Функциональные особенности и структурная организация фотосинтетического аппарата с высокой активностью

Функциональные особенности и структурная организация фотосинтетического аппарата с высокой активностью

Автор: Якубова, Мухиба Мухсиновна

Шифр специальности: 03.00.12

Научная степень: Докторская

Год защиты: 1984

Место защиты: Душанбе

Количество страниц: 295 c. ил

Артикул: 4032047

Автор: Якубова, Мухиба Мухсиновна

Стоимость: 250 руб.

1. Актуальность проблемы .
2. Цели и задачи исследования II
3. Научная новизна работы
Глава I. ПЕРВИЧНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ И
ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ
Глава 2. МУТАНТНЫЕ И ГЕТЕРОЗИСНЫЕ ФОРМЫ РАСТЕНИЙ ОБЪЕКШ ДНЯ ИЗУЧЕНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ ФУНК ВДОНАЛЬНОЙ И СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ
ФОТОСИНТЕТИЧЕСЮГО АППАРАТА
Глава 3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРВИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ В ХЛОРОПЛАСТАХ, ИЗОЛИРОВАННЫХ ИЗ ЛИСТЬЕВ РАСТЕНИЙ С РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ФОТОСИНТЕЗА
3.1. Функциональная организация первичных
реакций фотосинтеза.
3.2. Методы исследования первичных процессов фотосинтеза.
3.3. Транспорт электронов в изолированных хлоропластах
3.3.1. Нециклический перенос электронов в присутствии Ш4С, АДФ и Мс, сопряженный с процессом фотофосфорилирования
3.4. Фотосинтетическое фотофосфорилирование в изолированных хлоропластах .
3.4.1. Нециклическое фотофосфорилирование и фотофосфорилирование в присутствии феназинметасульфата
3.4.2. Относительное содержание реакционных центров
фотосистемы I и фотосистемы II
3.5. Ультраструктурная организация фотосинтетических
мем бран хлоропластов
3.6. Резюме .
Глава 4. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОТОСИНТЕЗА И
СОПРЯЖЕННЫЕ С НИМ ПРОЦЕССЫ В НАТИВНЫХ ЛИСТЬЯХ РАСТЕНИЙ С РАЗЛИЧНОЙ ПЕРВИЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТЬЮ
4.1.Биофизические исследования фотосинтетического аппарата в нативных листьях
4.2. Особенности организации пигментного аппарата . .
4.3. Относительное содержание фотоактивных реакционных центров фотосистемы I и фотосистемы II .
4.4. Функциональная активность фотосинтетического аппарата электронный транспорт, энергизация
и состояние мембран
4.5. Резюме
Глава 5. РАЗВИТИЕ МЕЗОСТРУКТУРЫ В ОНТОГЕНЕЗЕ ЛИСТА
И РАСТЕНИЯ
5.1. Мезоструктура и фотосинтетическая продуктивность .
5.2. Методика приготовления давленных препаратов . . .
5.3. Развитие мезоструктуры листа в ходе его
развития
5.4. Развитие мезоструктуры листа в онтогенезе
растения
5.5. Число, размеры хлоропластов арабидопсиса
5.6. Резюме .
Глава 6. ОСОБЕННОСТИ ФОТОСИНТЕЗА И МЕТАБОЛИЗМА УГЛЕРОДА У РАСТЕНИЙ С РАЗЛИЧНОЙ ПЕРВИЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТЬЮ
6.1. Фотосинтез и продукционный процесс .
6.2. Методы исследования интенсивности фотосинтеза
и включения СО2 в продукты метаболизма углерода .
6.3. Интенсивность фиксации С0 и особенности распределения углерода в первичных продуктах фотосинтеза в ходе развития листа хлопчатника . .
6.4. Интенсивность фиксации СО2 и особенности распределения углерода в первичных продуктах фотосинтеза в онтогенезе мутантных и гетерозисних форм хлопчатника
6.5. Интенсивность фиксации СО2 и продукты фотосинтетического метаболизма углерода
у мутантных форм арабидопсиса
6.6. Резюме.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ.
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
А Б К абсцизовая кислота
А Т Ф аденозинтрифосфат
А Д Ф аденозиндифосфат
ГК гибберелловая кислота
Гр грана
ДПС длительное послесвечение
ДХММ дихлорфенилдиметилмочевина
ДХФИФ.Н2 восстановленный дихлорфенолиндофенол
ИУК индолилуксусная кислота
Кз крахмальное зерно
Ко клеточная оболочка
КОХ объм клетки, приходящийся на один
хлоропласт
Кх контакты хлоропластов
Мх митохондрия
НАТФазы протонная аденозинтрифосфотаза
НАДф.Н восстановленный никотинамидадениндинуклеотид
ОАП общая ассимиляционная поверхность
Ох оболочка хлоропластов
Пг пластоглобула
Пс пероксисома
РДФК рибулозодифосфаткарбоксилаза
РЦ реакционный центр
сск м светособирающий комплекс
Тг Тилакоиды гран
Тс тилакоиды стромы
