CC BY
57
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2012, том 55, №12_
БИОХИМИЯ
УДК 581.1:577.1
М.А.Бабаджанова, М.С.Нарзилоев
ВЛИЯНИЕ ФИТОГОРМОНОВ IN VIVO НА ФОСФОРИБУЛОКИНАЗНУЮ АКТИВНОСТЬ МУЛЬТИФЕРМЕНТНОГО КОМПЛЕКСА ЦИКЛА КАЛЬВИНА В ОНТОГЕНЕЗЕ РАСТЕНИЙ ХЛОПЧАТНИКА
Таджикский национальный университет
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан М.М.Якубовой 10.10.2012 г.)
В статье приводятся данные экспериментальных исследований по влиянию замачивания семян хлопчатника сорта 108-Ф перед посевом в растворе фитогормонов - гибберелловой кислоты (ГК3) и кинетина (6-бензиламинопурин, БАП) на фосфорибулокиназную активность комплекса ферментов рибозофосфатизомераза-фосфорибулокиназа в экстрактах из листьев растений, выделенных в различные фазы их развития.
Ключевые слова: хлопчатник - фитогормоны - фосфорибулокиназная активность - мультифер-ментный комплекс - цикл Кальвина.
Одним из приёмов регуляции физиолого-биологических процессов, происходящих при прорастании семян, является обработка их перед посевом.
Нами ранее было установлено [1], что замачивание семян хлопчатника перед посевом смесью гибберелловой кислоты [ГК3] и кинетина (6-бензиламинопурин, 6-БАП) приводило к более интенсивному росту главного стебля на всех фазах онтогенеза растений, увеличению количества созревших коробочек, урожайности на 11-13%, а также к более раннему их созреванию (на две недели).
В настоящее время не вызывает сомнений тесная связь процессов роста, развития и продуктивности растений с активностью и количественным содержанием ферментов фазы карбоксилирования цикла Кальвина [2].
В работе [3] приведены результаты определения фосфорибулокиназной активности в экстрактах из листьев хлопчатника при использовании собственного специфического субстрата фермента -рибулозо-5-фосфата и рибозо-5-фосфата + АТФ - специфического субстрата рибозофосфатизомера-зы. Более высокие величины фосфорибулокиназной активности при использовании рибозо-5-фосфата+АТФ являются веским доказательством образования комплекса ферментов рибозофосфати-зомеразы (РФИ, КФ 5.3.1.6) и фосфорибулокиназы (ФРК, КФ 2.7.1.19).
В связи с этим целью настоящей работы было изучение влияния обработки семян хлопчатника фитогормонами на фосфорибулокиназную активность комплекса ферментов - РФИ-ФРК в листьях хлопчатника в онтогенезе растений.
Адрес для корреспонденции: Нарзилоев Махмадтоир Саидович. 734042, Республика Таджикистан, Душанбе, пр. Рудаки, 17, Таджикский национальный университет. E-mail: [email protected]
Методы исследования
Объектом для наших исследований служили семена хлопчатника Ооъъуртт hirsutum Ь. сор-та108-Ф.
Ранее [4] нами для хлопчатника были подобраны концентрация и продолжительность обработки семян в растворе фитогормонов - гибберелловой кислоты (ГК3) и кинетина (БАП). После обработки семян их высевали на экспериментальном участке Института ботаники, физиологии и генетики растений АН РТ (г. Душанбе). Растения выращивали с соблюдением всех агротехнических приёмов.
Получение экстракта из листьев хлопчатника. Листья были промыты дистиллированной водой, высушены фильтровальной бумагой, затем вырезались средние жилки. Листья охлаждали до 00С и растирали в фарфоровой ступке с 0.1 М трис-НС1 буфером, рН-8.5, содержащим 0.01 М MgC2, 0.0005 М ЭДТА, 0.01 М дитиотрейтола. Листья и буфер брали в соотношении 1:1.5. Полученный го-могенат отжимали через капроновую ткань, измеряли объём и рН, затем центрифугировали при 18000 об./мин на центрифуге К-24 на холоде в течение 40 мин. В 1 мл супернатанта определяли содержание белка и активность фосфорибулокиназы [5].
Количественное определение белка. Количественное содержание белка определяли по методу Лоури и др. [6] с небольшой модификацией. Для освобождения от Лоури-положительных веществ небелковой природы использовали осаждение белка 3% ТХУ.
