Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы Кашина Ольга Александровна

Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы
<
Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Кашина Ольга Александровна. Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы : дис. ... канд. биол. наук : 03.00.12 Казань, 2007 120 с. РГБ ОД, 61:07-3/715

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Природные регуляторы роста 8

1.2. Синтетические регуляторы роста 21

1.3. Сигнальные системы клеток растений 27

1.4. Энергетические процессы растительной клетки 32

1.4.1. Дыхание растительных клеток 32

1.4.2. Энергетические аспекты фотосинтеза 34

1.4.3. Теплопродукция клеток как показатель физиологического состояния растений 38

1.5. Поиск, применение и использование фиторегуляторов на современном этапе 40

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Объекты и методы исследований 44

2.1.1. Краткая характеристика препарата мелафен 44

2.1.2. Объект и условия выращивания 45

2.1.3. Спектрофотометрический метод 47

2.1.4. Амперометрический метод 49

2.1.5. Микрокалориметрический метод 50

2.2. Краткая характеристика ингибиторов, кинетина и АТФ 51

2.3. Статистическая обработка экспериментальных данных 54

Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение

3.1. Действие препарата мелафен на процессы жизнедеятельности клеток хлореллы 55

3.1.1. Влияние препарата мелафен на интенсивность роста культуры клеток Chlorella vulgaris 55

3.1.2. Влияние препарата мелафен на всхожесть и энергию прорастания семян некоторых с/ культур 59

3.1.3. Влияние препарата мелафен на интенсивность поглощения кислорода клетками водоросли 62

3.1.4. Действие препарата мелафена на интенсивность фотосинтеза 65

3.1.5. Изменение пигментного состава клеток хлореллы под влиянием мелафена 69

3.1.6. Изменение скорости термогенеза - показателя энергетического статуса клеток 71

3.2. Исследование влияния препарата мелафен и ингибиторов синтеза белков на рост и энергетические процессы клеток хлореллы 74

3.3. Сравнительное изучение действия фитогормона кинетин и препарата мелафен на рост и энергетические процессы клеток хлореллы 81

3.4. Состояние мембран в клетках хлореллы под влиянием препарата мелафен 87

Заключение 92

Выводы 95

Список литературы 97

Введение к работе

В течение последних нескольких десятилетий уделяется большое внимание изучению механизмов действия природных фитогормонов и их синтетических аналогов, поскольку этим соединениям принадлежит ключевая роль в регуляции жизни растений на всех этапах их онтогенеза. Уже создано и изучено в той или иной мере свыше нескольких тысяч соединений химического, микробного и растительного происхождения, обладающих регуляторным действием [Полевой, 1982; Кефели, 1984; Муромцев и др., 1987; Шевелуха, 1992; Прусакова и др., 2000; Khripach et al., 2000; Hall et al., 2001; Кулаева, Кузнецов, 2002; Прусакова и др., 2005].

Использование регуляторов роста является одним из наиболее эффективных путей повышения урожайности, качества сельскохозяйственных культур, а также их устойчивости к воздействию неблагоприятных условий окружающей среды. В настоящее время достигнуты значительные успехи в понимании метаболизма фитогормонов и в выяснении молекулярного механизма их регуляторного действия [Полевой, 1982; Кулаева, Кузнецов, 2002; Прусакова и др., 2005]. Изучение механизмов действия фитогормонов крайне важно не только для понимания их роли в осуществлении регуляции физиологических процессов в растительных организмах на протяжении всего онтогенеза, но и с точки зрения практического применения в растениеводстве. Однако существует ряд трудностей по применению фитогормонов в растениеводстве, так как получение и очистка их от примесей являются дорогостоящими процессами, что делает экономически невыгодным использование их на практике. Кроме того, как правило, они не стойки и легко разрушаются под действием различных факторов, что снижает их биологическую активность.

С этой целью проводится синтез и отбор эффективных аналогов природных фитогормонов с заданными свойствами, повышающих интенсивность ростовых процессов растений и устойчивость их к разнообразным стрессовым воздействиям, и, следовательно, увеличиваюих общую продуктивность растений [Шакирова, 2001; Прусакова и др., 2005].

