Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние гиббереллина на углеводный обмен проростков хлопчатника в норме и при гамма-облучении

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Влияние гиббереллина на углеводный обмен проростков хлопчатника в норме и при гамма-облучении"

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИ010Щ РАСЩИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗШКИСТАН

■ * I-

На правах рукописи

П1ЯЗОВА Нафаса Аэизоша ВЛИЯНИЕ ГИЕБЕЕЕШПША НА УГЛЕВОДШ ОШЕН ПРОРОСТКОВ ХЛОПЧАТНИКА. В НОШ . И ЙРИ ГА-'Ш-ОБЛУЧИШИ 03.00Д2.-фазаологш1 растений

Автореферат диссертация па соискание ученой стелена кандидата бисшгячаских наук '.

* Тапгсент-1992

Работа выполнена на кафедре биохимии биологического факультета Ташкентского Государственного университета им а И. Ленина^

Научный коноультант: член-корр. АН РУв, прсф КА(ЗЫШВА.К. Научный руководитель: ¿6. а., прр$ ВАЛИХАЙОВкЕ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ ^ '

член-корр. АН РУ8, профессор ИВРАГИЮВ А. Ц.

к. о. н., от. научн.оотр. НУРИГДЩЮВА Ф. Р.

Вэдущзе учфеддёаие: Аграрный^ уга^роитет 1^сйублики_Уабекис-

•"/;.; Защгта диссертации состойся.. п—г*: т. в '

часов на заседааии специали81фЬваяного соввта Д ШБ.1а. 01 в Институте эмшер^нт^ной биологии растений ЕШ "Биолог" АН РУз.'- .

Заверенные отаывы в двух, экземплярах просим прйсшать по адресу: .700126, г. Ташкент, ул. Ф. Хзддоева, 28, ИНЭВР, НПО "Биолог",

О диссертацией (южно-ознакомиться в- библиотеке Института' экспериментальной биологии растений НТО "Биолог" Щ Республики Узбекистан. : '•■■'■'.•. • '

Автореферат разослан хщ г.

Ученый секретарь у V

спецеовета, доктор биол. наук у -, н. Е. • ПАШШЖАЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

..Актуальность темы. . Работы последних лет показали серьезные, рупэния," происходящие в животных и растительных организмах под здействйеы радиации различной интенсивности. Установлены радиа-онно-химические превращения нуклеиновых кислот, повреждения лков липидов надмолекулярных структур клетки, хлоропластов, оматина и т. д. (Кузин, 1986; ^датский, 1989). [<

Ответные реакции растении на действие радиации направлены ка сстаноаленйе нормального хода жизненных процессов. Первичным овнеы репарации является ликвидация молекулярных повреждений, торая приводит к пострадиационному восстановлению клеток и соп-вождаетсй моди^ицирупфши эффектами, связанными с радиоустойчм-сты> организма.

Установлено, что высокой радиоиэдифицирующэй шстивностьв оО-даиг фитогормоны и их искусственные аналоги, в число которых одят :индолилуксусная кислота, кинетин, синтетические аналоги токининов, айсцнзовая кислота и гиббереллкны (Шзйдаров, 1966; грне, Гродаинский, 19'/^; Mandai, Basu, 1979). радиопротекторное йствие гиббереллина проявляется в восстановлении нормального йена клеток пшеницы, кукурузы, ячменя, овса, сосны, лука й дру-х растенийЧГ^родзиксгай, 1089).. Установлено также радиомздвфи-рупцие действие гиббереллина на хлопчатнике (Зикиряева, 1974).

основное внимание в этих исследованиях сосредоточен^)' на из ые-ниибвлково-нукявинового обмена и состоянии ионного баланса, лако несомненный интерес представляет также выяснение постради-ионны* каманемф 'углеводного ссие.йа. .. - Дэль раооты. Дэлью диссертационной работы, в связи с вывеяв-»-лвняш, явилось исследование- модафщирупцвго действия гкООередка на углеводный обмен проростков хлопчатника.

Для достлавши поставленной цеди были сформулированы еледую-в задачи: ■"'.' ;_

- изучить действие гиОбереллина на содержание углеводов в юростках хлопчатника до и. после воздействия, гамма-облучения; ' - выяснить иаьювение активвости амилаэы под влиянием радиация постобработки гиббёреллнйом;

' - Исследовать »^радиационные изменения активности гексок*-iau и восстаиавликапдре влияние гиббереллина;

- изучить влияние радиации на дахательдай и Ьнергетичес обмены проростков хлопчатника и пострадиационное восстановле гиббередлином. .

Ш защиту выносятся следующие положения:

1. Гамма-облучение вызывает дозозависимое снижение содоржа моносахаридов, сахарозы и крахмала в проростках хлопчатника, к релирупцее с подавлением активности ферментов углеводного.обме

2. Различные-дозы радиации нарушают механизмы регуляции да ния в растительной клетке, подавляют активность АТвозы и с ни* внутриклеточное содержание АТФ.

3. Замачивание семян хлопчатника в растворе гибберодлина о аывает выраженное модифицирующее действие на содержание угле дов, активность ферментов углеводного обмена, интенсивность ды ния и АТФаануг акышшсть проростков хлопчатника.