ФГК фосфоглицериновая кислота
Фш флавинмононуклеотид
ФМС феназинметасульфат
ФСЕ фотосинтетическая единица
ФСМ фотосинтетическая мембрана
ФС X первая фотосистема
ФС II вторая фотосистема
ФЭС фосфоэфиры сахаров
Хл хлоропласт
эмс м этилметансульфанат
этц электронтранспортная цепь
ВВЕДЕНИЕ
Фотосинтез является наиболее решающим процессом жизнедеятельности растений, в связи с чем определяющая функция его в продукционном процессе несомненна Ничипорович, . В связи с этим, повышение фотосинтетической функции растений может служить реальной возможностью в решении проблемы продуктивности.
Интенсификация фотосинтеза может быть достигнута различными путями. Одним из важных условий высокой продуктивности растений является способность осуществлять фотосинтез путм эффективного использования энергии солнечной радиации, следовательно, повышения коэффициента КПД поглощенной радиации.
Известно, что оптимизация структуры посева Ничипорович Шульгин, Росс, Тооминг, это один из способов достижения высокого КПД, который предусматривает оптимизацию размеров листового аппарата, особенно на начальных этапах развития, так как каждый ярус должен фотосинтезировать в условиях благоприятного режима солнечной радиации.
Как известно, отбор растений на продуктивность шл в направлении увеличения ассимиляционного потенциала посевов, т.е. повышения площади листьев. Такой подход на первых этапах вполне оправдал себя и в настоящее время нам известны многие цродуктивные сорта сельскохозяйственных культур, отбор которых был основан на модификации формы куста, листовой поверхности V е а1 ,
Повышение эффективности использования поглощенной ФАР может быть достигнуто и увеличением интенсивности фотосинтеза самого листа Ничипорович, Тарчевский, . Как известно, данное направление практически не использовалось в растениеводстве. Это можно связать с тем, что фотосинтез контролируется наследственными факторами ядра и хлоропластов Насыров, , что затрудняло в свою очередь выявление перспективных генотипов с учетом эффективной работы фотосинтетического аппарата. Кроме того, селекционеры до настоящего времени уделяли не достаточное внимание при отборе продуктивных форм растений на функциональные особенности процесса фотосинтеза. Для решения проблемы обеспечения продукционного процесса появилась необходимость перехода от экстенсивного к интенсивному подходу, т.е. выявлению потенциальных возможностей фотосинтетического аппарата. Повидимому, возможно создать формы не только с увеличенной листовой поверхностью, но и с повышенной интенсивностью работы листа. Об этом свидетельствуют работы, в которых обнаружено, что высокая сельскохозяйственная продуктивность может коррелировать с высокой интенсивностью фотосинтеза Кумаков ,
Володарский, Гавриленко, Володарский, Быстрых, Николаева, Быков, Зеленский, .
В связи с этим возникает необходимость глубокого и последовательного изучения как световых, так и темновых реакций фотосинтеза, не только в одну из фаз развития растения, а в течение всего периода вегетации, что позволит обнаружить узкие места, которые могут выполнять регуляторную функцию
в фотосинтезе и в биологической цродуктивности.
Один из подходов к изучению этой проблемы связан с использованием мутантных форм растений с определенными функциональными изменениями фотосинтетического аппарата. Несомненный интерес представляют также мутанты с различной биологической продуктивностью.
Как известно, селекция на повышение фотосинтетической продуктивности может быть направлена и по линии получения гетерозисных форм растений. Практически, физиологобиохимические особенности удивительного явления гетерозиса остаются не понятными, хотя исследования в этом плане ведутся Рахманкулов, Шахбазов, Конарв, . В связи с этим для понимания основ как фотосинтетической так и биологической продуктивности наряду с мутантными формами перспективно изучение и гетерозисных форм растений.
Выявление физиологобиохимических основ цродуктивности невозможно без комплексного подхода изучения фотосинтетического аппарата как в наиболее простых системах хлоропласт , так и в более сложных в листе , так как целесообразна интенсификация и усиление нагрузки на каждый хлоропласт в целом
Актуальность