Идея использования соединений подобных по действию фитогормонам в качестве регуляторов роста привела к массовому поиску синтетических препаратов аналогичного действия. Особенностью действия новых регуляторов роста является то, что они интенсифицируют важнейшие физиолого-биохимические процессы в растениях и одновременно повышают устойчивость к стрессам и болезням, и, как результат, обеспечивают повышение урожайности, улучшают качеств выращиваемой продукции [Прусакова и др., 2005]. С другой стороны, эти физиологически активные соединения должны быть безопасны для здоровья человека и окружающей среды. Поэтому поиск высокоэффективных нетоксичных соединений и исследование их действия в качестве регуляторов роста исключительно актуальны.

Препарат мелафен, в целом, отвечает вышеперечисленным требованиям. Однако целенаправленное применение нового регулятора роста требует широкого анализа спектра его биологической активности. Это справедливо и в отношении мелафена.

Целью работы явилось изучение характера действия препарата мелафен на рост и энергетические процессы одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Проанализировать рост культуры клеток хлореллы в зависимости от дозы препарата мелафен.

2. Изучить действие препарата мелафен на интенсивность процессов фотосинтеза и дыхания.

3. Определить влияние препарата мелафен на скорость термогенеза.

4. Изучить действие мелафена и ингибиторов биосинтеза белков (циклогексимида и хлорамфеникола) на рост и энергетические процессы клеток хлореллы.

5. Сопоставить действие препарата мелафен и фитогормона кинетин на рост и энергетические процессы культуры клеток хлореллы.

6. Провести оценку эффективности применения препарата мелафен на всхожесть и энергию прорастания семян на ряде овощных и зерновых культур.

Научная новизна. Впервые было выявлено, что препарат в сверхнизких концентрациях (3-Ю"-3-Ю М) оказывал ярко выраженное ростстимулирующее действие на клетки хлореллы, сопоставимое с действием фитогормонов, увеличивал интенсивность процессов фотосинтеза и дыхания, содержания хлорофилла, повышал скорость выделения метаболического тепла - показателя энергетического статуса клеток, незначительно увеличивал образование супероксид анион радикала клетками хлореллы. Полученные экспериментальные данные на культуре клеток одноклеточной водоросли хлореллы позволили заключить, что мелафен обладает полифункциональной физиологической активностью, сравнимой с таковой природных фитогормонов, в частности, кинетина. Предполагается, что инициирующая роль в активации физиологических процессов растительной клетки принадлежит фосфорной группе мелафена.

Практическая значимость. Изучение действия физиологически активного соединения мелафен, используемого в сверхнизких концентрациях, который по своим свойствам близок природным регуляторам роста, более дешевого и технологичного в производстве представляет интерес для специалистов в области растениеводства и биотехнологии для решения задач, связанных с повышением продуктивности, качества и адаптивного потенциала сельскохозяйственных растений.

Поиск, применение и использование фиторегуляторов на современном этапе

Возрастающая роль и значение регуляторов роста и развития растений вызывает необходимость глубокого изучения природы действия этих соединений. Сформировавшиеся представления о физиолого-биохимических и биофизических механизмах действия регуляторов роста на стенку клеточной оболочки, на растяжение и деление клеток, изменение функционирования ионной помпы должны быть дополнены точными сведениями генетической регуляции образования, передвижения и действия фитогормонов и других регуляторов в растительной клетке, о влиянии гормонального статуса и взаимодействия генетического и гормонального механизмов в регулировании процессов жизнедеятельности у растений [Шевелуха, 1982].

Теория гормональной регуляции растений насчитывает почти вековую историю. Последовательная цепь открытий, связанная с обнаружением у растений природных фитогормонов - ауксинов, гиббереллинов, цитокининов, этилена, АБК, фузикокцина усиливала у исследователей и практиков надежду, и даже уверенность в достижении реальных возможностей эффективного управления онтогенезом и продуктивностью растений, формированием урожая и его качества.

В определенной степени теоретики и практики сумели реализовать эту задачу в конце XX века. В большей степени за счет создания и использования синтетических (искусственных) регуляторов роста и значительно в меньшей степени за счет природных фитогормонов. Наибольших масштабов и экономических результатов достигли работы по созданию и применению этиленпродуцентных ретардантов, снижающих высоту растений у зерновых культур и повышающих их устойчивость к полеганию [Боровков, Деменко, 1995; Борисова и др., 2003], а также цитокининподобных соединений, вызывающих антистрессовые эффекты у растений [Баскаков, 1988; Хохлова и др., 1990; Хохлова и др., 1994].

