Содержание диссертации, доктор биологических наук , Магомедов, Исхан Магомедович
ВВЕДЕНИЕ
Список сокращений
Глава I. Общие представления о путях углерода в 12 фотосинтезе
1.1. Основные ферменты - карбоксилазы, синтези- 14 ругащие Сд и С^ - кислоты в фотосинтезе
1.2. Образование С4 - дикарбоновых кислот в фотосинтезе листьев С4 - растений
1.3. Обмен С^ - кислот в листьях суккулентов
Глава 2. Материалы и методы
2.1. Объекты, используемые для изучения образования и распада С^ - кислот в фотосинтезе
2.2. Методы изучения первичйых продуктов фиксации СО2 и определение органических кислот.
2.3. Методы получения протопластов, хлороплас-тов мезофилла и клеток обкладки проводящего пучка С^ - растений и суккулентов
2.4. Методы изучения активности и локализации некоторых ферментов углеродного метаболизма ~ растений, а также суккулентов
2.5. Методы выявления фотохимических реакций хлоропластов С^ - растений
Глава 3. Фиксация СОр листьями С^ - растений
3.1. Первичные продукты усвоения углекислоты листьями кукурузы
3.2. Особенности фиксации СО«? листьями кукурузы разных ярусов
Глава 4. Анатомия листа и структура хлоропластов С^ -растений
Глава 5. Локализация С^-щгти углерода в клеточных структурах
5.1. Усвоение COg хлоропластами из клеток мезофилла и обкладки листьев кукурузы, выделенными в водную и органическую среды
5.2. Фиксация углекислоты протопластами мезофилла и клетками обкладки листа кукурузы
Глава 6. Внутри- и межклеточная локализация некоторых ферментов С^ - фотосинтеза и цикла Кальвина в листьях С4 - растений III
6.1. Ферменты синтеза и распада С4-кислот и их локализация III
6.2. Рибулезобифосфаткарбоксилаза и ее локализация
6.3. Данные ингибиторного анализа для определения локализации ферментов карбоксилирования
Глава 7. Межклеточный транспорт С3 и (^-соединений в листьях кукурузы
7.1. Доказательства транспорта С^-кислот из клеток мезофилла в клетки обкладки и обратного оттока Сд-кислоты для регенерации акцептора углекислоты
7.2. Участие транспортных АТФаз в С4 - фотосинтезе
Глава 8. Световые реакции С4 - фотосинтеза
8.1. Фотохимия хлоропластов "малатных форм (^-растений
8.2. Фотохимия хлоропластов "аспартатных" форм С4-растений
Глава 9. Внешние факторы и С4-путь фотосинтеза
9.1. Свет, температура и С4-путь фотосинтеза
9.2. Азотное питание и С4 - фотосинтез
9.3. Вода и С4 - фотосинтез
9.4. Газообмен и С4 - фотосинтез
Глава 10. Обмен кислот С4-кислот у растений суккулентов
10.1. Суточная ритмика кислотности и образование С^-кислот в листьях
10.2. Пути распада яблочной кислоты в листьях
10.3. Изменение активности ферментов метаболизма С4-кислот в ходе онтогенеза листа.
10.4. Влияние дефицита азота в питательной среде на активность ферментов метаболизма С4-кислот в листьях
10.5. Регуляция метаболизма углерода в листьях суккулентов
10.6. Экологические аспекты САМ типа метаболизма углерода в растениях
Введение Диссертация по биологии, на тему "Физиология и биохимия фотосинтеза растений с первичным карбоксилированием фосфоенолпировиноградной кислоты"
Фотосинтез - уникальный биологический процесс, в ходе которого происходит ассимиляция углекислоты и выделение кислорода. Исследования по выяснению механизма фотосинтеза ведутся уже более 200 лет. В 40 годах 20 века использование физико-химических методов для изучения процесса ассимиляции С0г> позволило проследить путь углерода в образовании первичных, промежуточных и конечных продуктов фотосинтеза.
В результате усилий Кальвина и его сотрудников /II/ была составлена экспериментально доказанная схема углеродного метаболизма в фотосинтезирующих клетках. В настоящее время эта схема является общепризнанной и известна как цикл Кальвина.
А.А.Ничипоровичем /134/ была высказана идея о том, что "в зависимости от типа растений, их физиологического состояния, условий питания, температуры, освещения, пути превращения первичных продуктов фотосинтеза могут быть различными и приводить к образованию конечных продуктов фотосинтеза различного состава и качества". Было также показано, что наряду с триозо- и гексозофосфатами на ранних этапах фиксации СО^ синтезируются аминокислоты и органические кислоты. Оказалось, что на долю этих продуктов приходится до 20% усвоенной углекислоты /229/.
