Введение к работе
Актуальность проблеми. В последние годы усилился интерес к потребляющих гетеротрофным органам, поскольку от их акцептирующих свойств зависит распределение Фотоас-синилягов и в конечном счете продуктивность растений ( Doelilert, et.al., 1990 ). Известно, что универсальной транспортной Формой углерода у растений является сахароза и олигосахариды, синтезированные на ее основе ( Павлинова, Туркина, 1078 ). Включение сахарозы в метаболизм запасающего корня сахарной свеклы начинается с расцепления сахарозосинтаэой ( Лаплинова, 1971 ). Один из щюдух-тов сахароэосинтазной реакций, уридиндифосфатгдюкоза ( УДФГ ) -универсальный донор глюкозильных остатков в биосинтетических процессах. Этот субстрат используется на образование элементов клеточной стенки.
В то де время не исключена возможность утилизации УДФГ непосредственно в запасаючих хомпартнантах растительной хлетки(Наикег, 1085 ). В этом отнопении несомненный интерес представляют вакуоли сахаронакапливаюцих растений. В последние годы изучалась возможность использования УДФГ в так называемом векторном синтезе сахарозы ( см. рис.1 ) с участием сахарозофосфатсинтази в цепи сопряженных реакций на тонопласте запасающих клеток сахарного тростника < Thou, ИатоЬгкі) 1985 ) и красной столовой свеклы ( Thorn, et.al., 1906; Voas, Heidner, 1Э88 ). В пользу существования гипотетического УДФГ-транслокатора свидетельствуют данные о наличии активной сахарозофосфатсинтази в запасающем корне сахарной свекла ( Fieuw, Willenbrink, 1.988, 1990 ), а такхе сахарозофосфатазы в Вакуохярной фракции этого объекта (Hawker et.al.,1987;Kchevorrla, Salvucci, 199І ). Поэтому изучение метаболизма УДФГ вакуолями сахарной свеклы представлялось весьна актуальным.
Пластиды являются другим недостаточно изученным запасным ком-партиентом растительной клетки. Весьма актуальным представляется изучение потока углерода в эти органелхы в связи с синтезом запасных полимеров і Heldt, et.al., 1881 ). В последние годы получены новые данные о транспортных формах углерода у пластид гетеротрофных клеток. Яа ряде растительных объектов показано, что субстратами для биосинтеза крахмала являются не трех-, а шестмуг-лероДные соединения - гекеозофосфаты ( Tyson, ар Roes, 1888; Keeling, et.al., 1988; Hatzfeld, Stltt, 1980 >. В TO же время
-4-совсем недавно с помощью кинетического анализа в оболочке пластид сладкого клена был похазан аденилатный транслокатор, осуществляющий прямой перенос АДФГ из цитоэоля ( Pozueta-Ronero, et.al., 1881 ). И наконец, п работах, выполненных еще d 60-х годах, была показана принципиальная возможность синтеза крахмала из УДФГ, что впоследствии было подтверждено для ряда растений < Preiss, Levi, 1980; Sasaki, Kainuna, 1300 ).
Таким образом, в отношении транспортных форм углерода для пластид гетеротрофных клеток накоплены восьма противоречивые данные, которые, по-видимому, отражают существование у растений альтернативных путай переноса и синтеза веществ < ар Веов^1887 ). Соворвонно не изучено, в какой Формо углеродные сколоты поступают в пластиды запасающего органа сахарной свеклы и каков механизм их переноса. Поскольку в клетках корня сахарной свеклы обнаружено высокое содержание уридиновых нуклеотидов ( Павлинова, Холодова, 1985 ), то не исключено, что УДФГ может быть одним из непосредственных субстратов в синтезе запасных углеводных полимеров.
Цель работы заключалась в выиснсник особенностей ногаболнзма УДФГ в специализированных запасающих коипартментах клеток корня сахарной свеклы - вакуолях и пластидах в связи "с возможным синтезом в них сахарозы и крахмала, соответственно.
В задачи исследование входило:
1. Проворна предположения о механизме векторного синтеза сахарозы с помощьо гипотетического УДФГ-транслокатора в сахаронаг капливакщих тканях. Работа проводилась на изолированных из. запасающего корня моханнчееккм способом вакуодмх.
Z. Разработка метода выделения интактных пластид из запасающего органа сахарной свеклы, пригодных длн поиска т*ракспортлых Форм углерода в биосинтезе углеводных полимеров. Ироведение кинетических опытов по включению в эти. органеллы ряда меченых субстратов.
3. Выяснение возможности непосредственного использование экзогенной УДФГ в синтезе запасных полимеров пластид.
Научная новизна.В результате проведенных исследований отвергнут постулированный ранее механизм векторного синтеза сахарозы в вакуолях важнейшей сахаронакаплнвавщей культури. Установлено, что метаболизм УДФГ.в вануолярной фракции из запасающих' клеток сахарной сооклы не связан с образованием сахарозы.
Из корнеплодов сахарной свеклы впервые выделены высокоиитакт-
-5-ныё пластиды, чистоту Фракций которых оценивали по энзимвтичоским маркерам различных клеточных компонентов. Впервые устаноилено, что изолированные пластиды метаболиэируют удфг со значительной, по сравнению с сахарофосфатами,скоростью. Показано, что продуктом синтеза помимо <:-1,4-глюкана ( крахмала ), является р-глюкан. Представлены экспериментальные данные, согласно которым синтезированный из УДФГ р-глокан не накапливается а пластидах, а служит промежуточным соединением в синтезе крахмала.
Практическая н теоретическая значимость проведенной работы вытекает из расвирення знаний о путях внутриклеточного распределения и метаболизма Фотоассимиля-тов в гетеротрофных органах. Выполненная работа важна для понимания механизма утилизации УДФГ пластидами, которые могут, вносить эхлад в величину аттрагируюцей силы запасающего органа сахарной сшзядц. В теоретическом плане определенное значение имеет предложенная для клеток запасающего органа гипотетическая схема биосинтеза крахмала из УДФГ. Использованные d диссертации методические разработки позволяют более детально изучать свойства специализированных запасающих компартмоптоэ клеток сахаронакапливаю^кх культур.
Апробация работы. Материалы диссертация докладывались на в-ом Конгрессе Федерации Европейского общества Физиологов растений ( P5SPP ) D Сплите ( Югославия, 1308 ). «а 2-ом съезда Всасоезпого общества физиологов растений в Минске ( 1990), на совместной конференции Ботанического обчества,и Общества Физиологов растений Канады в Эдмонтоне ( Канада, 19S1), нг. III Всесоюзной конференции молодых ученых по физиологии растительной клетки ( Петрозаводск, 1988 ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объем диссертации.