Другими важными задачами в области теории и практики регуляторов роста растений сегодня и на перспективу является: поиск новых высокоэффективных фитогормонов и их синтетических аналогов, изучение мханизмов их действия и экономической эффективности применения; разработка препаративных форм, технических условий и регламентов производства физиологически активных природных и синтетических препаратов антистрессовой природы действия, организация их производства и поставки сельскому хозяйству; изучение возможных генетических эффектов действия и последействия синтетических аналогов фитогормонов на растения, разработка высокоточных методов оценки генетического риска от их применения; разработка новых и совершенствование существующих технологий in vitro в клеточной, тканевой, органогенной культурах с использованием фитогормонов и их синтетических аналогов с целью оптимизации клеточной селекции, регенерации, клонирования растений и оздоровления посадочного материала; изучение устойчивых сдвигов гормонального статуса у растений в процессе селекции и эволюции, связанных с решением проблемы комплексной устойчивости сельскохозяйственных растений к вредителям и стрессовым факторам среды, повышения урожайности посевов, улучшения качества и сохранности выращенной продукции и др. [Шевелуха и др., 1983].

К числу приоритетных направлений исследований в современном растениеводстве относится изучение механизмов регуляции устойчивости растений к разным по природе неблагоприятным факторам среды под влиянием перспективных соединений, обладающих широким спектром защитного действия. Применение соединений со свойствами регуляторов роста для увеличения продуктивности с/х культур не случайно. Поскольку по мере открытия и изучения физиологических особенностей действия фитогормонов становилось ясным, что они способны в крайне низких концентрациях регулировать рост и развитие растений. В настоящее время имеется большой спектр синтетических регуляторов роста на основе ауксинов, цитокининов, гиббереллинов, брассиностероидов, этилена. Вместе с тем, наряду с ростстимулимрующей способностью этих препаратов по мере их испытаний стали выявлять и другие полезные для с/х производства свойства, а именно, оказывать защитное действие на растительный организм. Это открывает перспективы создания на основе природных регуляторов роста новых более эффективных препаратов с ярко выраженными антистрессовыми и ростстимулирующими свойствами [Шакирова и др., 2003].

В современных условиях повышение урожайности с/х культур можно достичь на основе высокой культуры земледелия путем научно-обоснованного экологически безопасного применения удобрений и пестицидов, широкого внедрения прогрессивных технологий с минимальным использованием средств химизации. Использование на протяжении многих лет в сельском хозяйстве в больших объемах химических средств защиты растений и минеральных удобрений отрицательно повлияло на почвенную микрофлору и повлекло за собой изменение свойств почв, накопление токсичных веществ, нарушение биоценоза в целом [Уваров, 2002].

Выход из создавшейся ситуации возможен, наряду с агротехническими приемами использование современных препаратов биологической природы (микробиологических средств, росто- и иммунорегуляторов, активаторов полезной микрофлоры, биоудобрений и др.), выполняющим роль, с одной стороны, стимуляторов роста, с другой стороны, функции защиты растений от неблагоприятного воздействия абиотических и антропогенных факторов и болезней [Уваров, 2002].

Краткая характеристика ингибиторов, кинетина и АТФ

С целью выяснения механизмов действия мелафена на интесивность процессов энергетического обмена клеток хлореллы использовали ряд ингибиторов. Диурон - 3,4-дихлор-фенил, 1,1-диметил мочевина (ДХММ) -ингибитор нециклического фотофосфорилирования. Белое кристаллическое вещество, tnj].=158-159C. Растворимость в воде при комнатной температуре 42 мг/л. Нетоксичен для теплокровных и человека, но может вызывать раздражение слизистых оболочек [Калинин, Мережинский, 1965]. По мнению ряда авторов [Татаринцев и др., 1986; Глаголева и др., 1987; Arazi et al., 2000], диурон (5-10"6М) блокирует поток электронов от Н20 к НАДФ. Преимущество диурона перед другими ингибиторами заключается в том, что он быстро проникает в клетки и хлоропласта. ДХММ относительно специфичен к ингибированию транспорта электронов НЦФФ и практически не действует на дыхание. Антимицин А - специфический ингибитор 3-го сегмента ЭТЦ митохондрий, который участвует в переносе электронов на этапе от цитохрома Ъ до цитохромоксидазного комплекса [Гордон, 1976; Алексеева и др., 1981]. Антимицин А в концентрации 10"4-10"5М ингибирует циклический фотосинтетический транспорт электронов и сопряженное с ним фотофосфорилирование.

