Биосинтез антоцианов в зеленых и альбиносных листьях ячменя обыкновенного

Формат документа: doc
Размер документа: 0.58 Мб




Прямая ссылка будет доступна
примерно через: 45 сек.




Теги: Курсовая. Диплом. Магистерская. Реферат. Дипломная. Диссертация. Статья. Эссе
  • Сообщить о нарушении / Abuse
    Все документы на сайте взяты из открытых источников, которые размещаются пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваш документ был опубликован без Вашего на то согласия.

БИНГО! Ты только что нашел решение своей проблемы! Только давай договоримся – ты прочтёшь текст до конца, окей? :)
Давай начистоту: тут один шлак, лучше закажи работу на author-24.pro и не парься – мы всё сделаем за тебя! Даже если остался один день до сдачи работы – мы справимся, и ты получишь Отлично по своему предмету! Только представь: ты занимаешься своим любимым делом, пока твои одногруппники теряют свои нервные клетки…
Проникнись… Это бесценное ощущение :)
Курсовая, диплом, реферат, статья, эссе, чертежи, задачи по матану, контрольная или творческая работа – всё это ты можешь передать нам, наслаждаться своей молодостью, гулять с друзьями и радовать родителей отличными оценками. А если преподу что-то не понравится, то мы бесплатно переделаем так, что он пустит слезу от счастья и поставит твою работу в рамочку как образец качества.
Ещё сомневаешься? Мы готовы подарить тебе сотни часов свободного времени за смешную цену – что тут думать-то?! Жизнь одна – не трать её на всякую фигню!
Перейди на наш сайт author-24.pro - обещаю, тебе понравится! :)
А работа, которую ты искал, находится ниже :)

