Вільні амінокислоти злаків на перших фазах пророщування під впливом деяких факторів - Автореферат

До питань, які потребують більш детального дослідження, відносяться також: формування амінокислотного пулу в умовах стимуляції ростових процесів із застосуванням перспективних стимуляторів росту, що розглядається як важливий механізм управління потенціалом рослинництва [Бахтенко, 1995, Пономаренко, 1995, Шамрай, 1998, Безвенюк, 1995, Троян, 1993, Бобейкэ, 1995, Савінський, 1995, Сакало, 1995]; амінокислотний склад кореневих виділень рослин, що останнім часом привертають увагу в звязку з появою серії робіт, присвячених алелопатичним взаємодіям [Mackova, 2000, Jones, 1998, Hawes, 1998], і процесу фіторемедіації [Salt, 1998, Seidel, 2000, Schmoger, 2000, Pence, 2000, MCCULLY, 1999], що є особливо актуальним в умовах екзогенного забруднення навколишнього середовища. Отже, актуальним напрямком є зясування можливості отримання аналогів таких сполук, використовуючи як ліганди вільні амінокислоти з рослинної сировини. Перші фази розвитку злаків характеризуються значною кількістю і незвичайним складом вільних амінокислот [Штеменко, 1993], що робить їх зручним обєктом для дослідження вищезгаданих проблем і сприятиме вирішенню низки важливих питань біохімії рослин. Метою даної роботи було встановити склад вільних амінокислот кукурудзи і диких злаків на перших фазах пророщування під впливом стимуляторів росту, важких металів, а також отримати кластерні сполуки ренію (ІІІ) з природними амінокислотами. Для досягнення цієї мети були поставлені такі задачі: 1) визначити склад вільних амінокислот насіння, первинних листків і кореневих виділень диких і культурних видів злаків різних генетичних форм на перших фазах пророщування;У першому розділі, який складається з п?яти підрозділів, розглядаються відомі на цей час дані про склад амінокислот зерна, вегетативних органів, кореневих виділень кукурудзи, а також обговорюється можлива функціональна роль вільних амінокислот в процесах адаптації рослин до факторів зовнішнього середовища та висвітлено перспективність використання амінокислот як ліганди в кластерних сполуках ренію (ІІІ), що відкриває нові перспективи в галузі біонеорганічної біохімії. Матеріалом досліджень було зерно, первинні листки та кореневі виділення інбредних ліній кукурудзи (Zea mayz L.): високолізинових ліній А 204 о2/о2, ДЛ 203 ВЛ, ДЛ 205 ВЛ, ДЛ 293 ВЛ, ліній А 204 / , F2, гібриду Піонер 3978, отриманих в Інституті зернового господарства УААН, і диких видів злаків (Festuca rubra L., Lolium perenne L.). Причому цей показник перевищує величини для транспортних форм амінокислот (Асп Асн, Глу Глн), які переважають у культурних форм. амінокислота кукурудза фіторемедіація ліганд Оскільки в білках первинних листків всіх форм злаків вільні фенілаланін, тирозин і серин знаходяться в звичайних кількостях, підвищена їх кількість у вільному стані, на нашу думку, може бути повязана з більш інтенсивною роботою вищезгаданих біосинтетичних шляхів у диких злаків порівняно з культурними. Взагалі, для кореневих виділень всіх злаків притаманний досить рівноцінний вміст всіх амінокислот, тобто нами не знайдено вибіркове накопичення певних амінокислот в пулі кореневих виділень, як це виявлено для вільних амінокислот рослинних тканин.Визначено склад вільних амінокислот насіння, первинних листків і кореневих виділень пажитниці багаторічної, костриці червоної і кукурудзи різних генетичних форм на перших фазах пророщування під впливом стимуляторів росту і в умовах моделі фіторемедіації. Пул вільних амінокислот диких злаків пажитниці багаторічної і костриці червоної, на відміну від культурних злаків, містить значну кількість вільних фенілаланіну, тирозину і серину, для яких індекс невключення складає в первинних листках від 11 до 18 %. Кількісний і якісний амінокислотний склад кореневих виділень злаків генотипово обумовлений і характеризується відсутністю вибіркового накопичення окремих амінокислот; для кореневих виділень диких злаків знайдено більшу кількість амінокислот з полярними і іоногенними групами.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Визначено склад вільних амінокислот насіння, первинних листків і кореневих виділень пажитниці багаторічної, костриці червоної і кукурудзи різних генетичних форм на перших фазах пророщування під впливом стимуляторів росту і в умовах моделі фіторемедіації. Отримані кластерні сполуки ренію (ІІІ) з амінокислотами, вилученими із рослинної сировини.

2. Пул вільних амінокислот диких злаків пажитниці багаторічної і костриці червоної, на відміну від культурних злаків, містить значну кількість вільних фенілаланіну, тирозину і серину, для яких індекс невключення складає в первинних листках від 11 до 18 %.

3. Кількісний і якісний амінокислотний склад кореневих виділень злаків генотипово обумовлений і характеризується відсутністю вибіркового накопичення окремих амінокислот; для кореневих виділень диких злаків знайдено більшу кількість амінокислот з полярними і іоногенними групами.