Циклогексимид - 4-(2-(3,5-диметил-2-оксоциклогексил)-2-гидрокси-этил, м.м.=281,35, бесцветное кристаллическое вещество, tnjl.=l 19,5-121С, высокотоксичен. Ингибирует синтез цитоплазматического белка на 80S рибосомах клеток эукариот, а также цитохромы/и Ъ и др. Хлорамфеникол - 0-(-)трео-1-п-нитрофенил-2-дихлорацетил-ламино-1,3-пропандиол, м.м =323,1, кристаллический белый порошок горького вкуса, плохо растворим в воде, хорошо - в этаноле, этиленгликоле, пропиленгликоле, устойчив к высокой температуре, сохраняет активность в нейтральных и кислых растворах; угнетает синтез белка в хлоропластах и митохондриях на 70S рибосомах, а также синтез белков ЭТЦ на хлоропластных рибосомах. В концентрации 10"3М подавляет синтез белков хлоропластов: карбоксидисмутазы, цитохромов / и Ъ, глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогиназы и др. Кинетин (CioH9N50) - белое кристаллическое вещество, м.м =215,2, слабо растворимое в воде, хорошо - в этаноле. Кинетин обладает способностью индуцировать митозы и деление клеток, усиливает синтез белка, задерживает старение организма. [Кулаева, 1973].

Предполагается, что кинетин может влиять на фосфолипидный обмен растений, включая и скорость перекисного окисления липидов. Стабилизируя липидные компоненты мембран, кинетин способствует сохранению их высокой функциональной активности [Ершова, 1995; Ершова, Башкирова, 2001]. АТФ - аденозин-5-трифосфат (C10P16H13N5P3) - белое иглоподобное вещество кристаллического вида, без запаха, м.м.=507,2. АТФ представляет собой трифосфорный эфир аденозина, который является производным аденина и рибозы, относится к макроэргическим соединениям, т.е. к соединениям, содержащим связи, при гидролизе которых происходит освобождение значительного количества энергии. АТФ является непосредственным предшественником синтеза цАМФ - вторичного посредника передачи в клетку гормонального сигнала. Играет исключительно роль в обмене энергии и веществ в организмах [Каримова и др. 1983; Тарчевский, 2002]. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили путем определения средних арифметических и их стандартных ошибок, а также достоверности разницы между вариантами при уровне значимости Р 0,05. На рисунках приведены средние арифметические величины и их стандартные ошибки. Биологическая повторность опытов 3-5-кратная.

Влияние препарата мелафен на всхожесть и энергию прорастания семян некоторых с/ культур

Полученные экспериментальные данные об активном влиянии на рост клеток хлореллы вызвали необходимость изучить: как влияет препарат мелафен на высшие растения. На ряде овощных культур было показано, что мелафен оказывал положительное влияние на энергию прорастания (способность семян с/х культур к быстрому дружному прорастанию) семян овощных культур. Наиболее отзывчивым на действие препарата оказались семена редиса (50%) и огурца (37%). Семена по 50 шт. замачивали в 10-15 мл раствора препарата мелафен (2-5 ч в зависимости от культуры) в диапазоне концентраций: 10" -10 %. Затем промывали водой и раскладывали в ч.Петри на фильтровальную бумагу, смоченную 10 мл воды. В качестве контроля служили семена, которые проращивались на воде. Семена проращивали в термостате при 25С. Энергию прорастания учитывали на 3-й день, всхожесть (способность семян давать за установленный срок нормальные проростки; определяется отношением (в %) числа проростков к числу высеянных семян)- на 7-ой. Как видно из таблицы, энергия прорастания семян костреца под действием препарат в концентрации 10"6% возрастала более чем на 17%, меньшие концентрации препарата (10"8% и 10 Vo) также оказывали позитивное влияние на энергию прорастания, но чуть менее эффективно. Всхожесть семян при данных дозах мелафена была или на уровне, или несколько ниже контроля. Как видно из таблицы, замачивание семян гороха в растворе мелафена повышало энергию прорастания на 10%, а всхожесть семян - на 9,7% в концентрации 10"8% и на 18,6%) в концентрации препарата 10"7%. Было также показано, что мелафен оказывал положительное влияние на энергию прорастания семян озимой ржи, яровой пшеницы и ячменя. Энергия прорастания, длина проростков и вес семян в опытных вариантах 7-суточных проростков была выше контроля, исключение составляли семена ярового ячменя - при концентрации 10"8%.