Биосинтез антоцианов в зеленых и альбиносных листьях ячменя обыкновенного
Г.Н. Чупахина, П.В. Масленников
Проведено исследование накопления антоциановых пигментов, хлорофилла и каротиноидов в листьях зеленых и альбиносных проростков ячменя обыкновенного, экспонируемых при различных световых режимах и субстратах. Показано, что увеличение интенсивности света вызывает усиление накопления антоцианов как в зеленых, так и в альбиносных листьях ячменя, но в меньшей степени, что может отражать частичную зависимость биосинтеза антоцианов от накопления хлорофилла, уровень которого уменьшается при увеличении интенсивности света или в результате действия ингибитора биосинтеза зеленых пигментов – стрептомицина.
Антоцианы – пигменты из группы водно-растворимых флавоноидов, содержащихся в клеточном соке цветов, плодов и листьев растений, окрашивающих их в красный, фиолетовый, голубой цвета и их различные сочетания [1].
Синтезируются данные соединения в цитоплазме и депонируются в клеточные вакуоли при помощи глутатионовой помпы [2]. Антоцианы обнаружены в специальных везикулах – антоцианопластах, хлоропластах, а также в кристаллическом виде в плазме некоторых видов лука и клеточном соке плодов апельсина [3].
Общеизвестный факт активации биосинтеза антоцианов у растений в стрессовых условиях еще не получил глубокого физиолого-биохимического обоснования. Возможно, что антоцианы не несут никакой функциональной нагрузки, а синтезируются как конечный продукт насыщенного флавоноидного пути, получившего вакуолярное ответвление с целью конечного депонирования ненужных растению фенольных соединений.
С другой стороны, антоциановая индукция, вызванная определенными факторами окружающей среды [4], а также предсказуемость появления антоцианинов из года в год в периоды специфических этапов развития листа, их яркая выраженность в особых экологических нишах [5], возможно, способствуют адаптации растительных организмов к тем или иным стрессовым условиям.
В обычных условиях биосинтез антоцианов и зеленых пигментов идет более или менее параллельно, о чем может свидетельствовать сходный характер накопления этих веществ в растениях при воздействии светом на разных этапах развития [6].
Данные о характере накопления антоциановых пигментов в условиях ингибирования биосинтеза основных фотосинтетических пигментов отсутствуют.
В связи с этим целью данной работы явилось изучение биосинтеза антоциановых пигментов в альбиносных и зеленых проростках ячменя. Исследовалось влияние света различной интенсивности на накопление данных пигментов.
Для реализации данной цели нами изучалось содержание антоцианинов, хлорофилла а, хлорофилла b, каротиноидов в зеленых и альбиносных листьях ячменя обыкновенного.
Кроме этого изучалось влияние возможного субстрата биосинтеза антоцианов на их накопление в условиях различного освещения.
Объекты и методы исследования
В качестве объекта исследования использовали 6 – 20дневные зеленые проростки ячменя обыкновенного (Hordeum vulgare L.) сорта Роланд, а также альбиносные проростки, полученные из семян предварительно обработанных 0,25%-ным раствором стрептомицина, первые листья которых в нижней части (2/3 листа) не синтезировали зеленых пигментов [7]. Растения выращивались при постоянном освещении светом люминесцентных ламп ЛБУ-30 в установке ТКШ-1 Флора, при интенсивности света 5 Дж/м2(с, при 18 – 22 (С.
Для анализа пигментов у альбиносных проростков использовали непигментированную часть, а у зеленых – соответствующий ей нижний участок листа. Срезанные участки листьев основаниями помещались в воду или в 1%-ный раствор глюкозы (альбиносы) и освещались полихроматическим светом различной интенсивности (5 – 25 Дж/м2(с) в течение 48 часов, контрольные – находились в темноте.
Перед опытом растения выдерживались в темноте в течение 24 часов. По истечении времени освещения исследуемых листьев растений определялся уровень антоцианов [8], хлорофилла и каротиноидов спектрофотометрическим методом [9].
Полученные данные обработаны статистически. На рисунках представлены средние арифметические значения из 3 – 6 независимых экспериментов, каждый из которых проведен в трехкратной биологической повторности, их средние квадратичные отклонения, а также кривые аппроксимаций графиков прямых функциональных зависимостей данных величин, их уравнения и величины достоверности аппроксимаций (R^2).
Результаты и обсуждение
Данные, полученные в экспериментах с использованием альбиносных и зеленых растений, показывают, что ингибирование биосинтеза основных фотосинтетических пигментов не затрагивает биосинтез антоцианов в первые дни культивирования (6 – 10 дней). Показано одновременное снижение содержания антоцианов как в альбиносных, так и в зеленых проростках ячменя обыкновенного. В дальнейшем, начиная с 10 – 12-го дня, разница в содержании антоцианов у различно пигментированных растений становилась более заметной и статистически достоверной, достигая максимума к 20-му дню.
Обнаружено более резкое снижение содержания антоцианинов в альбиносных проростках по сравнению с зелеными аналогами: содержание данных пигментов в зеленых листьях ячменя обыкновенного превосходило в 2,9 раза аналогичный уровень в альбиносах (рис. 1).













Рис. 1. Биосинтез антоциановых пигментов
в зеленых и альбиносных проростках ячменя обыкновенного,
выращенных при интенсивности света 5 Дж/м2(с

Проведённые эксперименты по изучению влияния полихроматического света на образование антоциановых пигментов в альбиносных и зеленых участках ячменя показали зависимость образования этих пигментов от величины интенсивности светового потока. Динамика накопления антоцианов в листьях исследуемых растений на свету различной интенсивности представлена на рисунках 2 и 3. Показано, что стимуляция накопления антоцианов нарастает с повышением интенсивности света и превосходит исходный уровень при максимально использованной интенсивности света в 25 Дж/м2(с в зеленых листьях – в 2,8 и в альбиносах – 2,3 раза (рис. 2).












