Транспорт Ca2+ через перибактероидную мембрану, его аккумуляция в симбиосомах и включение в контроль нитрогеназной активности в корневых клубеньках бобов и люпина желтого

• Автор: Крылова, Валерия Валерьевна
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Симбиотическая азотфиксирующая система бобовых растений

1.1. Биологическое значение симбиотической фиксации азота

1.2. Азотфиксирующие микроорганизмы

1.3. Этапы формирования бобоворизобиального симбиоза

1.4. Образование клубенька

1.5. Бактероид

1.6. Нитрогеназа

1.7. Генетика азотфиксирующего симбиоза

2. Взаимоотношения партнеров симбиоза на уровне разделяющих
их медиальных зон .
2.1. Роль перибактероидного пространства
2.2. Роль перибактероидной мембраны
2.2.1. Транспорт метаболитов через перибактероидную мембрану
2.2.2. Дикарбоксилатный переносчик перибактероидной мембраны
2.2.3. Нодулин
2.2.4. АТФазы перибактероидной мембраны
2.2.5. Транспорт Н и ИН через перибактероидную мембрану
2.2.6. Интеграция метаболических взаимоотношений партнеров симбиоза через перибактероидную мембрану
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА II. Объекты и методы исследования
1. Выращивание растений
2. Получение фракции бактероидов, симбиосом и везикул перибактероидной мембраны из корневых клубеньков бобовых
3. Регистрация мембранного потенциала Д и трансмембранного градиента ДрН перибактероидной мембраны
4. Регистрация выхода Са2 из симбиосом
5. Регистрация поглощения Са2 симбиосомами и везикулами перибактероидной мембраны
6. Регистрация активного транспорта Са2 через перибактероидную мембрану
7. Электронномикроскопическая цитохимия аккумуляции кальция в клетках клубеньков и симбиосомах
8. Определение нитрогеназиой активности клубеньков и изолированных из них симбиосом
9. Определение активности НАДНзависимой малатдегидрогеназы клубеньков
. Регистрация осмотических изменений объема симбиосом ГЛАВА III. Кальций аккумулирующая функция симбиосом
1. Субклеточная локализация Са2 в клетках корневых клубеньков люпина желтого и бобов при эффективном и неэффективном симбиозе
2. Действие Са2активных соединений и экзогенного Са2 на симбиосомальную компартментацию этого катиона у люпина желтого и бобов
3. Обсуждение
ГЛАВА IV. Транспорт Са2 через перибактероидную мембрану
1. Са2транслоцирующая АТФаза
1.1. Электронномикроскопическая визуализация аккумуляции Са в симбиосомах люпина желтого в присутствии АТФ и 2
1.2. Идентификация и характеристики кальциевого насоса
1.3. Обсуждение
2. Са2каналы
2.1. Действие блокаторов Са2каналов на распределение и перераспределение Са в симбиосомах i i на фоне Са2дефицита
2.2. Действие верапамила на выход Са из симбиосом бобов в присутствии ЭГТА и при деполяризации перибактероидной мембраны
2.3. Обсуждение
ГЛАВА V. Включение Са2 в контроль нитрогеназной активности
1. Некоторые эпи и генетические аспекты детерминирования активности нитрогеназы кальцием
2. Действие Са активных соединений ЭГТА, ионофор А7 на нитрогеназную активность симбиосом люпина желтого и бобов i viv и i vi
3. Действие блокаторов кальциевых каналов и ЭГТА на нитрогеназную активность корневых клубеньков и симбиосом бобов
4. Возможные механизмы действия Са2 на процессы, определяющие азотфиксирующую активность клеток корневых клубеньков бобовых
5. Обсуждение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Способностью ферментативного восстановления газообразного азота с последующим включением его в метаболизм обладают лишь некоторые представители семейств бактерий, цианобактерий, актиномицетов и одноклеточных водорослей, живущих свободно или в ассоциации, или симбиозе с высшими растениями. Большое практическое значение имеет симбиоз бобовых с клубеньковыми бактериями, благодаря которому важнейшие зернобобовые культуры и кормовые травы не только обеспечивают свои потребности в азоте, но и обогащают почву им. Применение биологического азота экономичный и
дешвый способ повышения плодородия почвы и получения полноценного белка. Известно, что затраты на производство и использование равного количества биологического азота в раз ниже, чем технического, а каждая тонна белка, полученного симбиотическим путм, обходится в 9 раз дешевле белка, накопленного за счт минерального азота Базилинская, Мишустин, Черепков, . Биологический азот полнее усваивается растениями, способствует повышению качества растительной продукции и более эффективному использованию минеральных удобрений. В связи с этим максимальное использование преимуществ биологического азота и рациональное сочетание его с техническим позволит решить проблему азотного дефицита за счт расширения посевов бобовых культур и повышения их урожайности. Важно учитывать, что бобовые культуры наряду с уникальной способностью к азотфиксации обладают высокой и стабильной урожайностью, повышенным по сравнению со злаками содержанием азотистых соединений, особенно белка, а также углеводов, жиров, ценных ферментов и витаминов. В белковом комплексе бобовых преобладают незаменимые аминокислоты и легко усвояемые альбумины и глобулины, в то время как злаки содержат преимущественно проламины и глутелины Трепачв, . Углеводы бобовых, главным образом крахмал, почти полностью усваиваются организмом человека и животных, представляют собой источник энергии, эквивалентный по калорийности углеводам зерновых культур Харди, . Фиксацию молекулярного азота воздуха осуществляют две группы микроорганизмов свободноживущие и симбиотрофные азотфиксаторы. Анаэробную спороносную бактерию, фиксирующую молекулярный азот, впервые в году выделил С. Пастера ii i. Бейеринк в году описал вторую свободноживущую азотфиксирующую бактерию . Существенную роль в круговороте азота в почвах, пресных водах и морях играют циано и фотосинтезирующие бактерии , . Азотфиксирующей способностью обладают бактерии метаногены, образующие метан из находящихся в болотах растительных остатков и отходов животноводства. Вместе с галофильными и термоацидофильными бактериями они образуют группу архебактерий. В настоящее время насчитывается рода и свыше 0 видов усваивающих азот растений, относящихся к 8 семействам ольха, сем. Клубеньки на корнях ольхи и ряда других нсбобовых растений населены микроорганизмами, представляющими собой актиномицеты род i. В качестве азотфиксаторов интересны лишайники, представляющие собой симбиоз гриба и цианобактерий Шапиро, . Некоторые лишайники образуют тройные симбиотические системы, включающие гриб, фотосинтезирующую зелную водоросль и цианобактерию. Они различаются по культуральнобиохимическим признакам и генетической организации Проворов, Аронштам, . Клубеньковые бактерии разделяются на много видов, соответствующих определнному роду или группе бобовых растений, корни которых он способен заражать. Медленнорастущие штаммы клубеньковых растений носят родовое название ii. Храмой, . Способность клубеньковых бактерий образовывать клубеньки на корнях бобовых растений называют вирулентностью. Скручивание корневых волосков. Клу беньковые бактерии способны размножаться в ризосфере как бобовых, так и небобовых. По данным П. А. Кожевина Кожевин, , динамика популяции клубеньковых бактерий имеет форму бегущей волны. На первом этапе формирования симбиоза динамика популяции на поверхности корня в основном определяется поступлением ризобий из почвы. По расчтам автора, на 1см2 корневой поверхности в течении часа поступало из почвы примерно клеток Вгас1угЫ2оЫитаротсит.