Наиболее эффективной оказалась меньшая из двух концентраций - 10"9%. Дыхание является основным источником энергии для эндоэргонически протекающих процессов жизнедеятельности растений. В связи с этим значительный интерес представляло изучение влияния препарата мелафен на интенсивность дыхания клеток хлореллы. На рис. 4 и 5 представлены данные об интенсивности поглощения кислорода растительными клетками. Наблюдалась стимуляция интенсивности дыхания хлореллы при действии препарата мелафен. Степень стимуляции поглощения кислорода зависела от концентрации мелафена и плотности клеток. Препарат мелафен повышал интенсивность дыхания в концентрации 3-Ю" М и 3-10" М через 12 ч действия на 14% и 21%, соответственно. Заметим, что меньшая концентрация препарата мелафен была эффективнее за все время наблюдения. При большей плотности клеток (рис. 4) эффект препарата в концентрации 3-10"9М был большим. Можно предположить, что мелафен влияет на активность работы дыхательной ЭТЦ. Такое предположение основывается на результатах экспериментов (рис. 5) по влиянию препарата и ингибитора антимицина А на интенсивность поглощения кислорода. Ингибирование митохондриального окисления антимицином А вызывало уменьшение потребления кислорода на 23% после 12 ч воздействия по сравнению с контролем.

Мелафен оказывал существенное влияние на интенсивность дыхания клеток хлореллы: стимуляция за 2 ч составляла 17%), за 4 ч - 31%), за 12 ч - 29%). Подавление поглощения Ог в этих условиях связано с нарушением основной функции митохондрий - работой ферментов электронного транспорта, сопряженного с окислительным фосфорилированием [Гордон, 1976; Глаголева и др., 1987]. При совместном действии препарата мелафен и антимицина А, как видно из рис. 5, происходило подавление интенсивности дыхания на 13%) по сравнению с контролем. Этот результат является доказательством, что препарат мелафен влияет именно на митохондриальное дыхание клеток хлореллы. Наше заключение о регуляторном влиянии препарата мелафен на митохондриальное дыхание растительных клеток было подтверждено результатами опытов на выделенных митохондриях корнеплодов сахарной свеклы, которые были проведены в Институте биохимической физики РАН (г. Москва) под руководством д.х.н. Бурлаковой Е.Б. [Жигачёва и др., 2006]. Авторами было показано, что добавление препарата мелафен к митохондриям увеличивает максимальные скорости окисления NAD-зависимых субстратов и экзогенного NADH на 12-33%. Эффективные концентрации колеблются от 4-Ю М до 2-10" М. Рост активности NAD-зависимых дегидрогеназ, вероятно, обеспечивает активацию энергетического обмена в клетке, с чем связаны наблюдаемое усиление теплопродукции клеток и активация синтетических процессов.

Исследование влияния препарата мелафен и ингибиторов синтеза белков на рост и энергетические процессы клеток хлореллы

Интенсивность ростовых процессов находится в прямой зависимости, как от интенсивности энергетических процессов, так и от активности белково-нуклеинового обмена клеток. Целью следующего этапа работы было выяснение влияния препарата мелафен и ингибиторов синтеза белков на рост и энергетические процессы культуры клеток хлореллы.

В работе были использованы ингибиторы белкового синтеза -циклогексимид и хлорамфеникол. Известно, что циклогексимид ингибирует синтез белка на 80S рибосомах цитоплазмы, а хлорамфеникол - ингибитор синтеза белка на 70S рибосомах, которые локализованы в растительной клетке в органоидах - хлоропластах и митохондриях.

На рис. 10 представлены результаты действия препарата мелафен и циклогексимида на интенсивность роста клеток хлореллы. Небольшой эффект мелафена объясняется высокой исходной плотностью клеток. Циклогексимид в концентрации 10 3М резко снижал рост клеток культуры после 6 ч действия, и к 24 ч степень ингибирования достигала 20%. Если ингибитор добавлялся к суспензии хлореллы одновременно с препаратом мелафен (3-10",0М), то процесс роста ингибировался значительнее (на 24%) по сравнению с контролем. Различия в степени подавления роста клеток хлореллы в вариантах «контроль-циклогексимид» и «мелафен-циклогексимид» можно объяснить различным соотношением молодых и зрелых клеток хлореллы в суспензии культуры. В варианте с мелафеном скорость деления клеток происходила значительно быстрее, чем в контрольном и, следовательно, наблюдался «сдвиг» в сторону большего количества молодых клеток, требующих значительного количества белка. Можно заключить, что этот эффект связан с новообразованием белка, поскольку при совместном действии препарата и циклогексимида ингибирование роста хлореллы было более выраженным.