В 1965 г. появилась работа Корчака и др. /511/, в которой показано, что органические кислоты являются первичными продуктами фиксации СОр, а не промежуточными, как это считалось ранее. После этого начался новый этап в исследованиях путей ассимиляции углекислоты высшими растениями, связанный с выяснением роли С^ - дикарбоновых кислот в фотосинтезе.
Как известно, в нашей стране на кафедре физиологии и биохимии растений Ленгосуниверситета уже длительное время изучается роль органических кислот в обмене веществ растений. Это направление работ основано академиками В.И.Паллади-яым и С.П.Костычевым и развивалось профессорами С.В.Солдатен-ковым и В.АДесноковым, в работах которых показано разнообразие путей образования, накопления и использования органических кислот при различных физиологических состояниях растений разных экологических групп.
Продолжая работы по изучению обмена органических кислот, мы поставили перед собой задачу выяснить роль С^-кислот в фотосинтезе С4 и CAM-растений, а именно - определить локализацию реакций синтеза и распада С^-кислот с выделением С0 для функционирования цикла Кальвина в хлоропластах растений двух экологических групп.
К началу наших исследований /1967/ было установлено, что ряд растений тропического происхождения: сахарный тростник, кукуруза и сорго обладают путем фиксации COg, неизвестным ранее, и была предложена схема возможных реакций этого пути /411/. В этой схеме источником углекислоты для осуществления фотосинтеза служили С^-кислоты. С другой стороны, было известно, что С^-дикарбоновые кислоты образуются в темноте в листьях некоторых суккулентов, а на свету эти кислоты служат источником С02 для фотоассимиляции. Однако в то время неясен был механизм фотосинтеза растений с обменом кислот по типу толстянковых /САМ/, а данные по С^ - типу метаболизма были представлены всего двумя сообщениями /411, 511/.
Основой для выполнения данной работы послужило наше представление о некоторой идентичности отдельных реакций, участвующих в образовании С^ - дикарбоновых кислот в листьях растений двух экологических групп, а также путей использования этих кислот в фотосинтезе. Можно было ожидать и специфические черты углеродного метаболизма, характерные душ указанных групп, определяемое условиями существования и развития растений.
Сравнительное исследование метаболизма С^ - кислот и связанных с ним других физиологических процессов у представителей суккулентов и С^ - фотосинтеза дало бы основание ут-верз?ушть о возможности использования органических кислот в Сд - растениях в качестве доноров COg для усиления интенсивности фотосинтеза Cg-растений. В ходе исследования нам пришлось охватить ряд других вопросов, тесно связанных с обменом С4 - кислот у этих групп растений.
Более конкретно мы исследовали:
1. Динамику образования С4 - кислот и их превращения в ходе фотосинтеза.
2. Компартментализадию С^ - и Сд - циклов в С^ - растениях.
3. Локализацию ферментов в мезофильных и обкладочных клетках, изозимный состав отдельных ферментов С^ - фотосинтеза в листьях Сд - и С^ - растений.
4. Влияние интенсивности света, температуры на активность и синтез ферментов С4 - фотосинтеза.
5. Фотохимические реакции двух типов хлоропластов С4 -растений.
6. Сходство и различие в обмене С^ - кислот в С^ - и САМ - растениях.
7. Эволюционные аспекты фотосинтеза С^ и САМ - растений.
На защиту вносятся следующие положения:
I. Первичное карбоксилирование ФЕИ с образованием С^ -кислоты на свету в листьях zea mays , а в темноте в листьях Bryophyllum daigremontianum.
2. Отсутствие карбоксшшрования РДФ и ФЕИ в хлороплас-тах клеток мезофилла листа z.mays . Участие светоинду-цируемого изоэнзима ФЕПК в фиксации углекислоты листьями кукурузы.
3. Локализация ферментов декарбоксилирования С4 - кислот и РДФК в клетках обкладки проводящего пучка листа кукурузы.
4. Участие транспортных АТФаз в межтканевом переносе С4-кислот.
5. Функционирование фотосистемы II в агранальных хлоро-пластах обкладки проводящего пучка.
6. Сходство и различие в метаболизме С^ - кислот в листьях кукурузы и бриофиллума.
