дереве этрелом. созревали быстрее, на что указывало более раннее развитие яркой окраски и органолептических

Зыделенка этилена целыш плодами яблоня сорта Мелба при созревании

/

120

з-

юон

N §

2

i 80

Q>

й 60 40 20 О

/

/

/

/

/

/

\ 777777*7^

г— . ггПШ '77/77-r,

/ /У /У А Wife i V 2 г

/ J

-7~

/

/

/

/

/

/

-А

/

/

-А

/

-А

/

/

Э 10 11 12 1

месяц

1. контроль

2. обоаботка этрелом 250 г.'-г/л + 2,4,5 ТП

3. обработка этоело>: 150 г т/л + 2,4,5 ТП

признаков (аромат, вкус, текстура), характерных для зрелых плодов.

Нами изучено также влияние обработок другими препаратами на выделение этилена яблоками сорта Нелба. а именно фундазолом и хлористым кальцием. Опрыскивание деревьев в.1% раствором фундазола не влияло на выделение этилена ни при съеме, ни в период последующего хранения.

В отличие от этрела. 1% раствор Ca2* не влиял ни на уровень выделения этилена, ни на развитие климактерика. На трех сортах яблок (Мелба, Антоновка. Уэлси) в течение двух сезонов было прослежено выделение этилена контрольными и обработанными плодами и установлена хорошая воспроизводимость результатов по годам. Обработка 1% СаС12 на дереве снижала развитие физиологических заболеваний 2-х типов: побурение мякоти и побурение кожицы.

В опытах с целыми собранными плодами, обработанными путем погружения в растворы 2-ХЭФК и гидрела и хранящимися при 4°С установлено. что уровень выделения этилена в контрольных и опытных плодах был одинаковым. Предположительно. отсутствие реакции на обработку связано о низкой температурой хранения. что находится в соответствии с литературными данными о замедлении биосинтеза этилена при низкой температуре.

Заключение

В настоящее время большое внимание уделяется гормональной регуляции созревания (Yang 1984) и в частности роли фитогорккжа этилена. Успехи в изучении биосинтеза этилена: • расшифровка метионйнового цикла, выяснение роли АЦК как предшественники этилена, участие других Фитогормоноа. в частности «УК. - все это позволило с новых позиций оценить . известные данные о влиянии этилена на созревание .плодов. Применение ЭВП открывает перспективу дальнейшего изучения роли этилена в регуляции созревания - старения плода.

К началу наших исследований имелись отдельные сведения о влиянии ЭВП на выделение этилена плодыми, но многие стороны этого процесса оставались невыясненными. В частности, было неясно, возможно ли ферментативное расщепление ЭВП в тканях плодов. В этом случае инкубация ЭВП с гомогенатами могла бы активировать выделение этилена. Однако, в наших опытах было установлено, что этилен образуется только в структурно-организованной ткани. По -

видимому, добавленный ЭВП подвергается химическому разложении в участках цитоплазмы с рУ 4.5 и выше. Образовавшийся добавочный этилен повышает его внутритканевую концентрации и инициирует автокатализ этилена.

Нами показано, что активация выделения этилена под влиянием ЭВП взаимосвязана с биосинтезом белка и РНК. что подтверждается данными ингибиторного анализа. Следует отметить, что накопление предшественника этилена АЦК также связано с действием АЦК-синтазы. которая в свою очередь подавлялась ЦГ.ЛД и АОА.

Таким образом, добавление ЭВП изменяет гормональный баланс в. тканях плода.

Нами подтверждено ингибиторное действие Со2+ на образование этилена. Общепринятым мнением является, что Со3* ' подавляет активность ЭОФ (Уапд.НоС£тап 1984). В наших опытах установлено, что действие Со2+ зависит от физиологического состояния плода: климактерические плоды более чувствительны к действию Соа+ нежели постклимактерические. В первом случае 69% подавления выделения этилена отмечено через б час. тогда как во втором - только через 13 час.

• Представляют интерес данные о действии Ад+ на выделение этилена: при одновременной инкубации тканей с ЭВП и А<з+ отмечено усилении образования этилена, причем это усиление сравнимо с таковым в варианте с добавление« ЭВП без А?-»-. Продинкубация с Ая* в точение 1 часа резко изменяла картину. Уровень выделения этилена снижался. По-видимому. Ад+ блокировал рецептор, с которым связано созревание.

Нами установлена большая вариабильность в содержании АЦК у разных сортов яблок. Вместе с тем показано, что изменение содержания АЦК при созревании описывается куполообразной кривой с максимумом при климактерическом пике. Эти данные наводят на мысль, что содержание АЦК может служить дополнительным критерием', характеризующим физиологическое состояние плода.