На рис. 11 представлены данные о действии циклогексимида (1-Ю" М) и препарата мелафен (3-10"10М) на интенсивность фотосинтеза. Небольшая стимуляция скорости выделения кислорода (на 6%) прослеживалась при действии мелафена к 12 ч воздействия. Однако эта стимуляция была большей (на 14%) за 2 ч действия. При совместном действии препарата и ингибитора синтеза белка через 4-12 часов наблюдалось ингибирующее действие циклогексимида, но меньше, чем при действии одного циклогексимида. Стимуляция интенсивности фотосинтеза циклогексимидом наблюдалась в первые 2 ч опыта. После 2 ч лаг-периода циклогексимид резко снижал (на 25%) скорость выделения кислорода. В данном случае можно предположить влияние препарата мелафен на процесс фотосинтеза белков, синтезированных в хлоропластах и митохондриях под действием циклогексимида в начальный период времени.

В недавней работе было показано, что белки цикла Кальвина фосфорилируются по тирозину. Исходя из данных [Ванюшина и др., 2005] о том, что препарат мелафен регулирует фосфорилирование белков растений, можно полагать, что выявленное нами влияние мелафена на фотосинтез было обусловлено регуляцией мелафеном активности ферментов цикла Кальвина [Каримова и др., 2006].

На рис. 12 показано изменение интенсивности дыхания хлореллы при действии препарата мелафен (3-Ю" М) и циклогексимида (1 10 М). Наблюдалась стимуляция поглощения кислорода под влиянием мелафена (на 50%)) и резкое ингибирование под влиянием циклогексимида (на 30% ) в течение 4 ч. После 4 ч эксперимента происходила небольшая стимуляция интенсивности дыхания под действием ингибитора. При одновременном добавлении ингибитора и мелафена - увеличение интенсивности поглощения С 2 (на 15%) к 12 ч по сравнению с действием только одного ингибитора, что можно считать дополнительным аргументом к предположению об участии белков, синтезированных в органоидах клетки (ингибирование синтеза цитоплазматических белков не вызывало резкого подавления скорости поглощения кислорода).

Была проведена серия экспериментов по влиянию хлорамфеникола, ингибирующий синтез белка на 70S рибосомах, на рост клеток суспензии хлореллы. Данные показали, что в течение 12 ч хлорамфеникол практически не влиял на интенсивность роста и деления клеток хлореллы. И только к 24 ч действия ингибитора наступало небольшое подавление (на 10%) плотности клеток водоросли. Совместное же действие ингибитора и препарата оказывало аналогичное действие, какое оказывал один ингибитор.

Эти данные позволяют предполагать, что рост клеток под действием препарата мелафена более тесно связан с синтезом белков на 80S рибосомах цитоплазмы и значительно в меньшей степени с синтезом белков на 70S рибосомах, локализованных в хлоропластах и митохондриях.

Данные о влиянии хлорамфеникола и препарата мелафен на интенсивность фотосинтеза представлены на рис. 13. Мелафен (3-Ю М) стимулировал скорость выделения кислорода на 6% по сравнению с контролем за 2 ч действия. За 4 часа стимуляция была выше - на 10%. Хлорамфеникол (1 10 М) после 2 ч лаг-периода резко снижал интенсивность выделения 02 клетками хлореллы до 12% к 12 ч воздействия. Интенсивность фотосинтеза при совместном действии ингибитора и препарата мелафен, практически, не отличалась от таковой при действии только одного ингибитора.

Таким образом, данные наших исследований показывают, что стимуляция интенсивности ростовых и энергетических процессов растительных клеток мелафеном за 12 часов находится в прямой корреляции со скоростью синтеза белков. Можно предположить, что препарат мелафен в сверхнизких концентрациях «включает» клеточные сигнальные системы, вызывающие репрограммирование синтеза белков, регулирует основные физиологические процессы растительных клеток, как фитогормоны, и обладает полифункциональностью действия.

Похожие диссертации на Исследование влияния фосфороорганического соединения мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы