CC BY
66BIOLOGICAL SCIENCES
ВЛИЯНИЕ СИНЕГО И КРАСНОГО СВЕТА НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ
Азизов И.В.
Доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией Института Молекулярной Биологии и Биотехнологий Национальной академии наук Азербайджана
Гасымова Ф.И.
Доктор философии по биологии, ведущий научный сотрудник Института Молекулярной Биологии и Биотехнологий Национальной академии наук Азербайджана
Ибрагимова У.Ф.
Доктор философии по биологии, старший научный сотрудник Института Молекулярной Биологии и Биотехнологий Национальной академии наук Азербайджана
Тагиева К.Р. Младший научный сотрудник Института Молекулярной Биологии и Биотехнологий Национальной академии наук Азербайджана
Абдуллаева А.Б.
Доктор философии по биологии, научный сотрудник Института Молекулярной Биологии и Биотехнологий Национальной академии наук Азербайджана
INFLUENCE OF BLUE AND RED LIGHT ON PHYSIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF WHEAT PLANTS
Azizov I.
Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Laboratory of the Institute of Molecular Biology and Biotechnology of the National Academy of Sciences of Azerbaijan
Gasymova F. PhD in biology, leading researcher, Institute of Molecular Biology and Biotechnology of the National Academy of Sciences of Azerbaijan
Ibragimova U. PhD in biology, Senior Researcher, Institute of Molecular Biology and Biotechnology of the National Academy of Sciences of Azerbaijan
Tagiyeva K. Junior Researcher, Institute of Molecular Biology and Biotechnology of the National Academy of Sciences of Azerbaijan
Abdullayeva A. PhD in biology, Researcher, Institute of Molecular Biology and Biotechnology of the National Academy of Sciences of Azerbaijan
АННОТАЦИЯ
Исследовано влияние синего и красного света на активность каталазы и аскорбатпероксидазы, содержание белков и растворимых углеводов в листьях сортов пшеницы при действии NaCl. Синий свет стимулировал синтез протеинов, красный свет стимулировал синтез углеводов.Синий и красный свет препятствовали образованию H2O2 при действии NaCl. ABSTRACT
The effect of blue and red light on the activity of catalase and ascorbate peroxidase, the content of proteins and soluble carbohydrates in the leaves of wheat varieties under the action of sodium chloride was investigated. Blue light stimulated the synthesis of proteins, red light stimulated the synthesis of carbohydrates. Blue and red light prevented the formation of H2O2 under the action of NaCl.
Ключевые слова: синий свет, красный свет, каталаза, аскорбатпероксидаза, белки, углеводы Keywords: blue light, red light, catalase, ascorbate peroxidase, proteins, carbohydrates
Общеизвестно, что одним из важных факторов, необходимых для роста, развития и продуктивности растений является интенсивность и спектральный состав света. В условиях недостаточного обеспечения солнечным светом нарушается процесс фотосинтеза, снижается рост, развитие, урожайность, и устойчивость растений. В литературе имеется многочисленные работы, посвященные исследованию интенсивности и спектрального состава света на рост и развитие, фотосинтез и продуктивность растений. (1, 3, 8, 9, 10-12, 13, 16). Свет также выступает в роли эффективного регулятора, контролирующего морфогенез растений в ходе индивидуального развития растений (15). Показано, что спектральный состав света оказывает влияние на рост и развитие проростков пшеницы. В оптимальных условиях выращивания на красном свету наблюдается тенденция к стимуляции роста, как надземной части, так и корней, по сравнению с проростками, выращенными на белом и синем свету. На красном свету в листьях синтезировались больше углеводов, чем на синем свету, а наоборот, на синем свету синтезировались больше белков, чем на красном свету (3-7). Изучение влияния красного света на синтез белков и углеводов в листьях растений имеет как теоретическое, так и практическое значение. Целью наших исследований являлось изучение синего и красного света физиологические и биохимические характеристики генотипов пшеницы.
