|
Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://herba.msu.ru/russian/biostantion/tezis/47.html
Дата изменения: Mon Nov 2 16:34:52 2015 Дата индексирования: Sun Apr 10 07:30:47 2016 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: флуоресценция |
Исследование влияния тяжелых металлов на функционирование фотосинтетического аппарата высших растений на примере ионов кобальта
Е.Р.Ловягина, Т.К.Антал, Ю.Н.Кауров, И.И.Иванов
Кафедра биофизики биологического ф-та МГУ
Исследования последних лет свидетельствуют, что ингибирующее действие ионов тяжелых металлов на фотосинтетические функции растений обусловлено их взаимодействием с компонентами фотосистемы II. Существует ряд противоречивых экспериментальных указаний, что ионы тяжелых металлов способны модифицировать состояние кислородвыделяющего комплекса фотосистемы II на внутренней стороне тилакоидной мембраны, либо взаимодействовать со звеньями цепи транспорта электронов фотосистемы II, расположенными на внешней поверхности мембраны. С целью уточнения мишени действия тяжелых металлов в фотосистеме II в настоящей работе изучали влияние ионов Co2+ на интенсивность замедленной люминесценции хлоропластов гороха, обусловленной в основном обратным транспортом электронов в реакционном центре фотосистемы II и отражающей функциональную активность фотосинтетического аппарата в целом in vivo и in vitro. Для оценки влияния кобальта на антенный комплекс фотосистемы II изучали также его действие на быструю люминесценцию хлоропластов.
Обнаружено, что ионы Со2+ являются эффективными тушителями как замедленной, так и быстрой люминесценции хлоропластов. Эффективность их действия возрастает с увеличением концентрации, не зависит от присутствия диурона, а влияние проявляется сразу после добавления к препаратам. Этот эффект имеет обратимый характер и полностью устраняется отмывкой хлоропластов, либо доведением рН среды ниже изоэлектрической точки основных белков фотосистемы II. Удаление из среды инкубации хлоропластов MgCl2 приводит к незначительному снижению стационарного уровня замедленной люминесценции и практически не меняет характер влияния на него ионов Co2+. В то же время, в случае быстрой люминесценции отсутствие катионов Mg2+ вызывает резкое (в 2,5 раза) снижение ее интенсивности и изменяет действие ионов кобальта на противоположное. Более того, в этих условиях увеличение интенсивности быстрой люминесценции при добавлении ионов Co2+ имеет отчетливо выраженный период индукции длительностью ~ 2 мин. На основании полученных данных можно с достаточной степенью уверенности утверждать, что в основе влияния ионов кобальта на функционирование фотосинтетического аппарата лежат их электростатические взаимодействия с поверхностными полярными группами белков светособирающего комплекса фотосистемы II и/или участком связывания первичного хинона QA белка D1 реакционного центра фотосистемы II.
Проведенные в полевых условиях сравнительные исследования воздействия комплекса тяжелых металлов (Co, Pb, Cr, др.) на фотосинтетический аппарат древесных растений подтвердили наличие положительной корреляции между загрязненностью почвы солями тяжелых металлов и величиной относительной переменной флуоресценции хлорофилла, которая характеризует эффективность фотохимического преобразования энергии в фотосистеме II и, как было показано во многих работах, отражает физиологическое состояние растений. Флуоресценцию измеряли in situ на однолетних побегах четырех распространенных видов деревьев: Acer negundo, Betula pendula, Populus sp. и Tilia cordata. Показано, что в промышленных районах, где содержание в почве солей тяжелых металлов превышало допустимые нормы в 3 - 10 раз, фотосинтетическая активность хлоропластов коры всех видов исследованных растений достоверно уменьшалась (на 10-15 %). Контролем служили растения на территории заказника Звенигородской биостанции МГУ. Необходимо отметить несколько различающуюся чувствительность деревьев к неблагоприятным воздействиям в зависимости от видовой принадлежности. Так, наибольшей чувствительностью к действию тяжелых металлов обладал фотосинтетический аппарат липы, а наименьшей - тополя. В заключение следует отметить, что действие тяжелых металлов на фотосинтетический аппарат, по-видимому, осуществляется по единому механизму и для изолированных хлоропластов, и в природных условиях при загрязнении почвы.