Обработка плодов на дереве стимулировала образование этилена. Более того, нами отмечен сдвиг климактерического пика на более ранние сроки. Эти данные подтверждают стимуляцию созревания под влиянием ЭВП и дают возможность прогнозировать их сроки реализации, что важно для народно-хозяйственных целей.

В целом, полученные в этом исследовании данные расширяют и углубляют наши представления о биохимической природе созревания.

выводы

1. Установлено, что выделение этилена в модельных опытах усиливалось при инкубации с галоэтанфосфоновныи препаратами.

2. Активация выделения этилена под действием ЭВП взаимосвязана с его автокатализом и подавляется в присутствии циклогексимида или актиномицина Д.

3. Инкубация с СоС12 ингибитором биосинтеза этилена. в присутствии ЭВП снижала выделение этилена вдвое. Впервые показано, что ткани климактерических плодов более чувствительны с СоС12 .чем постклимактерические.

4. Одновременная инкубация с А?КОэ . ингибитором действия этилена, и ЭВП в модельных опытах не влияла на выделение этилена. Прединкубация с АдНОз и последующая инкубация с ЭВП привели к замедлению этого процесса.

5. Содержание АЦК варьирует в зависимости от сорта яблок и изменяется в ходе созревания, достигая максимального уровня при климактерическом пике. Инкубация с ЭВП в модельных опытах повышала содержание АЦК.

6. АО А. специфический ингибитор синтазы АЦК. в модельных опытах и при обработке целых плодов подавляла выделение этилена

7. Более быстрое прохождение клиыактерика и сокращение сроков созревания после обработки плодов яблони этиленвыделяпцими препаратами обусловлены активацией выделения' этилена.

Полученные материалы опубликованы в следующих работах: Х.Воробьев В.Ф.. Буланцева Е.А.. Салькова Б.Г. Влияние этрела на выделение этилена яблоками в связи о ускорением их . созревания. Прикладная биохимия и микробиология. 1989. т. 16, вып.4. стр. 597-601.

2.Салькова Б.Р., Буланцева Е.А. Торможение биосинтеза этилена как возможный путь замедления созревания плодов. XII Менделеевский съезд 1981. Баку. Рефераты докладов^ стр.215. ( ' .

3.Буланцева Б.А.. Салькова Е.Г. Подавление биосинтеза этилена как биохимическая основа замедления созревания плодов. В кн.Регуляция роста и развития растений. М.Наука. 1981.. стр.42.

4.Салькова Е.Г., Звягинцева Ю.В.. Буланцева Е.А.. Метлицкий Л.В. Биохимические основы применения 2-ХЭФК и ее производных для регуляции созревания плодов. В кн. Регуляция роста и развития

растений. М.Наука. 1981. стр.232.

5.Салькова Е.Г..Буланцева Е.А. Выделение этилена при взаимодействии тканей яблок с 2-хлорэтилфосфоновой кислотой и ее солями и влияние ингибиторов биосинтеза белка на этот процесс. ДАН СССР 1982. т.263. N 1. стр.253-256.

6.Воробьев В.Ф..Буланцева Е.А..Салькова Е.Г. Влияние Са2+ и фундазола на образование этилена яблоками и их устойчивость к физиологическим заболеваниям. Прикладная биохимия и микробиология. 1982. т.18. в.З. стр.418-422.

7.Салькоьа Е.Г..Буланцева Е.А. Регуляция биосинтеза этилена как биохимическая основа управления созреванием плодов. В монографии Биохимия иммунитета, покоя и старения растений. М. "Наука". 1984. стр.220-231.

8.Салькова Е.Г.. Буланцева Е.А.. Звягинцева Ю.В. и др. Гидрел и дигидрел как ускорители созревания томатов в теплицах. Химия в сельском хозяйстве. 1984. N 2. стр.40-43.

9.Буланцева Е.А. Активация выделения этилена как интегральная реакция растительной ткани на гидрел. Сборник Теория и практика применения регуляторов роста растений в сельском хозяйстве. Ташкент.Тезисы. 198 4.

10.Салькова Е.Г.. Буланцева Е.А.. Звягинцева Ю.В. Биохимические аспекты действия гилрела на созревание плодов: возможности и перспективы его применения. В кн. Применение регуляторов роста растений в сельском хозяйстве. Иркутск. 1985. СО АН СССР, стр. 82-86.