Материал и методика. В работе использованы два сорта озимой пшеницы Саратовская-29 (Triticum aestivum L.) и Баракатли-95 (Triticum durum Desf.) Растения выращивали в лабораторных условиях в водной среде с применением питательной среды Кноопа. Опытные растения покрывали прозрачными пленками, пропускающих свет при длинах волн 420-480нм (синий свет) и 640-680 нм. (Красный свет). В течение вегетационного периода для физиологических и биохимических исследований отбирали пробы полностью сформированных листьев, каждую неделю в 11 часов утра. Фотосинтетические пигменты определяли методом гомогенизации листьев, на 96% этаноле, с дальнейшим центрифугированием при 200 g, на спектрофотометре при длинах волн 665, 649 и 440,5 нм, с применением коэффициента Wintermans, De Mots,1965[2, c. 51]. Содержание растворимых сахаров определяли ускоренным бихроматным методом, при длине волн 630-570 нм [2, c.56]. Содержание белков определяли на спектрофотометре SP 2000, при длине волн 230 и 260 нм, по методу Kalb, Bernlohr[2, c.36]. Определение содержания пере-
киси водорода проводили с помощью метода, основанного на образовании окрашенного соединения -комплекса пероксида титана (14). Концентрацию Н2О2 рассчитывали по стандартной калибровочной кривой концентрации перекиси водорода и выражали в ммоль/г сырой массы. Активность каталазы (Кат) измеряли по скорости деградации Н2О2 согласно методике (14). Фиксировали падение оптической плотности за 1 минуту после добавления в ферментный экстракт раствора 100 мкл 0,1М Н2О2 и выражали активность фермента в ммоль разложившейся перекиси/г сырой массы в минуту. Активность аскорбатпероксидазы (АПО)определяли при pH 7,0 по уменьшению светопоглощения при 290 нм в результате окисления аскорбиновой кислоты.
Содержание протеина анализировали по методу Бредфорда, используя в качестве стандарта БСА [2]. Опыты проводили в трехкратной биологической повторности и каждый воспроизводили независимо 2-3 раза. На рисунках и в таблицах приведены средние величины и их стандартные отклонения (M ± с). Достоверность различий между вариантами оценивали с использованием t-критерия Стьюдента.
Результаты и обсуждение. Влияние синего и красного света на физиологические и биохимические показатели было однонаправленно, но были сортовые различия. На синем свету растения росли более интенсивно, чем на красном свету. При действии хлористого натрия накопление перекиси водорода на белом свету было больше, чем на синем и красном свету (таблица).
Также отмечено низкая активность каталазы на синем и красном свету при действии хлористого натрия у обоих сортов. У мягкого сорта пшеницы Саратовская -29 содержание перекиси водорода, активность ферментов каталазы и аскорбатперок-сидазы были низкими чем у сорта твердой пшеницы Баракатли-95. Накопление углеводов и белков были разными: красный свет способствовал синтезу углеводов, а синий свет синтезу белков. Быстрый рост растений и низкое содержание перекиси водорода при действии соли на синем свету можно объяснить действием синего света на метаболические процессы клетки. Имеются данные, что при засухе и засолении синий свет способствует синтезу низкомолекулярных соединений, повышающих водоудерживающую способность клетки (17,18). В этой работе также показано, что в условии засоления скорость роста проростков снижалась на 20% на синем свету, в то время как на красном свету снижалась на 50 %.
Таблица.
