Реакция фотосинтетического аппарата chlorina 3613 (Hordeum vulgare L.), лишенного хлорофилла b, на изменение уровня инсоляции

• Автор: Тютерева, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 03.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Биосинтез хлорофиллов аийв онтогенезе высших растений
1.2. Биосинтез белков ФС и ССК
1.3. Совместная регуляция биосинтеза хлорофиллов и белков
1.4. Каротиноиды и виолаксантиновый цикл
1.5. Изменения ультраструктуры хлоропластов в зависимости от условий инсоляции
1.6. Реакции растений на изменения интенсивности инсоляции
1.7. Приспособления к изменению интенсивности радиации на уровне тилакоидных мембран хлоропластов
1.8. Применение хлорофилльных мутантов в физиолого-биохимических исследованиях
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор объекта исследования
2.2. Выбор стадии онтогенеза и листового яруса растения для сбора проб
2.3. Структура эксперимента
2.4. Условия произрастания растений
2.5. Измерение морфометрических параметров
2.6. Приготовление вытяжек пластидных пигментов
2.7. Спектрофотометрические определения хлорофиллов и каротиноидов
2.8. Хроматография на бумаге
2.9. Высокоэффективная жидкостная хрома!01 рафия
2.10. Измерение интенсивности инсоляции, относительной влажности и температуры воздуха
2.11. Измерение интенсивности видимого фотосинтеза
2.12. Трансмиссионная электронная микроскопия (ТЭМ)
2.13.1. Выделение суспензии хлоропластов
2.13.2. Выделение пигмент-белковых комплексов
2.14. вББ -ПААГ электрофорез
2.14.1. Экстракция мембранных белков
2.14.2. Приготовление полиакриламидных гелей
2.15. Вестерн-блоттинг и иммунодетекция полипептидов
2.16. Нативный электрофорез на «зелёных» гелях
2.17. Статистическая обработка данных

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ УРОВНЯ ИНСОЛЯЦИИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАБИТУСА, ПАРАМЕТРЫ ВЕГЕТАТИВНОЙ И СЕМЕННОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ООЫАША И СНЮША 3613
3.1. Сравнение характеристик онтогенеза, габитуса и продуктивности растений Вопагіа и сМогіпа 3613 при выращивании в открытом грунте в естественных условиях освещения
3.2. Изменения габитуса и продукционных характеристик растений под влиянием продолжительного затенения
3.2.1. Влияние затенения до уровня инсоляции 60% на рост и продуктивность Вопагіа и сМогіпа 3613
3.3. Влияние затенения до уровня инсоляции 40% на рост и продуктивность Вопагіа
и сМогіпа 3613
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ УРОВНЯ ИНСОЛЯЦИИ НА ДНЕВНУЮ ДИНАМИКУ ИНТЕНСИВНОСТИ ВИДИМОГО ФОТОСИНТЕЗА И НА ПАРАМЕТРЫ СВЕТОВЫХ КРИВЫХ ВОИАШ И СНЮША 3613
4.1. Дневная динамика интенсивности видимого фотосинтеза растений контрольных групп в 2006 г
4.2. Дневная динамика интенсивности видимого фотосинтеза растений, затеняемых
до уровня инсоляции 40%: данные 2006 г
4.3. Зависимость интенсивности видимого фотосинтеза от интенсивности света («световые кривые») у контрольных и экспериментальных растений сМогіпа 3613 и Вопагіа: данные 2006 г
4.4. Сравнение характеристик видимого фотосинтеза в течение нескольких вегетационных сезонов
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ УРОВНЯ ИНСОЛЯЦИИ НА СОСТАВ ПИГМЕНТ-БЕЛКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ХЛОРОПЛАСТОВ ВОИАША И СНЮША 3613
5.1. Детекция наличия хлорофилла Ъ в тканях сМогіпа 3613
5.1.1. Метод бумажной хроматографии
5.1.2. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии
5.2. Состав пигмент-белковых комплексов ФСА сМогіпа 3613
5.2.1. Пигментный состав ПБК тилакоидных мембран хлоропластов сМогіпа 3613 до затенения
5.2.2. Влияние затенения до 60% уровня инсоляции на пигментный состав ПБК
5.2.3. Влияние затенения до 40% уровня инсоляции на пигментный состав ПБК
5.3. Нативные формы ПБК и полипептидный состав денатурированных ПБК
5.4. Размер пулов активного виолаксантина и конститутивного зеаксантина
ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ УРОВНЯ ИНСОЛЯЦИИ
НА УЛЬТРАСТРУКТУРУ ХЛОРОПЛАСТОВ ВОИАЫА И СНЮША 3613
6.1. Сравнительная характеристика хлоропластов растений Вопагіа и сМогіпа 3613 накануне затенения
6.2. Ультраструктура хлоропластов растений Вопагіа и сМогіпа 3613, затеняемых до уровня инсоляции 60%
6.3. Ультраструктура хлоропластов растений Вопагіа и сМогіпа 3613, затеняемых до уровня инсоляции 40%

