Продукционный процесс и регуляция фотосинтеза C3-растений в изменяемых условиях углеродного и азотного питания

• Автор: Новичкова, Наталья Степановна
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 127 с.

Введение.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 1. Ассимиляция углерода и азота при фотосинтезе.

1.1 Механизмы усвоения углекислоты при фотосинтезе.Ю

1.1.1. Автотрофная ассимиляция углерода на свету фотоавготрофия .

1.1.2. Фотодыхание и гликолатный путь фотосинтеза.

1. .3. Рибулозо1,5бисфосфаткарбоксилаза основной фермент автотрофной ассимиляции СО2.

1.1.4. Карбоаш идраза.

1.1.5. Конечные продукты фотосинтеза

1.2. Реуляция ассимиляции углекислоты в листьях

1.3. Влияние повышенной концентрации С на морфофизиологические и биохимические параметры растений
1.3.1. Предварительные наблюдения.
1.3.2. Изменения морфологических параметров при повышении концентрации СО
1.3.3. Фотосинтез при повышенной концентрации С.
1.3.4. Проблемы, связанные с механизмами фенотипической адаптации к повышенной концентрации С.
1.3.5. Параметры регуляции фотосинтеза
1.3.6. Ферменты при повышенной концентрации С.
1.3.6.1. Карбоангидраза.
1.3.6.2. Рибулозо1,5бисфосфагкарбоксилаза.
1.3.6.3. Сахарозофосфатсинтаза.
1.3.7. Неструктурные углеводы при повышенной концентрации С.
1.3.8. Роль морфогенеза в проявлении признаков акклимации у растений при повышенной концентрации С
1.3.9. Взаимодействие углерода и азота
1.4. Ассимиляция азота при фотосинтезе.
1.4.1. Азот в атмосфере и почве
1.4.2. Ассимиляция нитрата при фотосинтезе
1.4.3. Ассимиляция аммония
1.5. Симбиотическая фиксации молекулярного азота и ее связь с фотосинтезом
1.5.1. Механизмы симбиотической фиксации азота.
1.5.2. Связь азотфиксации с фотосинтезом.
1.5.3. Симбиотическая азогфиксация и минеральное питание растений
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Глава 2. Объекты и методы исследования.
2.1. Объекты исследования
2.2. Морфометрические параметры
2.3. Методы биохимического анализа.
2.3.1.Определение содержания белка.
2.3.2. Определение содержания хлорофилла.
2.3.3. Определение содержания углеводов
2.4. Измерение скорости Сгазообмена нетгофотосинтез
2.5. Определение карбоксилазной активности рибулозо1,5бисфосфаткарбоксилазы оксигеназы.
2.5.1. Получение ферментного препарата
2.5.2. Определение карбоксилазной активности рибулозо1,5бисфосфаткарбоксилазы окенгеназы
2.5.3. Оценка реальной активности рибулозо1,5бисфосфаткарбоксилазы оксигеназы.
2.6. Определение активности ферментов азотного метаболизма
2.6.1. Получение ферментного препарата
2.6.2. Активность глутаминсинтетазы.
2.6.3. Активность Фдспецифичной глутаматсинтазы
2.6.4. Активность НАДНспецифичной глутаматсинтазы
2.7. Измерение параметров корневой деятельности.
2.7.1. Измерение скорости дыхания корневой системы
2.7.2. Измерение скорости симбиотической азотфиксации.
Глава 3. Влияние повышенной концентрации С на физиологобиохимические параметры С3расгений
3.1. Влияние повышенной концентрации С на рост и биохимический состав листьев гороха.
3.2. Влияние удвоенной концентрации С на морфофизиологические параметры и биохимический состав листьев сахарной свеклы
3.3. Обсуждение к главе 3.
Глава 4. Влияние типа азотного питания на физиологобиохимические характеристики клевера лугового.
4.1. Рост и структура биомассы
4.2 Биохимический состав листьев
4.2.1. Неструктурные углеводы.
4.2.2. Водорастворимый белок.
4.2.3. Хлорофилл.
4.3. Фотосинтез и рибулозо1,5бисфосфаткарбоксилаза.
4.3.1. СС2газообмен неттофотосинтсз в реальных условиях.
4.3.2. Потенциальная скорость фотосинтеза
4.3.3. Световые кривые фотосинтеза.
4.3.4. Карбоксилазная активность рибулозо1,5бисфосфаткарбоксилазы оксигеназы i vi.
4.3.4.1. Активность рибулозо1,5бисфосфаткарбоксилазы в условиях, имитирующих условия роста
4.3.4.2. Полностью активированная рибулозо1,5бисфосфаткарбоксилаза.
4.4. Ферменты ассимиляции азота
4.4.1. Глутаминсинтетаза.
4.4.2. Фдзависимая глутаматсинтаза
4.4.3. НАДН зависимая глутаматсинтаза.
4.5. Дыхание корневой системы и симбиотическая азотфиксация. . . .
4.5.1. Дыхание корневой системы.
4.5.2. Симбиотическая азотфиксация.
4.6. Обсуждение к главе
Заключение
Выводы.
Литература