4. Обработка семян гиббередлином препятствует развитию п : реждалцего действия, радиации, на углеводный, окислительный и эн

гетический обмен проростков'Хлопчатника, причем действие фитог мона наиболее выражено при использовании после облучения.. /

Научная новизна. Флученные в работе эксперишнтальные дан свидетельствую о нарушении углеводного обмена прорастающих се хлопчатника под влиянием гамма-облучения. Показано; что , высо дозы радиации. вызывает снижение содержания легкомобилизуемых харов, АТФазной, гексокинааной и амидазнойактивностей, сопряж ностидыхания с окислительным фосфорширо&ание и и энергетичес эффективности дыхания.

Гибберелдин оказывает радиомодифицирутацзе и пострадиацион восстанавливающее, действие на углеводный обмен проростков хл чахника, увеличивая активность ферментов углеводного обмен энергетическую эффективность дакания.

Практическое значение. Важное вначещ!е для- практики но иметь установленное в работе нормалиаувдее влияние гибСерелло ■ кислоты для пострадиационного восстановления и стабильной жиз: ' деятельности хлопчатника, подвергнутого гаию-облученик. • "

Апробация работа Материалы ; дасрертацио'нной работы долож ' на 11 Всесоюзном симпозиуме по радиобиологии, растений (Тарсе. 1871); на IV 1йнфервнции биохимиков республик Средаей Азии и " ; захетаяа ( Ашхабад, 1886) ; на «тчетвоя. науадой конференции проф сорско-преподавательского состава ТащГУ (Таякент, 1991); на р

jHHom гаевдании кафедр биохимии, фонологии растений и биоф|-<и ТашГУ. '

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опуб-ювано в 5 научных статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, юра литературы, материалов и методов исследования, результатов :ледований и их обсуждения, заключения, выводов и списка цити-йнной литературы;., работа иллюстрирована б таблицами и 16 ри-ч (каыи, список использованной литературы содержит 188 найменова-L ■ . '

содержание РАБОТЫ. Материалы и методы. Объектом исследования служил хлопчатник œsipium hirsutum L) сорта 108-Ф. Облучение семян осуществляли оё-лучами кобальта-60 при мощности 0,8 и 1,2 Гр/сек на гам-установке Института ядерной физики АН руз, дозами 10, 100, I, бор и 1000 гр; '

В работе использовали гиббереллюгавую кислоту (А-3) прокзвод-ia Курганского завода.в концентрации 0,96 мы. Замочка в pactBO-гиббереллина до и после воздействия радиации. Количественное определение углеводов проводилось методом Еье-(йштпович, 1975) через каждые 43 часов с момента заьйчива-; семян в течение б дней. Активность амилазы проростков хлоп-ника определялипо методу Баха и Опарина (Филиппович, 1075), согашааы - ао методу Вейли н Веб.(1967). . . , Для изучения влияния разобцителей на дыхание корней облучея-проростков 1*10-4 U Ш (рН 7,0) вводили в отрезки KOpaei 6 см) методам вакуу^Зильтрации. i

Интенсивность дыхания определяли на аппарате Барбурга (Семи-ова, Чулановская, 1вб8), активность АТХазы - по штодцке Rpa-~ иной я вайкреОенцевбя (1971).

Содерияие АТФ определяли энзиматическим методом. Неоргаяя-кий фосфор определяли по Туракудову и др. (1967), брлок - по ри (1976). " '

Всё определения выполнялись в б-кратной повторности. Резуль-U математически обрабатывали (Доспехов, 1986).

•'•• V- *'.■■• з

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

1. Радиоиодифицируюцэе действие гиббереллина на содержат углеводов в проростках хлопчатника,

Нами изучалось действие гиббереллина на прорастание сем хлопчатника до и после облучения. Установлено, что 48-часов1 проростки хлопчатника из семян, обработанных гиббереллшюм, отл чаются от контрольных более крупными размерами и толщиной коре! ков. ГЬд действием радиации всхожесть семян замедлялась, одна: обработка облученных семян гиббереллмном благоприятно влияет i развитие проростков даяе при дозе i ООО Гр.

На рис.. 1 приведены данные по изменению содержания моносах. ридов в проростках хлопчатника, обработанных гиббереллином. до о лучения. Прорастание семян сопровождается увеличением содержав моносахаридов в контрольных образцах от 67 мг глюкозы на 1 г с; хой массы до 84,5 мг с максимумом в 4-дневных проростках. Об луч ние низкими дозами (10 Гр) мало сказывается на содержании манос харидов, при этом, однако, увеличение количествасахаровпродолж ется до б-го дня (78,05 мг). Более высокие дозы радиации (100 и выше) торыэзят образование моносахаридов, вызывая снижение с держания углеводов, особенно в случае, дозы 1000 Гр, когда их к личество снижается в 3-5 раз.

В результате обработки семян гиббереллином до облучения с. держание углеводов превышает контрольные образца фи атом низк дозы радиации (10 Гр) в сочетании с гиббереллином отзывают ст мулирующэе влияние на содержание ионоз б-дневных проростков, Да в сильно поврежденных облучением (1000 Гр) проростках, оОработа ных фитогормоном, содержание моноз в два раза выше, чем в вцриа те без гиббереллина (31,4 мг против 14,2 мг).

Содержание сахарозы с возрастом проростков хлопчатршо. увел чивается, хотя и не столь значительно, как в случае моносах ров. Облучение семян да»? небольшими дозами радиации (10 Гр) сн жает количество сахарозы (22,4 мг) до наименьших величин у рбл ченных (1000 Гр) растений (4,3 мг у 48-часовых »« 20,8 - у tí-дне ных).' : '' ■ " ,

. Обработка гиббереллином до облучения оказывает защитное дея твие на обмен сахарозы* При низких дозах (10-1 ГО Гр; . гиООерелл полностью спимзет эффект "радиации к б-дневному возрасту, бол

•fx тезгвз sem e2he2tf2h2cç)0 ) "ehhsïifirçq езгооп

ионшпгэйэдои хгшвшюдвйдо 'етлндязшозгх jrauoododii я soôssboosœï егпггазйсз

азе( ass os? Q<¡<

<ti snttsbfirça ota?