Калибровочная кривая построена по бычьему сывороточному альбумину.
Определение активности фосфорибулокиназы. Активность фермента определяли по методу Гурвитца [7]. 1 мл реакционной смеси содержал 200 мкг белка, по 10 мкмоль - АТФ, рибозо-5-фосфата, MgCl2 и дитиотрейтола.
Активность фосфорибулокиназы выражали в мкмоль рибулозо-1,5-бисфосфата (РБФ), полученного за одну минуту в расчёте на 1 мг белка или г сырого веса и дм2 площади листа.
Результаты и их обсуждение
Результаты определения фосфорибулокиназной активности комплекса ферментов рибозо-фосфатизомеразы (РФИ)-фосфорибулокиназы (ФРК) в экстрактах из листьев хлопчатника в онтогенезе растений представлены в таблице.
Как видно из приведенных в таблице данных, замачивание семян перед посевом в растворе фитогормонов ГК3 + БАП в концентрации 50 мг/л + 50 мг/л в фазу развития растений - три-четыре настоящих листьев привело к возрастанию удельной активности ФРК-комплекса на 67% в сравнении с контрольным вариантом. Концентрация же фитогормонов 100 мг/л + 50 мг/л вызывала повышение удельной активности ФРК комплекса на 76% в сравнении с контрольным вариантом.
При расчётах активности ФРК комплекса на г сырого веса листьев и дм2 площади листа различия в активности фермента листьев контрольного и опытных вариантов увеличились на 87-113 и 81-98% соответственно, то есть почти вдвое.
Таблица
Влияние обработки фитогормонами семян хлопчатника на активность фосфорибулокиназы
в экстрактах из листьев в онтогенезе растений
Фазы развития растений
Способы обработки семян т эи-четыре настоящих листьев
Мкмоль РБФ в мин Мкмоль РБФ в мин Мкмоль РБФ в мин
на 1 мг белка на г сырого веса на дм2 площади листа
Контроль 106±2 100 948±10 100 303±7 100
ГК3 + БАП 177±3 1775±27 549±10
(50 мг/л + 50 мг/л) 167 187 181
ГК3 + БАП 187±3 2019±24 600±7
(100 мг/л + 50 мг/л) 176 213 198
пять-шесть настоящих листьев
Контроль 143±3 100 1859±62 100 469±8 100
ГК3 + БАП 197±6 2600±99 711±9
(50 мг/л + 50 мг/л) 138 140 152
ГК3 + БАП 203±7 2896±91 759±8
(100 мг/л + 50 мг/л) 142 156 162
бутонизация
Контроль 181±5 100 3204±64 100 697±17 100
ГК3 + БАП 182±6 3294±85 719±25
(50 мг/л + 50 мг/л) 101 103 103
ГК3 + БАП 208±7 4097±93 859±30
(100 мг/л + 50 мг/л) 115 128 123
Здесь: в числителе представлены результаты измерений, а в знаменателе - проценты в сравнении с контрольным вариантом.
Из представленных в таблице данных видно, что при предпосевной обработке семян хлопчатника раствором фитогормонов ГК3 + БАП в концентрации 50 мг/л + 50 мг/л удельная активность ФРК комплекса в экстрактах из листьев в фазу развития растений - пять-шесть настоящих листьев возросла на 38% в сравнении с контрольным вариантом. При расчетах активности ФРК комплекса на г сырого веса и дм2 площади листа активность ФРК в сравнении с контрольным вариантом повысилась на 40 и 52% соответственно.
Замачивание семян хлопчатника перед посевом в растворе фитогормонов ГК3 + БАП в концентрации 100 мг/л + 50 мг/л привело к повышению удельной активности ФРК комплекса в экстрактах из листьев в сравнении с контрольным вариантом на 42%.
Активность ФРК комплекса при расчетах на г сырого веса и дм2 площади листа в сравнении с контрольным вариантом возросла на 56 и 62% соответственно.
Как видно из приведенных в таблице данных, предпосевная обработка семян хлопчатника раствором фитогормонов ГК3 + БАП в концентрации 50 мг/л + 50 мг/л в фазу бутонизации не оказала влияния на активность ФРК комплекса в экстрактах из листьев.
Обработка же семян хлопчатника перед посевом раствором фитогормонов ГК3 + БАП в концентрации 100 мг/л + 50 мг/л, привела к повышению удельной активности ФРК комплекса в сравнении с контрольным вариантом на 15%.