Рис. 2. Влияние условий освещения
на биосинтез антоцианинов в 20-дневных зеленых и альбиносных
проростках ячменя обыкновенного, экспозиция 48 часов

Кроме того, отмечено усиление накопления антоцианов в альбиносных листьях в присутствии субстрата гликолиза – 1%-ного раствора глюкозы – по сравнению с аналогичными листьями, находящимися на воде при увеличении интенсивности полихроматического света. Наблюдалось возрастание уровня антоцианов в 1,6 раза при максимально использованной интенсивности света в 25 Дж/м2(с (рис. 3). Таким образом, свет стимулирует накопление антоциановых пигментов как в зелёных листьях растений, так и в альбиносных, хотя и в меньшей степени, а при добавлении возможного субстрата биосинтеза антоцианов [10] еще и в большей степени.













Рис. 3. Биосинтез антоциановых пигментов в 20-дневных альбиносных проростках ячменя обыкновенного на разных субстратах, экспозиция 48 часов
Исследование уровня основных фотосинтетических пигментов в листьях растений, имеющих измененный пигментный состав вследствие действия стрептомицина, показало подавление синтеза хлорофиллов и каротиноидных пигментов (рис. 4). Так, например, содержание хлорофилла а и b в зеленых листьях ячменя превышало аналогичные показатели в альбиносах в 73,8 и 7,2 раза соответственно, каротиноидов – в 19,6 раза. Увеличение интенсивности света вызывает незначительное увеличение уровня как хлорофилла а, так и хлорофилла b в альбиносных листьях ячменя, в отличие от зеленых, где их уровень понижается (рис. 5).

Рис. 4. Влияние освещения на биосинтез пигментов
в 20-дневных альбиносных проростках ячменя обыкновенного:
1 – хлорофилл b; 2 – антоцианы (дополнительная ось);
3 – хлорофилл а; 4 – каротиноиды

Рис. 5. Влияние освещения на биосинтез пигментов в 20-дневных зеленых проростках ячменя обыкновенного:
1 – антоцианы (дополнительная ось); 2 – хлорофилл а;
3 – хлорофилл b; 4 – каротиноиды
Кроме этого, получены данные об изменениях в соотношении основных групп пигментов изучаемых растений. Показано, что действие стрептомицина способствует увеличению отношения антоцианов и хлорофилла а (рис. 6), антоцианов и хлорофилла b (рис. 7) в альбиносных проростках ячменя. В противоположность этому отношение хлорофилл а и b в альбиносах уменьшается по сравнению с зелеными аналогами (рис. 8).
















Рис. 6. Влияние условий освещения на соотношение
антоцианы/хлорофилл а в 20-дневных зеленых и альбиносных
проростках ячменя обыкновенного, экспозиция 48 часов










Рис. 7. Влияние условий освещения на соотношение
антоцианы/хлорофилл b в 20-дневных зеленых и альбиносных проростках ячменя обыкновенного, экспозиция 48 часов