3CJ- 0S7 A0'.

ai

ЧШ1Ш Q

aao' Pos osé ov>

-

• (moíío g к t 'г souíocxíodu iocdaoa - g и g 'v) •шгазпЛз-со oïf noKKinradeggjiJ xninrcxogcdgo 'етингеьиспгх rcaiaododn a socteiäöoäm eausïdeffca

dftinHSfihtgo ums

ООО* 0Oí ffjr £7£7í £7* dlHQX QßCl OOS OST iVU 0¡ «Я» •

, «Г —», ». «ГРГ--щъу

в

W

ччшка» Q

OS

W!

qaot ass csr ш

того, при максимальной дозе (1000 Гр) восстановление содержали сахарозы под влиянием гиббередлина также высокое (70%).

Облучение семян ведет к снижению содержания крахмала те сильнее, чем выше доза радиации - от 50,0 мг при 10 Гр до 20,3 мг при 1000 Гр у 48-часовых проростков и соответственно от 41, мг до 13,12 - у 6-дневных. Обработка семян гиббереллином приводи да к повышению содержания крахмала даже в случае высоких доз ра диации (500 и 1000 Гр).

Общее содержание легкомобилизуемых Сахаров и крахмала в про цессе прорастания семян хлопчатника возрастает от 4-дневного воз раста от 150,45 мг до 170,5 мг, а затем начинает снижаться (таб лица 1). Обработка гиббереллином существенно увеличивает содержа

Таблица 1.

Суша легкомобилизуемых углеводов в проростках хлопчатника, обработанных гиббереллином до облучения (мг глюкозы / 1 г сухой массы; обл. - облучение, Гк - гиббереллин).

Варианты

Дога : облучения,:

Возраст проростков, сутки

опытов Гр- : 2 : 4 : 6

Контроль о 150,45*3.8 170,50+3,4 ' 149,29*3,2

Гк 0 187.91+4,5 . 206,04+4,2 183.8314.3

обл. 10 141,85+3,8 145,01*3.3 158.43+3.5

Гк + обл. 10 .153,71+3,5 167,60*3,8 179,45*3,8

обл. .100 106,57+3,1 85,54+2,0 121,72+2,7

Гк + обл. 1.00' 122.07+3,7 .. 123,44*2,9' 149,74*2,3

обл. 250 75.64+2,0 82,07+2,2 .95,41*2.2

Гк + обл. 250 89,65+2,3 100,36*2,5 126.64+3,1

обл. 500 57,42±1,3 64,18*1,6 72.90*2,0

Гк + обл. 500 82.54*2,0 88,29*2,1 . ',102,95+2,7

обл. 1000 .. 40,60*1,1 50.. 65+1,1. 48,11+1,2

Гк + обл. 1000 78,24*1,8 . 79,20+1,7 ;; 76,98+1,9

ние моноз. дисахарида и крахмала от 187,9 мт у 48-часовых дс 206,4 ыг у 4-дневных проростков. Облучение ведет к снижению содержания легкомобилизуемых Сахаров, которое тем значительнее, чем еьпю доза. Так, содержание моносахаров и крахмала в 4-6-дневных

'■ - 6 ' : , .

проростках, облученных дозой 1000 Гр, в 3 раза ните, чеы в контроле. й;эсте с тем установлено, что в контрольных проростках увеличение волпества легкоподвгашых углеводов наблюдается до 4 дней, после чего происходит их снижение, а в облученных пророст-icax возрастание содержания углеводов наблюдается до б дней, видимо, вследствие подавления под действием радиации процесса распада высокомолекулярных углеводов и замедления их синтеза.

Воздействие на сенепа гиббереллинсм, в основном, способствует увеличению облиго содержания легкоподвикных углеводов как в контроле, гак и под влиянием радиации. Обработка гиббереллином сеыян, облученных невысокими дозами радиации ( 10 Гр) полностью нормализует содержание углеводов. Воздействие на семена этих фитогормо-ном с последувдиы облучением 250 или 500 Гр повызает содеряанкэ углеводов до уровня облученных 100 Гр. Обработка жэ гиббередлином сеиян, поврежденных самой высокой дозой радиации (1000 Гр), восстанавливает синтез Сахаров до уровня такового при 250 Гр.

Таким образои, установлен несомненный факт пострадиационного восстановления количества легкоподвижных углеводов в облученных радиацией семенах хлопчатника, обработанных гиббередлином до воздействия радиацией.

. Однако, как показано в следуодэй серии экспериментов, пострадиационное восстановление содержания ноносахаров под влиянием гиббереллина гораздо выше, если обработка им проводится "после облучения (рис. 2). Это особенно наглядно проявляется на 4 и 6 дни прорастания. Так, если под влиянием 100, 250 и 500 Гр содерганкэ ионосахаров под влиянием гиббереллина в 1 варианте, (рис. 1 ) увеличивается на 7-12 ыг гликозы по сравнению с контролем, то во второй - на 10-16 иг (рис. 2). Содержание ыоносахарой в случае обработки гнбберэллиноы после воздействия радиацией в 250 Гр достигает значения'в кеоОлучэнком контроле. В случае гэ сашй высокой дозы радиации (1СЮ0 Гр) посла воздействия гиббервллином со-дерзание углоеодов достаточно высокое.

