Экологические аспекты биохимии вторичных метаболитов растений картофеля в условиях Лесостепи

• Автор: Чиванов, Вадим Дмитриевич
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Сумы
• Количество страниц: 356 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Цель и задачи исследований.

Научная новизна работы.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Апробация результатов исследован ий

Основные положения, выносимые на защиту

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Вторичные метаболиты растений. Общая характеристика, биохимия, физиология, экология, токсикология.

Вторичный обмен растений в условиях стресса.

1.2. Вторичные метаболиты растений картофеля i . Значение для селекции, пищевой промышленности и токсикологии продуктов питания
1.1.1. Стероидные гликоалкалоиды СГА. Общая характеристика
1.1.2. Токсичность СГА для человека и сельскохозяйственных животных.
1.1.3.1. Влияние факторов окружающей среды на качественные
и количественные параметры СГА растений картофеля.
1.1.3.1.1. Погодноклиматические условия
1.1.3.1.2. Тип почв и удобрения.
1.1.3.1.3. Пестициды и регуляторы роста.
1.1.3.1.4. Техногенные загрязнения
1.1.3.1.5. Воздействие на растения картофеля насекомыхвредителей, фитопатогенов, бактерий и нематод
1.1.2. Фенольные соединения. Флавоны и антоцианы.
1.3. Современные методы анализа вторичных метаболитов растений картофеля мягкоионизационные виды биологической массспектрометрии плазменнодесорбционная РИМ5, электро
распылительная ЕМ8 и лазерная МАЫ1М8.
Глава 2. Материалы, объекты и методы исследований
2.1. Место проведения исследований
2.2. Методика лабораторных исследований.
Результаты исследований
Глава 3. Разработка новых методических подходов в области
аналитической биохимии вторичных метаболитов растений картофеля.
3.1. Определение СГА и других вторичных метаболитов методами мягкоионизационной масссиектрометрии.
3.2. Массспектрометрический метод исследования активности ферментов, участвующих в обмене С1 А растений картофеля
Глава 4. Исследование направления и характера влияния факторов окружающей среды на количественные и качественные параметры вторичных метаболитов и параметры активности ферментов гидролитической деструкции СТА растений картофеля различных сортов
4.1. Погодноклиматические условия
4.1.1. Исследование экологобиохимических параметров картофеля различных сортов и групп спелости в локальных условиях опытное поле СДАУ и агрофирма Косовщинское, гг.
4.1.1.1. Содержание СГА в клубнях картофеля как функция от погодноклиматических условий.
4.1.1.2. Динамика изменения содержания суммарной фракции СГЛ и ее составляющих в клубнях и листьях картофеля.
4.1.1.2.1. Характеристика минорных СГА растений картофеля различных сортов
4.1.1.3. Качественные и количественные параметры вторичных метаболитов растений картофеля и их изменения под действием факторов окружающей среды.
4.1.1.4. Отношение ачаконинасоланин Ч С и его вариабельность у разных сортов картофеля. Связь показателя Ч
С с уровнем резистентности картофеля по отношению к фитопатогенам и другим стрессорным факторам окружающей среды
4.1.1.5. Активность гидролитических ферментов тканей растений картофеля сортовые и экологобиохимические
аспекты
Глава 5. Исследование экологобиохимических параметров картофеля различных сортов в условиях Лесостепной зоны Украины, гг.
5.1. Типы почв.
5.2. Фитопатогены и насекомыевредители
5.3. Ксенобиотики
5.3.1. Техногенные загрязнители радионуклиды, тяжелые металлы, оксиды серы, фториды
5.3.2. Пестициды.
5.3.2.1. Гербициды.
5.4.2.2. Инсектициды.
5.4.2.3. Фунгициды.
Глава 6. Метод оценки физиологического состояния растений
картофеля в агроэкологических системах, основанный на изучении реактивности ферментативных систем
гидролитической деструкции СГА.
Глава 7. Прогнозирование потенциальной токсичности сортов и гибридов картофеля, выращиваемых в условиях Лесостепной зоны, на основе связей между качественными и количественными параметрами вторичных метаболитов растений картофеля, генотипом растений и воздействием
факторов окружающей среды
7.1 Прогнозирование уровней резистентности к вредителям сортов и гибридов картофеля, выращиваемых в условиях
Лесостепи.
7.2. Математическая модель прогнозирования содержания вторичных метаболитов в клубнях картофеля различных сортов,
культивируемых в условиях Лесостепной зоны
Глава 8. Мероприятия по оптимизации технологий получения экологически безопасной продукции в подвергнутых действию ксенобиотиков агроэкосистемах и предупреждению
биоценотического загрязнения последних
Заключение
Выводы
Предложения производству
Литература


