WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 10 |
Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 485 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/044.pdf

Работа выполнена в лаборатории исследования биологически активных РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК веществ Якутской государственной сельскохозяйственной академии Сибирское отделение Сибирский институт физиологии и биохимии растений

Официальные оппоненты: академик ААО, профессор,

На правах рукописи

доктор биологических наук

И.Э. Илли, УДК 581.1:547.281.2+577.1 доктор биологических наук Ю.М. Константинов, доктор химических наук А.А. Семенов.

РОГОЖИН Василий Васильевич

Ведущая организация: Институт цитологии и генетики СО РАН

Защита состоится 19 апреля 2000 г. в 10оо часов на заседании ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ диссертационного совета Д.003.25.01. по защите докторских диссертаций ФОРМИРОВАНИЯ ГИПОБИОТИЧЕСКИХ при Сибирском институте физиологии и биохимии растений СО РАН по адресу: 664033 г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132 а/я 1243. СИФИБР СОСТОЯНИЙ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского Специальность: 03.00.12 - Физиология растений института физиологии и биохимии растений СО РАН

Автореферат разослан 10 февраля 2000 г.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

Ученый секретарь диссертационного доктора биологических наук совета кандидат биологических наук Акимова Г.П.

Иркутск 2000 Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 486 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/044.pdf -1- -2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Гипобиоз - это состояние пониженной функциональной активности живых должна наблюдаться взаимная зависимость, которая, к сожалению, недостаточно организмов, обусловленное факторами среды (низкая и высокая температуры, изучена.

отсутствие влаги и т.д.), при сохранении их высокой жизнеспособности. Однако Семена культурных растений в отсутствие воды и при низкой после восстановления нормальных условий для существования организмов температуре находятся в состоянии вынужденного покоя. Однако с возрастанием происходит возобновление активной деятельности всех его функциональных оводненности в семенах активируются основные метаболические процессы и систем. В реализации гипобиотических состояний используются адаптационные повышается дыхание до максимального уровня, характеризующие их рост и механизмы, обусловливающие приспособление к условиям окружающей среды развитие (Николаева и др., 1985). Период прорастания делится на три этапа: 1) растений и животных, которые заложены в их анатомо-морфологические, активация метаболизма (этап физического набухания); 2) подготовка к началу молекулярно-генетических и физиолого-биохимических особенностях строения. роста растяжением (наклевывание семян за счет перехода к растяжению клеток В основе действия механизмов покоя проявляется функционирование различных осевых органов зародыша); 3) собственно рост органов проростка (Обручева, физиолого-биохимических процессов. Регулирование этих процессов Антипова, 1997). Известно, что для нормального прорастания в воздушно-сухих осуществляется комплексом биологически активных веществ, которые семенах должны присутствовать все компоненты белок-синтезирующей участвуют в росте и развитии растительного организма, обеспечивая сохранение системы: рибосомы, тРНК, факторы инициации и элонгации, аминокислоты и его жизнеспособности. Вхождение в состояние покоя сопровождается аминоацил-тРНК-синтетазы, все ферменты метаболизма, белки теплового понижением активности биосинтетических процессов и дыхания митохондрий, шока и их мРНК (Гумелевская и др., 1995). Во влажных семенах наблюдается последнее вызывается разобщением окислительного фосфорилирования, активное потребление кислорода, который может вызывать окислительное переключением аэробных метаболических процессов на анаэробные (Скулачев, повреждение тканей. В развитии окислительного стресса играют роль активные 1994). При этом скорость протекания анаэробных метаболических систем формы кислорода (АФК): О2-, Н2О2, НО, НОСl и др. (Ursini et al., 1989).

начинает преобладать над активностью аэробных процессов. Показателями Накопление АФК в клетках приводит к нарушению протекания процессов анаэробных метаболических процессов могут служить ферменты глюкозо-6- транскрипции и репликации, изменяет состав липидов мембран (Rubanyi, 1988;

фосфатдегидрогеназа и алкогольдегидрогеназа, а аэробных - пероксидаза.

Allen, Balin, 1989). Супероксидные радикалы модифицируют белки, нарушают Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа является ключевым ферментом структуру ДНК, разрушают гормоны и другие функционально активные пентозофосфатного пути превращения углеводов, катализирует реакции вещества (Коган и др., 1992). Поэтому изучение проявления компенсаторных окисления глюкозо-6-фосфата в присутствии NADP, который необходим для механизмов в семенах на действие АФК является общебиологической задачей.

метаболизма липидов (жирных кислот и стероидов) (Путилина, 1982). При этом В живых организмах существует физиологически нормальный уровень известно, что стероидные гликозиды могут в организме выполнять роль свободнорадикальных процессов и перекисного окисления липидов, антиоксидантов, регулировать проницаемость мембран и активировать процессы необходимый для регулирования липидного состава, проницаемости мембран, деления и роста клеток (Богатский и др., 1960; Кинтя, 1988).

и ряда биосинтетических процессов (Бурлакова и др., 1991). Контроль за Алкогольдегидрогеназа катализирует обратимые реакции окисления содержанием АФК в семенах осуществляют антиоксиданты. В генерировании алифатических спиртов с участием NAD (Sund, Theorell, 1963). Отношение свободных радикалов может принимать участие и пероксидаза. Однако концентраций альдегида к спирту отражает уровень протекания анаэробных инициирующая роль фермента в процессах прорастания семян практически не биоэнергетических процессов. Снижение этого соотношения должно изучена. Набухание и прорастание семян всегда сопровождается сопровождаться активацией катаболических процессов, а повышение - активированием оксидазных процессов. УФ-облучение семян может углублением гипобиотического состояния (Кершенгольц, 1991). Однако этот инициировать возрастание ПОЛ, регулируемое в живых организмах регуляторный механизм в семенах культурных и дикорастущих растений компонентами антиоксидантной системы (Рогожин, Курилюк, 1996). Однако недостаточно изучен.

взаимодействие их основных метаболитов, принимающих участие в Интенсивность аэробных процессов может быть оценена по активности формировании гипобиотических состояний у живых организмов, обитающих в пероксидазы, которая совместно с СОД и каталазой входит в единую систему экстремальных условиях мало исследовано. Поэтому актуальность и антиоксидантной защиты живых организмов, предотвращающих значимость изучения биохимических механизмов формирования разрушительное действие активных форм кислорода (Fridovich, 1986; Halliwell, гипобиотических состояний позволили нам сформулировать цель и задачи 1982). Фермент способен катализировать реакции окисления различных данной работы.

биологически активных соединений (NADH, ИУК, аскорбиновая кислота, Цель и задачи исследования. Цель настоящего исследования - изучить флавоноиды и др.), среди которых следует выделить антиоксиданты, соединения закономерности протекания основных метаболических процессов и роль способные подавлять образование свободных радикалов, ингибировать ПОЛ.

антиоксидантной системы при формировании гипобиотических состояний.

Таким образом, между пероксидазой и антиоксидантами Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 487 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/044.pdf -3- -4В связи с этим необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить физико-химические свойства пероксидазы, алкоголь- и глюкозо- совместном присутствии могут активировать фермент, увеличивая скорость 6-фосфатдегидрогеназ растений; выявить особенности структурной организации протекания метаболических процессов, обеспечивая переход семян из каталитических центров этих ферментов и способы реализации заложенных в покоя в активное состояние, увеличивая их энергию прорастания и всхожесть.