ПрэииуЕрство пострадиационного влияния гкббереллзша на содержание сахарозы у хлопчатника после воздействия радиации проявля- . ется л основном в начале прорастания.

Если в 1 варианте (гиббереллнн до облучения) содержание casa-розы в обработанных проростках на 5-8 мг большэ контрольных, то во 2 ( горюн после облучения) - на 6-14 иг. При дозах 250 и 500 Гр прсростки (2 варианта) содержат Taitoe ra количество сахарозы, '

7'

как и в опытах бее облучения (40-48 иг сахарозы). При дальнейи развитии проростков действие радиопротекторов ослабевает.

В процессе прорастания семян хлопчатника происходит распад мобилизация крахмала, уровень которого уменьшается с возрастали дозы радиации и восстанавливается под влиянием обработки гибб реллином. Суша легкомобилизуемых углеводов при прорастании ув личивается (табл. 2), Из полученных данных следует, что образов

Таблица ;

Сумма легкомобилизуемых углеводов в проростках хлопчатника обработанных гиббереллином после облучения (мг глюкозы / 1 г с; хой массы; обл. - облучение, Гк - гиббереллин).

Варианты опытов ' Доза : облучения. : Гр : Возраст проростков, сутки

г. 4 6

Контроль 0 169,13+4,3 178,13±3,7 183,71±4,8

Рк 0 193,39±4,6 232,60+4,7 223,70+5,3

обл. 10 140,50+3,8 162,95+3,7 ' 155,93±3,5

Обл. + Гк 10 . 167,54+3,9 188,52±4,3 192,51*4,2

обл. 100 123,62+3,6 127,0б±3,0 133,37±3,0

Обл. + Гк 100 ■ 162,66±5,0 158,25+3,6 161,30+3,8

обл. 250 99,81+2,5 100,74±2,7 . 100,34±2,3

Обл. + Гк 250 • 137;07±3,6 143,78+3,6 152,51+3,7

обл. 500 88,77+2,4 89,58+2,2 91,50±3,2

Обл. + Гк 500 123,36+3,0 110,87±2,6 . 104,63+2,9

обл. 1000' 41,79+1,2 5б,35±1,2 55,20+1,3

Обл. .+ Гк 1000 67,34±1,6 90,57+2,0 '85,6312,0

ние моносахаров и сахарозы происходит с большей .скоростью, че распад крахмала. Количественный разрыв между восстанавливахвдиы сахарами и гидролизом сложных" углеводов связан, вероятно, с быст рым потреблением моносахаридов в процессе дыхания проростков.

Облучение семян шло влияет на закономерности изменения .со держания легкомобилизуемых углеводов, резко снижая, однако, обще количество Сахаров в зависимости от дозы облучения. Так, у 48-ча совых проростков содеряание легкомобилизуемых углеводов падает о 169,13 мг в контроле до 41,70 мг у облученных дозой 1000 Гр.

лучаз 96-часовых проростков снижение идет в пределах от 178,13 т в контроле до 56,35 иг - у облученных, у 144-часовых - соот-етственно от 183,71 иг до 55,2 мг.

Обработка гиббередлином после облучения приводит к частичному осстаиовленюо количества углеводов у облученных проростков ялоп-атника. Так, если у облученных проростков малыми дозаш радиации 10 Гр) содержание углеводов в процессе прорастания составляет 40-163 ш1, то у обработанных фитогормоноы после облучения -67,5 - 192,5 иг. Бср большая разница отмечена в пострадиационном .ействии гиббереллина в случао более высогах доз радиации 250-500 Гр).

2. Влияние гиббередлина на пострадиационное восстановление активности амилазы хлопчатника

Распад крахмала в клетках растений осущэствляется с покюцью аршнта амилазы.

Наыи показано, что процесс прорастания сешш хлопчаника соп-овоздайтса изменениями активности амилазы (табл. 3).

Таблица 3.

Активность аыилааы в проростках хлопчатника (иг восстанавливающих Сахаров / 1 иг белка за 1 час;* Гк - гиббереллин, обл. - облучение).

Варианты опытов Лоза : Возраст проростков, сутки

иилуН-i ШгИ р, Гр. ' 2 4 6 )

Соптроль 0 162+6,2 194±8,4 120±4,9

ГК 0 184±4,7 325±13,0 270±11,1

обл. 10 121+5,4 177±б,9 93±3,6

"К + ОбД. 10 148+7,6 328+14,4 189+9,4

обл. 100 И0±4,2 Sl±3,4

+ OÖJL 10Q 105+4,0 245±9,8 188±7,5

обл. £50 68+3,2 91±3,3 б0±2,4

+ обл. 250 89+5,0 109+8,2 162*6,5

обл. 600 Б3±2,8 81+3,2 44tl,7

?к + обл. Б00 85+3,1 120+4,7 1S2±6,1

обл. 1000 36t3,6 . 69+2,8 39±1,В

[•к + обл. 1000 80+3,6 106+4,2 . 107±4,2

В течение 4 суток после начала прорастания активность амилазы возрастает от 162,3 до 194,5 мг Сахаров, а затем к 6-дневному возрасту проростков - снижается (120,5 мг сахара). В 4-дневном возрасте проростков на),га было отмечено уменьшение • количества крахмала, что согласуется с наиболее высокой гидролитической активностью амилазы. Эта закономерность сохраняется в всех вариантах опыта. Облучение седан дозозависиыо.приводит к снижению аыи-лааной активности. Небольшая доза (10 Гр) снижает активность фермента на 10-25%, дальнейпее увеличение дозы радиации приводит к уыэныаению активности амилазы в 3-5 раз.