Фенольные соединения имеют весьма важное значение и в повышении устойчивости мякоти клубней к ферментативному и неферментативному потемнению Горленко М. В., Запрометов М. М., Физиология и биохимия 5 . I., i В. Усилившаяся в последнее время тенденция к экологизации растениеводства неизбежно должна затронуть и поднять значимость фитохимии сельскохозяйственных культур вообще и фитохимии вторичного обмена в частности. Так, например, несмотря на значительные достижения в изучении проблемы вторичного метаболизма растений картофеля, на сегодняшний день отсутствуют комплексные исследования механизмов влияния инвайронментальных стрессоров на растения одного и того же сорта в естественных условиях на биохимическом уровне. Последнее представляется весьма существенным пробелом в массиве агроэкологической информации, поскольку, вопервых, вторичный обмен характеризуется крайней лабильностью и его изменения могут, вопервых, быть положены в основу биоиндикации состояния агроэкосистем. Вовторых, вторичные метаболиты даже хорошо известных традиционных сельскохозяйственных культур изучены далеко не полностью. Типичным примером таких метаболитов являются стероидные гликоалкалоиды картофеля, содержащиеся в клубнях продовольственного картофеля и которым присуща столь высокая токсичность по отношению к млекопитающим, что, по мнению i . Европы и Америки. Растения, принадлежащие к семейству пасленовых , в том числе и картофель, содержат в тех или иных количествах токсичные для человека вторичные метаболиты стероидные гликоалкалоиды СТА Оверчук В. И., Мицко В, 0 Сикилинда В. А., Кирюхин В. Г1. Р. . V., v , 1 , i , 5. Эти вещества сочетают химические свойства стероидных сапонинов и алкалоидов Ахов Л. С., Головко Э. А, 7 Лазурьевский Г. В. и др, . Несмотря на обширные исследования, физиологическая функция СГА до сих пор представляет собой дискуссионный вопрос, хотя известно, что эти соединения принимают непосредственное участие в биохимических процессах, обусловливающих ростовые процессы, морфогенез, цветение, образование семян i V, . Химическая номенклатура СГА картофеля предложена Ван Гельдером 2. Стероидные СГА имеют холестановое С ядро и соединяются посредством гидроксигруппы с атомом С3 гликозида. В их состав входят одно или два гетероциклических кольца, из которых одно или два содержат атом азота. СГА различаются по химической структуре агликона и углеводного хвоста. Наиболее распространенными мажорными СГА в культурном картофеле . Чаконин и асоланин составляют до суммарной фракции СГА растений картофеля и встречаются в клубнях картофеля в массовом соотношении 1, v . Рис. Структурные формулы асоланина а, ачаконина б и демиссина в. Кроме того, в растениях культурного картофеля содержатся и другие СГА, представляющие определенный интерес для селекционеров и специалистов по медицинской токсикологии чаконин, соламарин, асоласонин, атоматин, демиссин рис. М. . V . Поскольку суммарное содержание перечисленных соединений в тканях картофеля не превышает от массы суммарного пула СГЛ, последние получили название минорных. Углеводные хвосты СГЛ состоят из рамнозы, галактозы и ксилозы. Хотя к г. СТА, совершенствование биохимических аналитических методик обусловливает открытие новых соединений, принадлежащих к указанной группе iv , ix , 7 , . В таблице 1 приведены названия и структурные химические формулы некоторых СГА растений культурного картофеля . Количество СГЛ в растениях семейства пасленовых в целом, и в картофеле в частности, определяется, вопервых, генетическими факторами и, вовторых, воздействием разнообразных биотических и абиотических факторов окружающей среды Вечер и др. Оверчук В. И., Мицко В. Ы., 1 Власюк П. А. и др. Кучко и др. V . V . Таким образом, их количественный и качественный состав может изменяться, в зависимости от сорта картофеля, используемых технологий выращивания, природноклиматической зоны возделывания культуры, особенностей конкретных вегетационных сезонов Веселовский И. Е.С. Оверчук В. И., Мицко В. Н., 0 Сикилинда В. А., Кирюхин В. П., 0 Вггенко В. А. и др. Кучко , Мицько В.