Глава 7. ОБСУЖДЕНИЕ
7.1. Фенотипические изменения растений сИІогіпа 3613 в ответ на долговременное снижение инсоляции
7.2. Изменения в составе пигмент-белковых комплексов тилакоидов хлоропластов растений сИІогіпа 3613 в ответ на долговременное снижение инсоляции
7.3. Изменения параметров фотосинтетического газообмена растений сИІогіпа 3613 в ответ на долговременное снижение инсоляции
7.4. Изменения ультраструктуры хлоропластов мезофилла листа растений сИІогіпа 3613 под воздействием долговременного снижения инсоляции
7.5. Изменения в пигмент-белковом составе ФСА в поколениях потомков высокопродуктивного фенотипа С1оХ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Термин фотоакклимация согласно Falkowski и La Roche (1991) относится к фенотипическим изменениям в ответ на вариации факторов среды, затрагивающим только макромолекулярную композицию и ультраструктуру фотосинтетического аппарата (Falkowski and Raven, 1997; Durnford and Falkowski, 1997). В противоположность этому согласно тем же авторам термин фотоадаптация относится к изменениям генотипа, которые происходят или в результате мутаций или в связи с перераспределением аллелей в пределах геномного пула. В фотоакклимации в зависимости от времени отклика и развития во времени различают i) быстрые (динамические) и медленные (пластические) механизмы регуляции, ii) краткосрочные (кратковременные, the short-term response) и долгосрочные (долговременные, the long-term response) ответы (Anderson, 1988).
Механизмы кратковременной акклимации ограничиваются модификацией фотосинтетических компонентов на посттрансляционном уровне или модулированием их экспрессии и сборки (Walters, 2005), предполагая только реорганизацию уже имеющихся мембранных компонентов (Melis, 1991). Механизмы быстрой регуляции основаны на изменениях констант взаимодействия переносчиков отдельных участков электрон-транспортной цепи, например, в связи с изменением их конформации. Основным путем динамической регуляции активности ФСА является взаимосогласование активностей темновых и световых процессов, а также редокс-реакций обеих фотосистем (для предупреждения перевосстановления компонентов электрон-транспортной цепи, ведущему к фотоингибированию ФСА) (Рубин, Кренделева, 2003). Программы быстрых ответов реализуются по данным разных авторов в среднем в течение 20-60 секунд (Anderson J.M., Osmond, 1987; Allen and Forsberg, 2001) и могут заключаться в изменении перераспределения энергии между фотосистемами: 1) переходы состояний («state transitions») 2) изменение площади сечения поглощения ФС2 - спилловер (Allen, 1992). Переходы состояний («state transitions») связаны с латеральной подвижностью CCKII. Продолжительность переходов измеряется минутами. Этот комплекс выполняет роль дополнительной антенны для усиления нагрузки реакционного центра одного из двух типов фотосистем (Бухов, 2004; Kargul and Barber, 2008). Соответственно различают два «состояния» - либо ССКИ в фософолирированном состоянии сопряжена с коровым комплексом ФСП (в условиях пониженной интенсивности инсоляции или при преимущественном возбуждении ФСН) -State 1, либо в дефосфолирированном состоянии с коровым комплексом ФС1 (в условиях высокой освещенности - State 2. Происходит «поднастройка» соотношения циклического и нециклического переноса электронов.
«Медленные» механизмы (пластическая регуляция) - перестройки и изменения структуры хлоропласта, связанные с активизацией регуляторных белков и синтезом новых компонентов тилакоидных мембран. Адаптация целого растения направлена на поддержание