Обработка гибереллшом благоприятно сказывается на пострадиационном восстановлении активности амилазы у облученных проростков. Так, у 2-дневных проростков активность аг-зшазы в варианте с облучением падает от 121,0 до 35,5 мг в завимшости от дозы радиации, то в случае облучения и обработки глббереллином - от 148,2 до 86,5 мг. Эта тенденция' сохраняется и б последующие сроки прорастания семян. Особенно значительна разница между активностью амилазы облученных контрольных и обработанных гиббереллшюм ¿-дневных проростков.

Шдкфйшруюшэе действие гиббередлшов на активность азиазы у. хлопчатника проявляется и _ в варианте с обработкой фитогормонсм после облучения-(табл. 4).

Наибольший зффет в згом варианте достается через б суток после прорастания, -где разница юаду амллазиой активность» у облученных контрольных и облученных, обработанных гиЗберелллном двукратная.

•Показанную шиш сгшудящш 'активности ааилазы под влиянием малых доз облучения и полное восстановление ее активности под влияниеи обработки гибберздлиной незначительно поврежденных радиацией проростков хлопчатника шжно объяснить гряггорнш эффектом ьалых доз радиации и фатогормона. Частичное же восстановление -активности а\с-1лазы у сильно поврежденных проростков вызвано, видимо, дерепрессивным воздействием гкОбереляина.

3, ЬЬлкфицирукиэе действие гибберелдина на активность гекао-киназы облученных семян хлопчатника.

Гексогашаза (КФ 2. 7.1.1;, или АТ& Б-гексоза-б-фосфогрансфера-зз катализирует перенос фосфатной группы.от АТФ к 0-глюкозе. • При

10

Таблица 4.

Лктгапос-ть амядази в проростках хлопчатника !d мг восетаназлнвапцих Сахаров / 1 от бодкз ¡¡а 1 час;). Се юна шачиваля с гиббероллинои поело облучения. (Гк - гибберолхш

обл. - облучение).

Зариэнтн опытов Доза : облучения,: Гр : Возраст проростков, СУТКИ

2 4 : б

энтроль 0 16016,1 18317,2 13415,4

Гк 0 190+7,4 301112,0 268+10,7

обл. 100 140+5,б 219±8, 3 154+6,2

5л. + Гк 100 192±7,5 245+9,3 280±11,2

обл. 250 149+5,8 201+8,0 132+5,0

5л. + Гк 250 210±8,4 225+8,6 254+9,7

об д. 500 145±5,7 208+7,8 120+4,8

Зл. + Гк 500 . 179+7,2 251+10,0 243+3,7

обл. 1000 S5±3,8 204+8,0 115+4,6

Зл. + Гк 1000 186+7,4 252+9,8 237+9,5

тоа образуется 0-глжкозй-б-(1осфат.

Ksj: показали наш: исследования ашшооти гексокиназы а про-сстках хлопчатника, вкраиценных в . тешоте из сешв, золоченных з астворе гкббережшяа до облучения (рис. 3), с увеяпюпкеи дозы блучвшш от io. до 1000 Гр активность фермента снижается во res роки прорастания сешн. Доза 10 Гр незначительно меняет астка-.ость фермента, даяа слегка стимулируя ее. Активность- гексокинсзы-ри облучения дозой 1.00 и 250 Гр снимается не более, чзм-ца -10%, однако при облучении высокиш догаш (500-1000 Гр) отиечг-icn уменьшение .активности фермента па 25-30%.

Обработка 'лгбберэллином увеличивает активность фермента из 0-15% по .сравнению с необработанными, фитогормоноы проростками, 'ексокиназная активность в проростках, облученных дозой 100 Гр, ¡оставляет 8-10 мкг Р, то в'обработанных гиббереллином эта вехи-пгаа достигает 9,7 - 12 мкг Р.

Обработка гиббереллином семян, выраздэнных в темноте после об-¡ученяя не внесла сколько-то значительных изменений в пострадиа-

11

1 fe

3

a

» 43

8 Я

i

«s о m о.

П «

w»

«

«s

S

Ь

о

a <¡í

to

N

i

о я

á •л 6? М Й

d ©

в

Г;

8

со

И +1

á 8

<0

со

тч

•н

о

T-Í

•3 й

8

g

■ч1

«

и

-н

« Й

(О

•н

со со

+1

m

S

I

s

to ю

Ä S

69 R

8 Ö

о

■ri

-H CD

S

О

СП +1 o>

?! CO 10 M

r-

¡3

C4--и

N

8 8 3

N •H

N

+1 -5>

Й

f-Й

a й' s 8 8

s s

N +1

vo

M

Я

N r»

■Й

N

»«I

5-1

N

M

ñ

ç»

I

ционное восстановление активности гексокинаЕы. Несмотря на обгрэ снижение активности фермента с увеличением дозыраднадни, разница между обработанными гиббереллином и контрольными образцами по сравнению с исходными - необлученными 2- и 4-дяевныни проросткаыя не столь велика. Цодифицируидее действие гиббереллина начннает проявляться у проростков при облучении сешн высокими дозш.а (1000 Гр). Вместе с теы пострадиационное восстановление активности гексокиназы под влиянием гибберелл1ша у всех вариантов отыэчо-на на б день прорастания семян.

Между тем, выращивание проростков хлопчатника на свету способствует возрастанию активности гексокиназы во все сроки определения. Это связано, видимо, с возрастанием фотофосфэрилирутаэй активности хлороплартов под влиянием света.

При использовании гиббереллина до облучения, его эффект начинает проявляться только на б сутки прорастания семян.

. В варианте с обработкой гиббереллином облученных семян действие фитогормона начинает проявляться в начале прорастания, и разница между опытами уже достаточно существенна ,-начиная с дозы 250 Гр. Дальнейшее проращивание на свету у 4- и б-дневных проростков ■восстанавливает активность гексокиназы, при этом отличие контрольных вариантов от опытных (обработанных гиббереллином) становится не столь существенным.

Установленный факт стимулирувдэго действия света на активность гексокиназы представляется нам весьма важным. Дело в том, что в • опытах с эгиопластами пшеницы и ячшня установлена локализация гиббереллинов в хлоропластах, однако под влиянием красного света последние начинает, выделять гиббереллии. в цитоплазму (Cook, Sounders, 1977). Таким образом, хлоропласты выполняют функцию своеобразной внутриклеточной "эндокринной железы", управлявдэй компартментализацией гиббереллияовой кислоты:

. Нетрудно, предположить, что под влиянием света, когда в семядолях проростков начинают формироваться хлоропласты, усиливается и-синтез гиббереллинов. Эти эндогенные гиббереллины уже на ранних фазах развития магут оказывать дополнительное влияние на все метаболические процессы и в том числе ^ на активность гексокиназы. ; . Обработка облученных проростков хлопчатника эндогенным фито-гомоном усиливав* действие собственных гиббереллинов и оказывает пострадиационное восстанавливающее действие на все звенья метаболизма, в том числе - и. активность фэрйентов углеводного обмена.

■ 13

i. Рал.коаагзггный аффект гиббораддина на дыхание к энергети

чэскур гффектизность проростков хлопчатника. Процзос дыхания - из только источник энергии, используем» l\Z2 осуществления различных аштотнческих реакций; процессов рос та. транспорта ta греть, но и является источнюсэи многочисленны дотеболитов, образуидася в ¡сачзстве произгуточных продуктов.

Сухдаствуег 1шого ютодических подходов для оценки энергети таской эффективности дыхания, при этой наибольвую ценность преде rasznc? те из юн, юториа позволяют проводить исследования в ус ловиях, иакешально приближенных к система in vivo. Известно, частности, что 2.4-ДК25 (дшитрофонол) является агенток.', разобщ&а: C2J окислительное фосфорилировалие. 2,4-ДНФ, снииая дыхательны шяролъ, вызывает подъем дыхания. При этой, чей прочнее сопрягэ ею окисла ния с фос фо р или ро в ал i ;о и, теи болызэ подъэы дыхания по действием ДО. Отсутствие или ослабление стимулирукцего действи JP& на дыхание рассматривается как показатель того, что окисли тыльное• фосфораарование угэ иарувэно (Ланиндиер, 1S65; Сенихато ва, 1667; Скулачэв, 1В69).

В таблица б приведены дакньэ по изучению влияния да на облу чэннь» проростки хлопчатник. Следует обратить внимание на то что дозы от 6 до 250 Гр еттулируот дыхание проростков в первы суткя посла ааАачпвашш. Так, еслм у иеоблученных 24-часовых на • бухЕхк сеетн интенсЕвность дыхания составила 318 икл кислорода t£is на 1 г ткани, то у обдучэшай поглощение составлю соот&етс? Ьапно 333-386 KU. '

В варианте с облучзнгак дозой 500 Гр интенсивность дыхаш: равнялась 308 ккл кхслэрода/вдс, у 2-дневных проростков эта зако / воьэрность в осеое .ом сохраняется при наличии торхэжания в с луча облучзния шаокш® доааьа. Тротка день прорасташа характеризуется подъеюм интевсквЕоотк дцшаэ у веоодучэкнкг сроростгюв £ 840 та/час, но ваувйшыа сшгзшхэи скорости поглацэиг: isicsopa да у аоврегаешшх облучэнгзи сеюк (от 224 при б Гр до 233 - пр БШ Гр) .

Динктрофзвод в гсорнгх 2'Е50веых проростков, облучзшщк цаш,-доэдда радиации (5 и 10 Гр) ствд'лировад духанш ецз сигьпсс, чс в контрольных (124,6 31-129,6Х к »»нтрола). При с&аучашш Соеывш дозами (ICO, 250,50) Гр) епшулкрупзй зффе»а да был mamas иг EOQÖE3 отсутствовал

¡ихю нам

Рис. 3. Активность гексокинаэы в 48 (А), 96 (Б) и 144-часовых С В) проростках хлоп-сл . ' - чатника. Выращенных в темнот? и обработанных гиббереллиноы до облучения в

вариантах: 1 - контроль, 2 - гиббереллин.

до облучения.

В последующие сроки прорастания не отмечается сущзственн! Езшнаний в стиыудирущэм эффекте ДНФ на дькание. Ыалые дозы р: даации стимулировали дыхание в пределах 118 - 1251 по отношению контролю, а большие дозы - в прадедах 3-9J.