4. Вплив синтетичного стимулятора росту - комплексу заліза з сукцинатними залишками етилендиаміндиянтарної кислоти (FESUC) - за ефективністю подібний до гетероауксину; підібрані ефективні концентрації, розроблено схему передпосівної обробки і показано доцільність її використання для очищення грунтів від важких металів.

5. Під дією стимулятора росту FESUC відбуваються значні зміни вмісту вільних амінокислот злаків на перших стадіях пророщування, які виявляються в підвищенні (в 1,5 - 3 рази) їх сумарної кількості та вмісту глутамату (глутаміну) в первинних листках кукурудзи; в значному підвищенні кількості вільних амінокислот в складі кореневих виділень (в 2-3 рази) всіх вивчених форм злаків.

6. Перебудова пулу вільних амінокислот в первинних листках диких злаків в умовах моделі фіторемедіації супроводжується вибірковим накопиченням фенілаланіну і тирозину. Вплив стимулятора росту FESUC в цих умовах призводить до статистично достовірного підвищення аспартату (аспарагіну).

7. Доведена можливість введення природних амінокислот, як лігандів, до складу кластерних сполук ренію (III), що є перспективними лікарськими препаратами. Переважаючими амінокислотами у складі комплексів є аспартат (до 36 %) і глутамат (до 24 %).

1. Штеменко Н.І., Мороз Ю.Л., Пишна О.А. Вільні і звязані амінокислоти зерна кукурудзи різних генетичних форм при вирощуванні на пестицидному фоні // Физиология и биохимия культ.растений - 1999. - Т.31, № 4. - С.270-275.

2. Пишна О.О., Штеменко Н.І. Вивчення впливу ростстимулюючого препарату на вміст амінокислот паростків кукурудзи// Питання біоіндикації та екології. Запоріжжя. - 2000. - 5, № 2. - С.40-47.

3. Пишна О.О., Штеменко Н.І. Вільні амінокислоти кореневих виділень злаків за умов ростостимуляції// Вісник Дніпропетровського університету. Біологія. Дніпропетровськ. - 2000. - випуск 7. - С. 222- 226.

4. Shtemenko N., Pyshnaya O., Mazurenko E., Pakhomov A., Misiura A. Free amino acids in root exudates of cereals during the process of growth stimulation and phytoremediation //Proc. of the 7th International FZK/TNO Conf. on Contam. Soil. - Leipzig Germany. - 2000. - P.1270-1271.

5. Штеменко Н.І., Сорочан О.О., Пупченко Г.А. Вільні амінокислоти первинного листя Lollium perenne L. в умовах моделі фіторемедіації // Вісник Дніпропетровського університету. Біологія. Дніпропетровськ. - 2000. - випуск 8. - С.90-94.

6. Shtemenko N.I, Pyshnaya O.A. Role of free amino acids in adaptive functions of plants // Устойчивое развитие: загрязнение окружающей среды и экологическая безопасность. Днепропетровск. - 1995. - С.23.

7. Pyshnaya O.A., Shtemenko N.I., Filonik I.A. Free amino acids of plants under toxic influence of radiation// 23rd Meeting of the Federation of European Biochemical Societies. Basel, Switzerland. - 1995. - P.156.

8. Shtemenko N.I., Pyshnaya O.A., Lyholat U.V. Physicochemical interactions between germinating cereal and contaminated soil// ISEB’97 - Meeting Bioremediation. Leipzig, Germany. - 1997. - P.133.

9. Пишна О.О., Штеменко Н.І. Вивчення ролі вільних амінокислот в процесах адаптації рослин до різних типів стресу// VII Український біохімічний зїзд. Київ. - 1997. - С.93

10. Pyshnaya O.A., Shtemenko N.I. Analysis of individual free amino acids in plant tissues// 8th Symposium on Handling of Environmental and Biological Samples in Chromatography. Almeria, Spain. - 1997. - P.B6.

11. Pyshnaya O.A., Shtemenko N.I., Petrenko I.V. Ecophisiological aspects of interaction between plants and contaminated soils// Питання біоіндикації і екології. Запоріжжя. -1998р. - С.114.

12. Штеменко Н.И., Пышная О.А., Мороз Ю.Л., Диуф Мамаду. Изучение биохимических характеристик злаков в связи с некоторыми экологическими проблемами// Матеріали I Міжнародної конференції “Наука і Освіта’98”. - 1998. - С.77.

13. Pychnaya O.A., Chtemenko N.I., Mazourenko E.A. Etudes des mecanismes de stimulation de la croissance par des metaux de transition avec des ligands organiques// V-e Conference Internationale. France et Ukraine, Experience Scientifique et Pratique Dans le Contexte du Dialogue des Cultures Nationales. Dnepropetrovsk, Ukraine. - 1998. - P.77.

14. Shtemenko N.I., Pyshnaya O.A., Moroz U.L., D.Mamadu. Biochemical characteristics of cereals concerning some environmental problems// “SECO TOX’ 98” Antalya, Turkey. -1998. - P.94.

15. Kozura O.V., Pyshnaya O.A., Shtemenko N.I., Shtemenko A.V. Amino Acids from Maize Grain in Reactions of Rhenium Clusters Formation// 6-th International Congress the Amino Acids. Bonn, Germany. - 1999. - P.105.