Влияние синего и красного света на физиологические и биохимические показатели _листьев пшеницы_
Сорт пшеницы Спектр света H2 Ü2 , мкмоль/г Углеводы, мг/г КАТ мкмоль/мгбелок АПО мкмоль/мгбелок Белок, мкг/мл
Саратовская -29 контроль Белый 1,1 ± 0,08 40 ± 2 0,6 ± 0,02 1,0 ± 0,08 41 ±
Красный 0,9 ± 0,07 34 ± 1 0,5 ± 0,01 1,3 ± 0,09 37 ±
Синий 1,6 ±0,09 30 ± 1 0,4 ± 0,03 0,2 ± 0,07 43 ±
Саратовская -29 100 ммоль NaCl Белый 2,8 ±0,09 50 ± 2 1,8 ± 0,09 8,1 ± 0,09 46 ± 2
Красный 1,9 ±0,06 60 ± 3 0,7 ± 0,05 2,2 ± 0,07 42 ± 1
Синий 1,6 ±0,05 40 ± 4 0,6 ± 0,04 1,3 ± 0,04 52 ± 3
Баракатли-95 Контроль Белый 1,8 ±0,07 32 ± 5 1,8 ± 0,07 0,6 ± 0,03 100 ± 3
Красный 0,9 ±0,04 30 ± 2 1,0 ± 0,06 0,8 ± 0,02 95 ± 1
Синий 1,7 ±0,05 24 ± 3 1,7 ± 0,08 0,5 ± 0,06 100 ±2
Баракатли-95 100 ммоль NaCl Белый 3,4 ±0,04 60 ± 2 2,2 ± 0,04 0,6 ± 0,5 108 ± 3
Красный 2,9 ±0,09 65 ± 1 2,2 ± 0,09 0,8 ± 0,07 100 ± 2
Синий 3,0 ±0,06 50 ± 2 1,8 ± 0,08 0,5 ± 0,04 110 ± 1
В работах ряда авторов отмечено регуляторное действие синего света на метаболизм растений через криптохромам. Фоторецепторами синего света считаются флавины и каротиноиды. Желтый пигмент рибофлавин, рецептирующий синий - ближний ультрафиолетовый свет, который назвали криптохромом, присутствует у всех растений. В ультрафиолетовой части спектра (320-390 нм), вероятно, работает еще одна рецепторная система, включающая производные пиразина-пиримидина, или птерины. Рецепторы претерпевают редокс-превращения, быстро передавая электроны другим акцепторам. Фототропизм растений определяется ре-цепторным комплексом стеблевого апекса, включающего, по-видимому, криптохромы и каротиноиды. Рецепторы синего света имеются в клетках всех тканей, локализованы в плазмалемме и в других мембранах. Фотоморфогенетическое воздействие красного света на растение осуществляется через фитохромы Ф660 и Ф730.
Выводы.
1. Синий и красный свет препятствуют образованию перекиси водорода в клетках пшеницы при действии хлористого натрия.
2. Синий свет стимулирует синтез белков, а красный свет стимулирует синтез углеводов в клетках пшеницы.
Работа выполнена при поддержке Национальной Академии Наук Азербайджана по проекту Азербайджан-Белоруссия:» Фитохромная регуляция фотохимических процессов как фактор повышения стрессоустойчивости культурных растений».
Литература
1. Белл Л.Н. Качество света как фактор, регулирующий энергетику фотосинтеза. П Сб. Теоретические основы фотосинтетической продуктивности. -М.: Наука, 1972 С.50-62.
2. Большой практикум «Биохимия». 2012.с. 108 С.
3. Bradford, M. M. (1976) A Rapid and Sensitive Method for the Quantitation of Microgram Quantities
of Protein Utilizing the Principle of Protein-Dye Binding. Anal. Biochem. 72:248-254.
4. Воскресенская Н.П. Фотосинтез и спектральный состав света. -М.: Наука, 1965. с. 312.
5. Воскресенская Н.П., Нечаева В.П. Действие синего, красного и зелёного света на содержание белка, нуклеиновых кислот и хлорофилла в молодых растениях ячменя // Физиол. растений. 1967, № 2. Вып. 14. С. 299-307.110
6. Воскресенская Н.П., Нечаева Е.П., Власова М.П., Ничипорович А.А. Значение синего света и кинетина для восстановления фотосинтетического аппарата стареющих листьев ячменя // Физиол. растений. 1968. Т. 15, Вып. 5. С. 890-897.
7. Воскресенская Н.П., Омарова И.С., Крылов Ю.В. Влияние длительного и кратковременного действия синего света на фотосинтез растений гороха // ДАН СССР. 1968. Т. 182, №6. С. 1443-1449.
8. Воскресенская Н.П. Регуляторная роль синего света в формировании активности фотосинтетического аппарата // Физиол. и биохимия культурных растений. 1976. Т. 8, Вып. 4. С. 339-348.
9. Гольд В.М., Гаевский Н.А., Боткина Т.И., Григорьев Ю.С. Активность фотохимических реакций у аспидистры на синем и красном свету. // Физиол. растений. 1973.Т.20, №3. С.539-543.
10. Карначук Р. А. Регуляторное влияние зеленого света на рост и фотосинтез листьев // Физиол. растений. 1987. Т. 34.№ 3. С. 765-773.
11. Карначук Р.А., Головацкая И.Ф. Гормональный статус, рост и фотосинтез рас тений, выращенных на свету различного спектрального состава. II Физиол. растений. 1998.Т.45, № 6.С.925-934.