Этот непреложный факт поставил перед физиологией растений новые задачи выявления последствий прогнозируемых СОД для общей продуктивности растительного покрова Земли, качества продукции и видового состава земной флоры. Имеющиеся данные о влиянии повышенной С на механизм адаптации к повышению С не всегда согласуются между собой, а множественность действующих факторов, помимо СОД, затрудняет интерпретацию результатов. Фотосинтез главная, хотя и не единственная, составляющая продуктивности автотрофов. Теория продуктивности растений, на протяжении многих лет разрабатывавшаяся Ничипоровичем, содержит фундаментальное понятие о необходимости гармоничного сочетания элементов минерального питания, прежде всего, углеродного и азотного Ничипорович, . Азот поступает в растение в процессе корневого питания. Его источниками, как правило, являются минеральные соединения ионы нитрата или аммония. Концепция о механизмах и локализации процессов ассимиляции азота создавалась и развивалась параллельно с обоснованием концепции фотосинтеза Кретович, ii, , v , . Метаболические реакции ассимиляции азота у автотрофов тесно связаны с процессом фотосинтеза, который, с одной стороны, является прямым или косвенным источником энергии, и с другой стороны, продуцирует углеродные цепочки, необходимые для построения азотсодержащих метаболитов. Исследования взаимозависимости фотосинтеза и метаболизма азота Андреева, Измайлов, i. XX века, по мере накопления информации о частных механизмах и способах их регуляции. В ряде случаев источником азота для высших растений могут служить продукты, образуемые некоторыми симбиотическими микроорганизмами в процессе ассимиляции молекулярного азота воздуха. Изучению возможностей использования симбиотической Ы2фиксации как рациональному и экономичному способу азотного мигания растений было уделено особое внимание ввиду его дешевизны и экологической чистоты. Кретович, . Вопрос о последствиях для углеродного метаболизма растенияхозяина перехода исключительно на азогфиксациго, чрезвычайно мало исследован. Сложность метаболических связей в растении требует проведения комплексных исследований, в идеале системных, с привлечением опыта исследователей разных направлений и даже специальностей. В конечном счете, при высоком уровне знаний механизмов индивидуальных реакций ассимиляции углерода и азота системный подход единственный подход, который позволяет получить единственно правильные результаты и сделать соответствующие выводы Селье, . Настоящая работа представляет собой посильный вклад в разработку схем системного подхода к решению ряда конкретных задач, связанных с углеродным и азотным питанием высших растений. ОБЗОР ЛИТЕРА ТУРЫ Глава 1. АССИМИЛЯЦИЯ УГЛЕРОДА И АЗОТА ПРИ ФОТОСИНТЕЗЕ. Фонды углерода на Земле атмосфера, биосфера, воды океанов, осадочные породы являются компонентами глобального цикла углерода. Из Гт углерода, участвующих в цикле, на долю атмосферы приходится немногим более 0,1. Существующие постоянные связи между фондами в течение длительного времени позволяли поддерживать определенное равновесие в распределении углерода. Однако, на протяжении последних 0 лет наблюдается заметное повышение концентрации углекислоты в атмосфере с 0 мклл1 в середине прошлого века до 0 мклл1 в настоящее время. Наиболее значимой причиной повышения СОг является результат хозяйственной деятельности человека, включающей сжигание ископаемого топлива, развитие промышленности, распашку залежных земель, уменьшение площади лесов и осушение болот. Происходящее глобальное повышение СО2 в атмосфере требует знания возможностей и пределов адаптации растений с целями возможного увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур и изменения качества урожая, а также предсказания перераспределения растительности на планете. Фотосинтез является практически единственным естественным стоком для атмосферной углекислоты. Роль фотосинтеза тем более значительна, что умеренное повышение концентрации С должно стимулировать его ассимиляцшо при фотосинтезе Эдвардс, Уокер, Джиффорд, . Автотрофиая ассимиляция углерода на свету фотоавтотрофия.