Излученные результаты даст основание предполагать, что ш действием ьшхых доз облучения сопряженность окислительного фосфс радирования возрастает. Отсутствие стиыудируидрго действия Дй5 ! аогло!фкке кислорода при облучении большими дозами гаша-дуче! очевидно, объясняется сниманием сопряженности окислительного фо< формирования. I

Согласно нашш данным, содергание АТФ в проростках хлопчатш ка в течение 4-х дней шло шйяется (0,19 - 0,22 мет на 1 г сыр< цассы). Известно, что несмотря на очень высокую "скорость обор< Sß" концевой фосфатной группы AT®, общая его концентрация остае1 ся дЪеольно постоянной (Ланнндявр, 1986).

Налью дозы радиации в первый день прорастания не изменяли ci дэрганиз АТФ в проростках, однако под влиянием 100, 230 и 500 ; оно снизилось на 20 u 40Х соответственно. В последующи (2 -сутки) уиеньшаннэ содер*ашш: АТФ было отшчено дажа под влияни доз 10 и 50 Гр (на 10 - 301). Шсокне дозы в этот период развит Шзывади более вначйтедъвш изкэненкя в содержании АТФ. tëassat (1958) объясняет ушямзэшю количества АТФ под влиянием облучен подавлением процесса глкколива На наш взгляд, более вероятн йшштсе ингибированкэ процессов окислительного фосфоридироваии ¿.к. в обдай знергетичэском балансе клетки растений доля гликол еа назначительва

Еаучонваа наш в связи с етии предподоЕшюм АТ®ааная акун пость проростков хлопчатник ш облученных семяк показало, ч активность ATSaau на протеганш 4-х суток прорастания остаот вэигшшзой, на уровне 280 uît F па 1 г сырой naccu (рис. 4). радиации в 250 Гр способствует снюгэккю активности фзруэета 234 Sit? Р, а доза в 600 Гр подавляем ферьгзвтаттнув акгшюстъ 183 ил- Р. При дозэ 1000 Гр активность фэршета падает почте z раза.

Обработка c3î23 гиббаралапюи (рис. 4 ).способствуем поле: восстановлению акяшосги 'АГйвзы при сбдучвнкн рздшщ;э2 ш до дезы 250 Гр. Акзгквнссть этого ферцэнта у проростков, oüpai танньк гиббереллнноц .и облученных дозой 5CQ Гр. поЕцгаэтся уровня активности в варианте с 250 Гр.

16

В случае обработки семян гиббередлином после облучения продемонстрировано более эффективное пострадиационное восстановление АТФвзной активности облученных проростков хлопчатника

Иэяиэ предположить, чтоповшение активности АТ&юы под влиянием гиббереллина приводит к прекращению реакций, облусловливаю-цих накопление радиотоксинов, к их связыванию, конверсии, и выведению из клетки и уменьшена радиационного повреждения мембранных структур клетки.

В целом, отмеченное нами снижение интенсивности дыхания и энергетического обмена под. действием радиации свидетельствует об ухудшении энергообеспечения клеток хлопчатника.. ■

Одно из проявлений действия ионизирующей радиации на растительный организм - нарушение синтеза фитогормонов С Гребияский и др., 1962; Gordon et al., 1853). Поэтому противолучевое действие фитогормонов иожвт объясняться восполнением яедостапизго их количества для нормального роста и развития растений, что сопровождается улучшением их Метаболизма (Кргкова я др., 1967).

•. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несмотря на значительные успехи в создании представлений о о'»ру*турно-метаболическом состоянии (функциональных систем клеток, подвергнувшихся воздействию радиации, а также, их пострадиационного восстановления,- многие стороны обмана растительной клетки при облучении остаются либо не изученными, либо исследованными в недостаточной степени,- К числу такйх разделов относится углеводный обмен. : Шки в настоящей работе , обобщен материал по изучаю® влия-яия гашв-яэ лучения на состояние углеводного обмена в растениях и пострадиационного его' восстановления с помощью гиббереллина

В нормальных" условиях при прорастании семян хлопчатника 'все авеяья углеводного обмена и трансформации энергии четко скоорди-. нированй:-: Шбухаяие семян,. появление- корешка и семядольных листьев сопровождается резким всплеском интенсивности дыхания, уведи-• чениеы активности многих,ферментов и увеличением.гидролитических процессов. Нами отмзчено увеличение количества глюкозы,. сахарозы, активности амилазы я гексокиназы в процессе ¡развития проростков хлопчатника^1

• Радиация, сказываясь на снижакии обоего уровня легкореализуемых углеводов, суда?ствешо изругает ' протекание дыхательного й

аавргеткч&ского метаболизма проростков хлопчатника. Отмеченное вами ингибирование активности амилазы имеет своим следствием сни-женже темпов гидролиза крахмала, образования гексоз и как следствие - эффективности дыхания, гликолша и образования АТФ.

В действительности, нами установлено, что под влиянием гамма- излучения в проростках- хлопчатника происходит рескэо ' снижение как содержания АТФ, так и активности АТСазы, катализ ируигрй реакция синтеза и гидролиза этого ключивого юпланента энергетическоо . обмена.

Изучение реакции дыхания на ДНФ, что используется в качестве Критерия энергетической эффективности окислительных процессов, показывает енихзви: cTiwyjiipyxepro '' э^'-кта;ДНФ, что в ci..-r¡ очередь является признаком дефицита энергетического сомсна Следовательно, чтобы вывести клетки хлопчатника из столь гнетенного состояния, нудно воздействовать непосредственно на те стороны обмена, которые прежде: всего будут способствовать восстановлению вворетическсй эффективности.