них адаптационных возможностей, которые могут проявляться при Показано, что АДГ, Г6ФДГ и пероксидаза участвуют в адаптационных формировании гипобиотических состояний. механизмах растений, произрастающих в экстремальных условиях. При этом 2. Провести сравнительный анализ кинетических свойств ферментов в ферменты необходимы, прежде всего, для сохранения жизнеспособности семян зависимости от функционального состояния и видовой принадлежности и при запуске процессов, связанных с их прорастанием. При прорастании растительного организма. происходит интенсификация аэробных биоэнергетических процессов, активация 3. Изучить участие пероксидазы, алкоголь- и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ и оксидаз, включая пероксидазу. Причем у непроросших семян, остающихся в их метаболитов в обеспечении устойчивости и поддержании высокой покое, активность АДГ возрастает, а пероксидазы понижается, в то время как в жизнеспособности семян дикорастущих и культурных растений. прорастающих семенах отмечается обратная зависимость, что свидетельствует 4. Исследовать влияние высоких положительных температур на резистентность об активном участии фермента в формировании пусковых механизмах и всхожесть семян растений, выявить отличительные особенности в проявлении прорастания семян пшеницы. В реакциях пероксидазного окисления различных ферментативной активности у семян культурных и дикорастущих растений при субстратов, в том числе и антиоксидантов, могут образовываться свободные действии стрессирующих факторов. радикалы, способные ускорять процессы свободнорадикального окисления, 5. Исследовать влияние ультрафиолетового облучения семян на процессы инициирующие ПОЛ на начальных этапах прорастания семян пшеницы.

перекисного окисления липидов в проростках пшеницы, а также роль малых доз Таким способом пероксидаза осуществляет контроль за уровнем перекиси ультрафиолетового излучения на динамику активности ферментов зерновок водорода и содержанием антиоксидантов в семенах и в проростках пшеницы, а пшеницы. антиоксиданты накапливаясь в тканях участвуют в реакциях подавления 6. Изучить роль стероидных гликозидов и аскорбиновой кислоты в сезонной образования свободных радикалов, избыток которых может ингибировать динамике развития растений. фермент. Взаимное влияние компонентов АОС реализуется в "пинг-понг"7. Изучить закономерности взаимного влияния компонентов антиоксидантной механизме. При этом в процессе метаболизации антиоксидантов изменяется их системы при прорастании семян. концентрация, что может проявляться в регулировании активности пероксидазы 8. Установить роль аскорбиновой кислоты в механизмах формирования и осуществлении общего контроля над деятельностью системы гипобиотических состояний. антиоксидантной защиты. Поэтому действие низких положительных темпе9. Изучить возможности регулирования глубины гипобиотического состояния с ратур на семена во время их замачивания, характеризующееся изменением помощью варьирования концентраций антиоксидантов. активности пероксидазы и содержанием АО в прорастающих семенах и Научная новизна. Проведенные исследования дают описание общих проростках пшеницы, может свидетельствовать о проявлении реактивности закономерностей пероксидазного окисления антиоксидантов (аскорбиновой проростков на действующий фактор. Следовательно, в совокупности эти кислоты, гидрохинона, кверцетина, дигоксина и др.) в реакциях показатели могут быть предложены в качестве критериев адаптированности индивидуального и совместного окисления. Показано, что в действии проростков к стрессирующим факторам.

пероксидазы заложен сложный регуляторный механизм, который позволяет в Сформулированные в работе научные положения развивают новое реакциях совместного окисления повышать скорость пероксидазного окисления направление в исследовании механизмов эмбриогенеза, состоящее в выявлении медленно окисляемого субстрата более чем на два порядка, тогда как избыток закономерностей функционирования антиоксидантной системы при антиоксидантов понижает активность фермента. Предложено, что данный формировании гипобиотических состояний и на начальных этапах прорастания механизм может быть использован в живых организмах при формировании семян.

гипобиотических состояний. При этом пероксидаза может являться показателем Практическая значимость работы. В результате исследований в соответствии протекания аэробных метаболических процессов в семенах. Активность с тематическими планами академии и Министерства сельского хозяйства фермента увеличивается при прорастании семян, понижение активности Республики Саха (Якутия), разработана научно-обоснованная программа пероксидазы служит критерием углубления их покоя. Поэтому использования биологически активных веществ в предпосевной обработке антиоксиданты (аскорбиновая кислота и гидрохинон) в семян для повышения урожайности злаковых культур. Раскрыты высоких концентрациях, понижая активность пероксидазы, могут особенности протекания биохимических адаптационных механизмов растений способствовать переключению аэробных метаболических процессов на при действии на них стрессирующих факторов (УФ-облучение, температура).

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 10 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»