Экологические аспекты накопления антоциановых пигментов в растениях

• Автор: Масленников, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Калининград
• Количество страниц: 162 с.

Оглавление
Введение
Список используемых сокращений
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Антоцианы - непластидные пигменты растений
1.2. Биосинтез антоцианов в растениях
1.3. Физиологическая роль антоцианов в растениях
1.4. Влияние экологических факторов на образование антоцианов в растениях
1.4.1. Свет
1.4.2. Минеральное питание
1.4.3. Температура
1.4.4. Техногенный стресс и поиск адекватных биоиндикаторов загрязнения
окружающей среды
Глава 2. Объекты и методы исследования
Глава 3. Экспериментальные данные
3.1. Влияние полихроматического света на накопление антоцианов, хлорофилла и каротиноидов в зеленых растениях
3.2. Влияние полихроматического света на накопление антоцианов, хлорофилла и каротиноидов в альбиносных растениях ячменя
3.3. Влияние монохроматического света на содержание антоцианов
3.4. Влияние минерального питания на ростовые процессы и накопление
антоцианов, хлорофилла, каротиноидов, аскорбиновой кислоты, неорганических полифосфатов в растениях кукурузы
3.5. Влияние температуры на накопление антоциановых пигментов и аскорбиновой кислоты в растениях кукурузы
3.6. Влияние тетрабората натрия на ростовые процессы и содержание антоцианов в растениях ржи
3.7. Влияние нефтяного загрязнения на накопление антоцианов, хлорофилла, каротиноидов, аскорбиновой кислоты и рибофлавина в растениях
3.8. Содержание антоцианов в онтогенезе листев растений
Глава 4. Обсуждение результатов

Выводы
Библиографический список использованной литературы.

Введение
Актуальность темы. Сложный комплекс одновременно действующих экологических факторов среды может стать причиной окислительного стресса, при котором продуцируются избыточные количества активных форм кислорода (АФК), действующие как сигналы, запускающие реакции защиты растений, предохраняющие растительные клетки от каскада свободнорадикальных окислительных реакций, вызывающих осложнения в живых организмах (Yamasaki, 1997; Sherwin, Farrant, 1998). Будучи открытой саморегулирующейся системой, растительный организм осуществляет перестройку физиологических процессов в ответ на воздействие тех или иных внешних факторов, и это отражается на биохимическом составе растений (Иванов, Пьянков, 1998).
Из всего многообразия веществ, синтезируемых растениями в стрессовых условиях, антоциановые пигменты являются слабо изученной группой. Антоцианы -водно-растворимые флавоноиды, содержащиеся в клеточном соке цветов, плодов, листьев растений, и окрашивающие их в красный, фиолетовый цвета и их различные сочетания (Harbom, 1988; Mueller et al., 2000). Они выявлены в высших растениях почти всех порядков (Chalker-Scott, 1999). Синтезируются данные соединения в цитоплазме и депонируются в клеточные вакуоли при помощи глутатионовой помпы (Mars et al., 1995). Антоцианины обнаружены в специальных везикулах -антоцианопластах, а также в кристаллическом виде в плазме некоторых луков и клеточном соке некоторых растений (Rogerson et al., 2000; Hale et al., 2001). В большинстве случаев тканевая локализация антоцианинов ограничивается верхним эпидермисом (Woodall, Stewart, 1998). Растения, адаптированные к теневым условиям, содержат данные пигменты в нижнем эпидермисе, возможно, для более полного и эффективного поглощения фотосинтетической радиации (Lee et al., 1979; Lee et al., 1987). Описаны случаи локализации антоцианов исключительно в мезафильных тканях некоторых видов растений из родов: Mahonia, Viburnum, Rhododendron (Kaku et al., 1992) и некоторых тропических древесных из рода Syxygium (Woodall etal., 1998).
Физиологическая роль и механизм индукции биосинтеза антоцианов ещё не вполне выяснены, особенно в отношении нерепродуктивных тканей (Selinger,

Внимание большинства исследователей сфокусировано на фотоиндукции биосинтеза антоциановых пигментов УФ и ДК светом, при этом механизм взаимодействия ВЭР и НЭР, проявляющийся в накоплении антоцианов, остается недостаточно ясным. Фото-индукция биосинтеза антоцианов СС и БС получила гораздо меньшее внимание (Merzlyak, Chivkunova, 2000; Масленников, Чупахина, 2001г). Роль полихроматического света в накоплении антоцианов в корнях растений практически не исследована.
1.4.2. Минеральное питание
Данные, полученные на целых растениях, свидетельствуют о том, что наибольшее влияние на образование фенольных соединений оказывает азотное питание. Дефицит азота в почве стимулирует накопление фенольных соединений в различных органах растений, избыток азота - сопровождается обеднением. Так, в суспензионной культуре клеток Acer pseudoplatanus интенсивное образование фенольных соединений начинается только после практически полного исчерпания источников азота в культуральной среде (Запрометов, 1993). Высокая концентрация нитрата (0.18М) подавляла образование антоцианов в культуре клеток виноградной лозы (Запрометов, 1993). В культуре клеток чайного растения удвоение стандартной концентрации нитрата приводило к ослаблению образования фенольных соединений на 25-30 %, а уменьшение в 4 раза сопровождалось стимуляцией образования антоцианов на 50-60 %.
Данные о влиянии фосфатного питания более разнообразны и менее четко выражены. Фосфатный дефицит также может благоприятствовать биосинтезу фенольных соединений в тканях ячменя (Нашу, 1983) и Arabidopsis thaliana (Trull et al., 1997). В культивируемых клетках виноградной лозы обеднение фосфором приводило к стимуляции образования антоцианов, а в каллюсных тканях табака к увеличению содержания кумаринов. Аналогичные данные были получены для культивируемых клеток табака и барвинка Catharanthus roseus (Запрометов, 1993).
Влияние других элементов минерального питания менее изучено и полученные данные противоречивы. Имеются данные о том, что в ряде случаев дефицит Мп2 может благоприятствовать накоплению фенольных соединений (Вехов,