11.Салькова Е.Г.. Буланцева Е.А. Регуляция выделения этилена тканями яблок при взаимодействии с синтетическими регуляторами роста. 21 координационное совещание СЭВ по теме: "Регуляция метаболизма первичных и вторичных продуктов фотосинтеза." Варшава, 1985. стр.11.

12.Буланцева Е.А.. Звягинцева Ю.В. Физиолого-биохимическме аспекты действия доноров этилена на формирование урожая томатов. В кн. "Фнзиолого-биохимические основы повышения продуктивности и устойчивости растений". Кишинев. 1986. стр.78.

13.Салькова Е.Г.. Буланцева Е.А. Автокаталитическое образование этилена тканями яблок в зависимости от условий инкубации в молельных опытах. Симпозиум по регуляторам роста. Смолян. 1986. (на англ.яз.). стр.87.

14.Салькова Е.Г.. Буланцева Е.А. Индукция образования этилена этефоноы и родственными соединениями и ее подавление ионами серебра в тканях яблок. 22 научно-координационное совещание СЭВ по теме 19.02к. Югославия. Херцег. 1986. Тезисы, стр.16.

15.B.A.Bulantseva. E.G.Seikova Autocatalytic ethylene evolution In apple tissues as affected by in vitro experimental conditions. H.Popov, Sofia.' Bulgaria. 1987. In: Plant growth regulators, p.l. p.282-286.

16.Салькова Е.Г.. Злобинская О.И..Буланцева Е.А.. Влияние этиленвыделямцих препаратов нп созревание и биохимические показатели томатов. ВИЮГГИ 7522-В-87.

17.Салькова Е.Г.. Буланцева Е.А. Влияние ионов Coi+ и Ад* на выделение этилена тканями яблок. обработанных гидрелом. Прикладная биохимия и микробиология. 1988, т.24. N 5. стр. 698782.

18.Буланцева Е.А.. Кулиев A.A. Диски из кожицы как удобная модель для изучения регуляции этилена в яблоках. ВИНИТИ 8724-1388 от 12.12.88.

19.Салькова Е.Г.. Буланцева Е.А. Биосинтез этилена в яблоках: действие 2-ХЭФК и' ионов -серебра. В кн. Теоретическая и прикладная карпология, Кишинев. Штиинца, 1989. стр.184.

20.Салькова Е.Г.. .Буланцева Е.А. Биохимические аспекты применения 2-ХЭФК и ее солей для регуляции созревания сочных плодов. Тезисы XIV Менделеевского съезда 3 989. стр.315.

21.Салькова Е.Г.. Буланцева Е.А. Влияние регуляторов роста на биохимические процессы созревания плодов. Тезисы Международной конференции по регуляторам роста. Душанбе 1989. стр.15.

22.Салькова Е.Г.. Буланцева Е.А. Содержание 1-аниноциклопропан-1-карбоновой кислоты в яблоках и его изменения при созревании и действии доноров этилена. Прикладная биохимия и микробиология. 1998. Т.26. ВЫП.2. стр.242-246.

23.Салькова Е.Г., Буланцева Е.А. Выделение этилена и уровень содержания АЦК при созревании и старении яблок. В кн. Биохимические основы хранения. М.Наука. 1998. стр. 143-147.

24.Буланцева Е.А.. Кулиев A.A. Влияние этиленвыделяшцих препаратов на образование этилена тканями яблок в модельных опытах. Прикладная биохимия и микробиология. 1998. т.26. вып.2.

' стр.342-246.

25.Салькова Е.Г.. Буланцева Е.А. Кислородный стресс как фактор регуляции климактерика у сочных плодов. XI съезд ВОФР 1999. тезисы, стр 80.

26.Буланцева Е.А.. Салькова Е.Г. Физиолого-биохимические основы применения этиленвыделяющих препаратов. Конференция по этиленвыделяющим препаратам.1991. Сайгон. СРВ. Статья в сборнике НЦНИ.

27.Буланцева Е.А.. Салькова Е.Г.. Картвелишвили В.Г. Гормональная регуляция климактерика у плодов в обычных и стрессовых условиях. Тезисы 3 съезда ВОФР. Санкт-Петербург. 1993. стр. 502.

28.Буланцева Е.А.. Салькова Е.Г. Биохимия действия этиленвыделяющих препаратов на созревание сочных плодов. II конференция Регуляторы роста и развития растений,. Москва. 1993. стр. 147.

29.Буланцева Е.А.. Салькова Е.Г. Экологическая безвредность и перспективы применения 2-ХЭФК для ускорения созревания томатов в закрытом грунте. II конференция Регуляторы роста и развития растений. Москва. 1933. стр. 269.

" А''