12. Красновский А. А. Фоторецепторы растительной клетки и пути светового регулирования // Фоторегуляция метаболизма и морфогенеза расте-ний-М: Наука. 1975. С. 5-15.
13. Кузнецов Е.Д., Иванова З.П., Шахов А.А. Фитохромзависимая фоторегуляция, ее механизмы и значение для светового управления растениями // Проблемы фто-энергетики растений. Алма-Ата, 1978. Вып. 5. С. 21 42.
14. Kumar G, Knowles NR Changes in Lipid Pe-roxidation and Lipolytic and Free-Radical Scavenging Enzyme Activities during Aging and Sprouting of Potato (Solanum tuberosum) Seed-Tubers. Plant Physiol. 1993 May; 102(1):115-124.
15. Петров В.Е., Лосева Н.Л. Энергетика ассимилирующей клетки и фотосинтез // Энергетические аспекты устойчивости растений. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1986. С.5-76.
16. Тертышная Ю.В., Левина Н.С. Влияние спектрального состава света на развитие сельскохо-
зяйственных культур. Сельскохозяйственные машины и технологии DOI 10.22314.2073-75992016.5. С. 24-29.
17. Чайка М.Т., Савченко Г.Е. Биосинтез хлорофилла в процессе развития пластид. - Минск: Наука и техника, 1981.168 с.
18. Якушенкова, Т.П. Сравнительное влияние синего и красного света на некоторые физиологические показатели и резистентность проростков яровой пшеницы. Укр. бiохiм. журн., 2002, Авто-реф.канд дисс.21с.
МИКРОБЫ. ФИЗИКА МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ Часть 2
Колчин В.
инженер-микрофизик www.probiotica. ru,
MICROBES. PHYSICS OF MICROBIAL COMMUNITIES
Part 2
Kolchin V.
engineer-microbial physics www.probiotica.ru
АННОТАЦИЯ
Микробная коррекция микробиоты. Учёный мир считает, что микробы важны не только для исследования состояния здоровья. Теперь учёные уверены, что микробы важны для лечения болезней. Каким образом микробы могут влиять на здоровье человека? Каким образом микробы участвуют в ходе болезни человека? Вот, главные вопросы, которые переводят новые микробные открытия в практическую плоскость. С открытием микробных возможностей корректировать микробиоту у человечества появилась хорошая перспектива. Если учёные найдут устойчивый способ коррекции повреждённого микробиома человека до его нормального состояния, то они в будущем смогут с помощью микробов решать вопросы, связанные со здоровьем человека.
ABSTRACT
Microbial correction of microbiota. The scientific world believes that microbes are important not only for the study of health. Now scientists believe that microbes are important for the treatment of diseases. How can microbes affect human health? How are microbes involved in human disease? Here are the main issues that translate new microbial discoveries into practice. With the discovery of microbial opportunities to correct microbiota humanity has a good prospect. If scientists find a sustainable way to correct a damaged human microbiome to its normal state, they will be able to solve problems related to human health with the help of microbes in the future.
Ключевые слова: микробы, микробное ингибирование, микробная терапия, пробиотики, микробный очиститель, новая система гигиены СОПР - Система очищения пробиотиками, пробиотика, терапия без лекарств, микробиом, микробиота, секвенирование, консервант, дезинфектант, биокоррекция, подавление инфекции.
Keywords: microbes, microbial inhibition, microbial therapy, probiotics, microbial cleaner, new system of hygiene PCHS - Probiotics Cleaner Hygiene System, probiotica, drug-free therapy, microbiome, microbiota, sequencing, preservative, disinfectant, bio-correction, suppression of infection.
БИОКОРРЕКЦИЯ И ПОДАВЛЕНИЕ ИНФЕКЦИИ
Если рассматривать поверхность кожи самого человека, то можно утверждать следующее: мик-робы-пробиотики могут угнетать рост плохих микробов на каждом из участков тела человека. Если всё тело человека разбить на отдельные зоны и определить проблемы микробного характера для
каждой зоны, то можно составить план биокоррекции микробиоты, то есть можно получить методы терапии пробиотиками, методы подавления инфекции на каждом участке микробиоты кожи человека. Взгляните на схему проблемных зон человека, каждую из них можно корректировать с помощью про-биотиков:
