Механизмы регуляции внутриклеточного рН в корнях злаков в условиях гипоксии и аноксии

• Автор: Куличихин, Константин Юрьевич
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Важным компонентом биохимической регуляции цитоплазмы является обмен яблочной кислоты vi, , а в условиях дефицита кислорода путь метаболизма пирувата в реакциях брожений , . В то время как биохимический стат энергетически независим, работа биофизического стата требует гидролиза макроэргических фосфатов , АТФ и, в меньшей степени, неорганического пирофосфата. В большинстве работ, посвященных изучению динамики рНвнт в условиях дефицита кислорода у растений, применялось аноксическое воздействие, тогда как исследования влияния низких концентраций кислорода гипоксии немногочисленны . Состояние гипоксии вызывает повышенный интерес в связи с феноменом индукции устойчивости к аноксии у чувствительных к анаэробиозу растений низкими концентрациями кислорода i, . Тем не менее, предыдущие исследования концентрировались преимущественно на различиях в поведении предобработанных и не предобработанных гипоксией растений в условиях аноксии Xi , Xi . Анализ влияния гипоксии на изменения белкового профиля ix, . Однако до сих пор мы не располагаем детальной информацией о динамике рНцит и вакуоли рН8ак в условиях гипоксии у устойчивых и неустойчивых растений, а также о механизмах, участвующих при этом в регуляции рНвкт. Цели и задачи. Целью работы являлось выяснение взаимосвязи между характером изменений внутриклеточного рНцит и рНвак и динамикой уровня эндогенного малата, содержанием нуклеотидтрифосфатов, а также активностью ферментов брожений и метаболизма яблочной кислоты в условиях кислородной недостаточности различной степени у растений, контрастных по устойчивости к анаэробному воздействию. ПДК, АДГ, ЛДГ. Содержание нуклеотидтрифосфатов отражает степень обеспеченности клетки энергией и определяет возможность функционирования протонных помп на плазмалемме и тонопласте. Интенсивность брожения спиртового и молочнокислого в сумме отражает интенсивность анаэробного гликолиза, а в условиях аноксии интенсивность синтеза АТФ. С другой стороны, соотношение интенсивностей образования лактата и этанола определяет степень закисления цитоплазмы конечными продуктами анаэробного обмена и энергетические затраты, связанные с выведением избытка протонов из цитоплазмы. Метаболизм яблочной кислоты играет важную роль в биохимической регуляции внутриклеточного . Научная новизна работы. В настоящей работе впервые исследована с высоким временным разрешением динамика рНцит и рНвак в корнях злаков, отличающихся по устойчивости к анаэробному воздействию, в условиях гипоксии и аноксии. Впервые изучены взаимосвязи между динамикой изменения содержания яблочной кислоты и динамикой рНцит, а также между содержанием АТФ и активностью ионов водорода в цитоплазме клеток корней злаков в условиях аноксии и гипоксии. Предложена концепция регуляции рНцИТ при анаэробиозе у растений, в которой предпринята попытка оценить вклад биофизической и биохимической систем регуляции кислотности цитоплазмы у растений, контрастных по чувствительности к недостатку кислорода, в условиях аноксии и гипоксии. Практическая значимость. Результаты, полученные в данном исследовании, дополняют существующие знания о регуляции внутриклеточного в условиях дефицита кислорода у растений. Исследование динамики рНцит и рНвак в условиях аноксии может использоваться в качестве теста для оценки устойчивости растения к анаэробному воздействию. Ряд данных может быть использован в курсах по физиологии устойчивости адаптации и экологической физиологии растений на кафедрах физиологии и биохимии растений высших учебных заведений Российской Федерации, а также Университета Хельсинки. Апробация работы. Материалы работы представлены в 6 публикациях, в том числе 2 статьях. Результаты работы докладывались на IV Съезде Общества физиологов растений России Москва, октября года XIX Йоэнсуу, Финляндия, июня года, XXI АллингСандвиг, Борнхольм, Дания, августа года и XXII Умео, Швеция, июня года Конгрессах Скандинавского Общества по физиологии растений ivi i i. Одна статья подана в печать, также планируется представление результатов на 9 Конгрессе Международного Общества по анаэробиозу у растений Ii i ii Мацушима, Сендай, Япония, ноября года.