Известно, что под влиянием облучения в растениях происходит уменьшение содержания андогеннкх регуляторов роста, 11 можно полагать, что'добавляя экзогенные фитогермоны, можно частично восполнить уцерб и нормализовать гори^нальния статус растении, облегчав тем ошш возшкность поетрадиациснйгтз восстановления. Действительно* всоольг.вашша вами nibovpejumi иьился upe крас нш Средством для пострадиационного восстановления углеводного обмена в проростках хлопчатника, повреаденных гашз-лучамн. fax. гжОСе-редхгл полностью нормализует содержание моносахаридов и сахарозы пря незначимдьаом (10,100 .Гр) повреждении и частично - при более высоки дозах радна.'"ш. .

' Обработка гиббереллююы приводят к пострадиационному повышению активности амилазы. - Цра атом ваЛольши* эффект Woro^ca оказывает при Обработка семян хлопчатника до облучения.

Обработка гибборедлиной семян , хлопчатника приводит . к значительному восстановлению активности гекссгашазыда® при максимальной дозе радиация (1Q00 Гр). .

Полокггельниа рздйомодафициругака эф^кт оказывает гибберел-лины и на АТФазную активность. Если доза радиации 1000 Гр е два раза подавляет активность АТФ&аы, то гиббередлшш восстанавливаот ее до уровня, отшченного для 250 Гр. При дозе радиации в. 250 Гр обработка гиббереллинои поьйваат активность АТССрзы до уровня не-'.''•■ 18 ' . '

облученных растений. Повышение активности АТФаэы под влиянием гиббереллина приводит к возрастанию эффективности окислительного . фосфоршшрованйя,' что в свою очередь ведет к прекращению реакций, обусловливающих накопление радиотоксинов, стимулирует анаболические процессы и уменьшает радиационное повреждение хлопчатника.

ВЫВОДЫ

1. Гаша-облучение вызывает значительные нарушения в углеводном обмене хлопчатника. Дозы в 100, 250, 500 и 1000 Гр вызывает прогрессирующее снижэниесодержаиия мояосахаров, сахарозы и крах-'

' мала в проростках-хлопчатника.

2. ГибСередлиновая кислота в концентрации 0,06 иЫ оказывает выраженныйшдифицирухвдйэффект на содержание углеводов, фи незначительных радиационных повреждениях (10 - 100 Гр) гибберел-люг полностью снимает эффект радиации к б-дневному возрасту, проростков. При повреждении радиацией в 1000 Гр восстановление содержания сахарозы в 6-даев'ном возрасте , достигает 70Х, Установлено, что пострадиационное; восстановление содержания мопосахаров и сахарозы под влиянием гиббереллина гораздо выше, если обработка им проводится после облучения.

3. Установлено снижение активности амилазы в проростках хлоп,' чатяика под влиянием .возрастающей дозы гамма-излучения. Гибберел-

лин оказывает модифицируете действие на активность амилазы хлоп-. : чатяика в более поздние сроки прорастания, причем наибольший эффект проявляется при обработке фитогЬрмЬном после облучения.

• 4. Активность гексокинавы хлопчатника зависит от условий в»'. радаваяия и выше.в. случае проращвания семян на свету. Облучение , секян. дозозависюю снижает активность гексокиназа. ПЬстрадиацион-. /йое восстановдениё активности гексокйназы у этиолированных йро-; / ростков пр<йЬдается\на 6 день прорастания; Свет, оказывает модафй- 1 '. цнруидгё. действие;на активность гексокяназы,. а :пострадиационный • ' эффект гиббереллина' проявляется'слабо.

> , б. Лод воэдействием: радиации происходят нарушение в процессе Здания^^ проросткбв. Первой, ответной р^ на облучение является повышение интенсивности дыхания, а. о возрастом проростков она снижается.; Пэд" действием малых доз облучения контроль дыхания, ' судя по реакции на да, .возрастает, а'под действием более вуеоких , : дог -'снижается. Под влиянием радиации дозозавйсимо уменьшается количество АТФ и АТФазная активность. Обработка семян хлопчатника

гяОО*рвдааоы опосоОотвувт полному восстановлению АТОазноя актив-яоста при оОдучвша дозой 250 Гр и частичной? - ори дозах 600 я 1000 Гр. Это,в свое очередь, усиливает окислительное фосфорилиро-мшк ■ внергвягюскую эффективность дыхания.

СШЮОК РАБОТ, ОПУБЛЮЮВАНШХ ПО Т£ЫЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Влияние ростовых веществ на углеводный обиэноблученных растений // Материалы 11 Всееоюного симпозиума по радиобиологии растений.-Ташент, 1971.-р.бв.

2. Вшяахе гмбСередлина насодержание легкомобилизуемих Сахаров облученных проростков хлопчатника / с. А. Зйкиряева, А. к. Ка-сшов // аз. вауч. трудов ТавГУ.-Тавсввт, 1975.-С.&4-56.

г. Влияшюгкбоереллина на активность гексокиназы в облученньс проростках хлопчатника / t à Еасьвсв // Сб. науч. трудов Таш-ГУ. -Тавкеэт, 1885.-С. 26-30.

4. Влияв» гнССвредлина на активность амилааыв облученных проростках хлопчатника // Теа. дскл. IV Конференции биохимиков рвбпублих Средне! Ааиии кааахстана. -Аюаоад, 1886. -о. 2-аб.

5. Радиомодафицирущее действие гйОСереллина на углевод- , ний обмен хлопчатника /Ы.Н.Валиханов// Тез. докл. У Конференции биохимиков Республик Средней Азии а Казахстана,- Ташкент, 1991.- С.165. ..