Вместе с тем необходимо изучение растений, где фотосинтез не является определяющим процессом, а существенную роль могут играть дыхание, ассимиляция и другие регуляторные механизмы, что в свою очередь является важным для выяснения комплекса физиологических процессов, с которыми связана фотосинтетичес кая деятельность растительного организма. Исследования в этом плане послужат основой для разработки полезных методов отбо ра селекционного материала и, следовательно, могут открыть ясные перспективы дальнейшего развития селекции в нашей стра не. Глава 2. В настоящее время в нашей стране и за рубежом широко развернулись работы по искуственному мутагенезу растений. Ге и нетики и селекционеры получают огромное число мутаций, которые успешно используются в различных теоретических исследованиях, а также имеют практическое значение для генетикоселекционных работ. Получены и описаны мутанты с направленными повреждениями разных звеньев метаболизма в том числе с блоком на ранних этапах синтеза хлорофилла и каротиноидов, а также отдельных компонентов электронтранспортной цепи фотосинтеза, с повреждениями ключевых ферментов ассимиляции углерода. Такие мутанты открывают большие возможности для исследования механизма процесса фотосинтеза и отдельных его звеньев. В ряде случаев использование мутантов позволяет исследовать изолированные реакции фотосинтеза без применения ингибиторов электронного транспорта. Так, Ладыгиным изучено три типа мутантов геii , различающихся по активности фотосинтеза. У всех мутантов обнаружено нормальное содержание светособирающего хлорофиллбелкового комплекса. В то же время, у мутантов первого типа отсутствуют показатели, характеризующие активность ФС II, хотя сохранились реакции , связанные с ФС I. У второго типа мутантов не обнаружены изменения поглощения при 0 нм. Эти мутанты не способны к фотоокислению ДХФИФ, что свидетельствует об отсутствии активности ФС I, но сохранились все реакции, связанные с активностью ФС II послесвечение, реакция Хилла, сигналы ЭПР. Мутанты третьей группы утратили способность к осуществлению реакций, связанных как ФС I, так и ФС II Ладыгин и др. Описаны i,i , три летальных мутанта кукурузы. Авторы исследовали флуоресценцию, послесвечение, реакцию Хилла, скорость фиксации СС2 и на основании полученных данных сделали заключение, что у одного из мутантов генетический блок локализован в ФС I видимо, на уровне ферредоксин НАДФредуктазы. Два других мутанта имели нарушения в ФС II, причм, у одного из них блок более полный, возможно, вследствии нарушения в цепи синтеза первичного акцептора ФС II. Нарушение в функционировании ФС II у мутантов кукурузы обнаружено Климовым В. В. при исследовании фотоиндуцированных изменений флуоресценции ликопинового и каротинового мутантов, которые выделяют кислород с меньшей скоростью, чем нормальные листья, фотоиндицированные изменения флуорес
ценщш у них также меньше в отличае от кинетики. Авторы предположили, что малая фотосинтетическая активность исследуемых мутантов определяется в первую очередь недостаточным функцио
нированием ФС II. Блок в синтезе отдельных переносчиков или активаторов электронов фотосистем может быть результатом мутации одного или нескольких генов. Так, дефект ФС II у летального мутанта гороха обусловлен повреждением одного ядерного гена Воскресенская и др. По структурной организации и пигментному составу мутант не отличается от дикого типа. Восстановление феррицианида калия у мутанта резко снижено, внесение кофакторов фотофоофорилирования не стимулировало реакцию Хилла. Однако, мутант способен к фосфорилированию с ФМС и ФМ. Авторы предположили наличие блока в электронтранспортной цепи между фотосистемами, возможно, на уровне пластохинонов. Такой мутант может быть удобным объектом для изучения реакций ФС I и позволяет избежать применения ингибиторов. Интересный летальный мутант vii исследован Хебером . Им показано, что хлоропласти, изолированные из листьев этого мутанта, слабо восстанавливают НАДФ даже в присутствии ДХФИФ в качестве донора электронов, но восстановление экзогенных красителей в реакции Хилла происходит нормально. Автор пришел к выводу, что в электронтранспортной цепи у этого мутанта существует блок между цитохромом и восстановительной системойФС I. Описано ящерных мутантов гороха Маторин и др.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.199, запросов: 145