Активность комплекса при расчётах активности фермента на г сырого веса и дм2 площади листа возросла в сравнении с контрольным вариантом на 28 и 23% соответственно.
Таким образом, проведённые нами исследования показали, что обработка фитогормонами семян хлопчатника перед посевом оказывала активирующее влияние на фосфорибулокиназную активность комплекса ферментов РФИ-ФРК в экстрактах из листьев. Величины активирующего действия фитогормонов зависели от их концентрации и фазы развития растений.
Установлено, что наибольшее активирующее действие фитогормонов на фосфорибулокиназную активность двухферментного комплекса РФИ-ФРК в экстрактах из листьев хлопчатника проявлялось в фазу развития растений - три-четыре настоящих листьев. Расчёты фосфорибулокиназной активности комплекса ферментов РФИ-ФРК на г сырого веса и дм2 площади листа свидетельствуют о том, что фитогормоны оказали активирующее действие не только на удельную активность, но и на содержание комплекса, особенно в фазу три-четыре настоящих листьев.
Поступило 10.10.2012 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нарзилоев М.С., Бардинов Ш.Э., Эгамбердиев А.Р. - Вестник университета. - Душанбе: ТГУ, Си-но, 1994, вып. 1, с. 32-39.
2. Ничипорович А.А. - Фотосинтез и продукционный процесс. - М.: Наука, 1998, с. 5-28.
3. Эсаналиева Ш.А. - Формирование мультиферментных комплексов цикла кальвина и регуляция их ферментативной активности в листьях хлопчатника: Автореф. дисс. к.б.н. - Душанбе, 2010, 24 с.
4. Нарзилоев М.С., Эгамбердиев А.Р., Бабаджанова М.А. - Министерство экономики РТ НПИ Центр «Информационный листок». - Душанбе, 1995, 2 с.
5. Бабаджанова М.А., Мирзорахимов А.К., Нарзилоев М.С., Эсаналиева Ш.А., Ниматова Н., Сайфу-динов А.К. - ДАН РТ, 2007, т.50, №4, с.382-385.
6. Lowry O.H., Rosebrough N.I., Farr A.L., Randall KL. - J. Biol. Chem., 1951, v.193, pp.265-268.
7. Романова А.К. Биохимические методы изучения автотрофии у микроорганизмов. - М.: Наука, 1980, 158 с.
М.А.Бобочонова, М.С.Нарзилоев
ТАЪСИРИ ФИТОГОРМОЩО IN VIVO БА ФАЪОЛНОКИИ ФОСФОРИБУЛОКИНАЗИИ МА^МУАИ МУЛТИФЕРМЕНТИИ СИКЛИ КАЛВИН ДАР ОНТОГЕНЕЗИ РАСТАНИИ ПАХТА
Донишго^и миллии Тоцикистон
Дар макола натичахои тадкикот доир ба таъсири дар махлули фитогормонхо - кислотаи гиббереллй (ГКз) ва кинетин (6-бензиламинопурин, БАП) пеш аз кишт тар кардани тухмих,ои пахтаи навъи 108-Ф ба фаъолнокии фосфорибулокиназии мачмуаи ферментхои рибозофосфати-зомераза-фосфорибулокиназа дар шираи аз баргхо, дар даврахои гуногуни инкишофёбии онхо чудокардашуда, оварда шудаанд.
Калима^ои калиди: пахта - фитогормощо - фаъолнокии фосфорибулокиназа - мацмуаи мултиферментй - сикли Калвин.
M.A.Babadzhanova, M.S.Narziloev EFFECT OF PHYTOHORMONES IN VIVO ACTIVITY AT FOSFORIBULOKINASE MULTIENZYME COMPLEXES OF THE CALVIN CYCLE IN THE ONTOGENESIS OF COTTON PLANTS
Tajik National University
The paper presents results of experimental studies on the effect of soaking cotton seed varieties 108-F before planting in a solution of plant hormones - gibberellic acid (GA3) and kinetin (6-benzylaminopurine, BAP) on the enzyme activity of the complex phosphoribulokinase ribozophosphatizomerase-phosphoribulokinase in the extracts from the leaves of plants selected in different phases of their development.
Key words: cotton - phytohormones - phosphoribulokinase activity - multienzyme complex - Calvin cycle.