Рис. 8. Влияние условий освещения на соотношение хлорофилл а/b
в 20-дневных зеленых и альбиносных проростках
ячменя обыкновенного, экспозиция 48 часов
Увеличение интенсивности света вызывает увеличение данных показателей как в альбиносных, так и в зеленых проростках, за исключением отношения хлорофилл a/b, уменьшающегося в листьях ячменя обыкновенного.
Таким образом, увеличение интенсивности света вызывает усиление накопления антоциановых пигментов как в зеленых, так и в альбиносных листьях ячменя, но в меньшей степени, что может отражать частичную зависимость биосинтеза антоцианов от уровня хлорофилла, обусловливая возможное субстратное взаимодействие между уровнем сахаров и флавоноидов в растительной клетке.
Зависимость накопления антоцианов от фотосинтетических продуктов также подтверждается в экспериментах с добавлением субстрата гликолиза – 1%-ного раствора глюкозы, стимулирующего накопление последних в альбиносных проростках по сравнению с контролем (вода).
Физиологическая роль и механизм индукции биосинтеза антоцианов ещё не вполне выяснены. Обнаруженная закономерность накопления в зеленых и альбиносных листьях ячменя антоцианов, локализованных главным образом в эпидермальных тканях, при увеличении интенсивности света может свидетельствовать о выполнении данными пигментами защитной функции в отношении фотосинтетической системы хлоропластов и ДНК генома клетки [11]. Экранирование активных центров мембранных пигментов и белков фотосистемы II антоцианами от избыточных потоков света высокой интенсивности также может защитить фотосинтетический аппарат от фотоокислительных процессов. Кроме этого, устойчивость растений к ингибированию светом высокой интенсивности может быть связана с повышением эффективности поглощения световой радиации в красной области спектра и предохранением светособирающего комплекса (ССК) от действия свободно-радикальных частиц [11; 12]. Увеличение уровня антоциановых пигментов в зеленых и альбиносных листьях может быть связано с поглощением дополнительной световой энергии, которая может иметь отношение и к активируемым светом реакциям дыхательного метаболизма, учитывая, что митохондриальные цитохромы имеют полосу поглощения в зелёной области спектра, или может использоваться для стимуляции биосинтеза аскорбиновой кислоты (АК), спектр действия которой совпадает с максимумом поглощения антоциановых пигментов [13]. Активация биосинтеза антоциановых пигментов также может увеличить фотосинтетическую способность альбиносных тканей, имеющих следовое количество зеленых пигментов.
Список литературы
1. Harborn J.B. The flavonoids: recent advances // Plant pigments / Ed. T.W. Goodwin. London: Academic Press, 1988. P. 229 – 343.
2. Mars K.A., Alfenito M.R., Lloyd A.M., Walbot V. A Glutathione Stransferase involved in vacuolar transfer encoded by the maize gene bronze-2 // Nature. 1995. V. 375. Р. 397 – 400.
3. Rogerson F.S., Vale E., Grande H.J., Silva M.C. Alternative processing of Port-Wine using pectolytic enzymes // Cienc. tecnol. aliment. 2000. V. 2. P. 222 – 227.
4. Chalker-Scott L. Environmental significance of anthocyanins in plant stress responses // Photochemistry and photobiology. 1999. V. 70. P. 1 – 9.
5. Lee D.W., Brammeier S., Smith A.P. The Selective advantages of anthocyanins in developing leaves of mango and cacao // Biotropica. 1987. V. 19. P. 40–49.
6. Волынец А.А., Прохорчик Р.А. Ароматические оксисоединения – продукты и регуляторы фотосинтеза. Минск: Наука и техника, 1983.
7. Чупахина Г.Н. Физиологические и биохимические методы анализа растений: Практикум. Калининград: Изд-во КГУ, 2000.
8. Муравьёва Д.А., Бубенчикова В.Н., Беликов В.В. Спектрофотометрическое определение суммы антоцианов в цветках василька синего // Фармакология. 1987. Т. 36. С. 28 – 29.
9. Окунцов М.М. Специальный практикум по биохимии и физиологии. Томск: Изд-во ТГУ, 1974.
10. Wiebold B. The color purple // Integrated pest and management newsletter / University of Missouri-Columbia. 2000. V. 10. №4. Art. 3. P. 1.
11. Gould K.S., Kuhn D.N., Lee D.W., Oberbauer S.F. Why leaves are sometimes red // Nature. 1995. V. уц378. P. 241 – 242.
12. Yamasaki H. A Function of colour // Trends in plant science. 1997. V. 2. P. 7 – 8.
13. Чупахина Г.Н. Система аскорбиновой кислоты растений: Монография / Калининградский государственный университет. Калининград, 1997.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://elib.albertina.ru


Альбиносные листья

Зеленые листья

Полиноминальный тип



Дж/м2(с

Альбиносные листья

Зеленые листья

Полиноминальный тип



Дж/м2(с

Вода

1%-ный раствор глюкозы

Полиноминальный тип

3

4

2

1

Дж/м2(с

2

3

4

1

Дж/м2(с

Дж/м2(с

Зеленые листья

Альбиносные листья



Полиноминальный тип



Дж/м2(с

Зеленые листья

Альбиносные листья

Полиноминальный тип



Дж/м2(с

Зеленые листья

Альбиносные листья

Полиноминальный тип



X