7. О возможности концентрирования СО2 в клетках Cg -растений с целью повышения в них интенсивности фотосинтеза.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Установлено, что хлоропласта мезофилла не обладают функцией карбоксшшрования РДФ и ФЕП, так как в них не локализованы ФЕПкарбоксилаза и РДФ-карбоксилаза. Синтез С^ - кислот происходит в клетках мезофилла в сопряженных реакциях цитоплазмы и хлоропластов, а их распад - в клетках обкладки проводящего пучка. Получены прямые данные о транспорте Cg - продуктов, являющихся предшественниками акцептора С0?, из клеток обкладки в клетки мезофилла. Выявлена активность фотосистемы II в агранальных хлоро-пластах обкладки листьев кукурузы. На основе изучения механизма фотосинтеза листьев С^ - фотосинтеза предложена схема компартментализации С^ - и С3 - циклов. Главное отличие этой схемы от известных в литературе состоит в том, что в ней отрицается необходимость транспорта ЗФГК для ее восстановления из клеток обкладки в клетки мезофилла, поскольку экспериментальные данные автора указывают на наличие НАДФН в хлороплас-тах обкладки листьев кукурузы, необходимого для этого процесса. Показано разделение синтеза С^ - кислот и ЗФГК в клеточных структурах листьев В. daigremontianum . Установлено, что в темноте образование С^ - кислот связано с одноступенчатым карбоксилированием ФЕП, а на свету имеет место двухступенчатое карбоксилирование РДФ и ФЕП.
На основе изучения ферментов декарбоксилирования С^ -кислот, у суккулентов выделена новая подгруппа САМ - растений с НАД- маликэнзимным типом обмена органических кислот. Установлено, что при становлении как САМ метаболизма углерода, так и С^-фотосинтеза происходит синтез de novo изоформы ФЕПК, отличной от форш, встречаемой в Сд-растениях.
Сравнительное исследование фотосинтеза С4- и С3 - растений показало, что у последних он лимитирован нехваткой COg, хотя количество РДФК значительно выше в клетках Сд - растений. С целью повышения интенсивности фотосинтеза Cg - растений, предложена схема ферментативных реакций для концентрирования углекислоты в центрах карбоксилирования РДФ в хлоропластах листьев.
Результаты работы важны как в общетеоретическом плане, так и для практики. Сделан значительный вклад в выяснение причин и условий высокой интенсивности фотосинтеза и продуктивности группы растений, имеющих огромное значение для производства кормового зерна и биомассы. Расширились наши знания о роли Сд - дикарбоновых кислот в обмене веществ растений. С4 - кислоты рассматриваются как доноры С0 и восстановителя для функционирования цикла Кальвина в хлоропластах клеток растений. Вскрыта сущность сходства и различия в обмене С^ кислот С^ и САМ - растений с точки зрения их экологической приспособленности к условиям среда.
На основании изучения механизма концентрирования С0 в хлоропластах обкладки С^ - растений автором предложена простая модель ферментативных реакций с целью увеличения концентрации углекислоты в клетке С3 - растения для повышения их интенсивности фотосинтеза, а также для "переживания" засухи при слабом СС^-газообмене. В настоящее время модель проверяется экспериментально на разных биологических объектах с различной организацией структуры фотосинтетического аппарата (водоросли, высшие растения). Материал, изложенный в диссертации, используется при чтении лекций для студентов по спецкурсу "Экология фотосинтеза".
Список используемых сокращений АДФ - аденозиндифосфат АлаАТ - аланинаминотрансфераза АМФ - аденозинмонофосфат АспАТ - аспартатаминотрансфераза АТФ - аденозинтрифосфат ДТТ - дитиотрейтол КГК - кетоглутаровая кислота НАД-МДГ - НАД-зависимая малатдегидрогеназа НАД-МЭ - НАД-специфичный "малик"-энзим НАДО-ГАФД - НАДФ-специфичная дегидрогеназа фосфоглицеринового альдегида НАДФ-МДГ - НАДФ-зависимая малатдегидрогеназа НАДФ-МЭ - НАДФ-специфичный "малик"-энзим САМ - обмен кислот по типу толстянковых
ОЭП - относительная электрофоретическая подвижность ПВК - пировиноградная кислота ПВП - поливинилпироллидон РДФ - рибуло зодифосфат РЖ - рибулозодифосфаткарбоксилаза Р-5-Ф - рибозо-5-фосфат 3-ФГК - трифосфоглицериновая кислота ФЕИ - фосфоенолпировиноградная кислота ФЩЦик - фэсфэенолпируватдикиназа ФЕПК - фосфоенолпируваткарбоксилаза ФЕПКК - фосфоенолпируваткарбоксикиназа Фн - фосфор неорганический ФФН - пирофосфат I Ф - фотофосфорилирование Ф-6-Ф - фруктозо-6-фосфат ФС - фотосистема ХАФ - хлорамфеникол Ц - циклогексимид ЩУК - щавелевоуксусная кислота A. Lividus - Amaranthus Lividus L.
A. hastata - Atriplex hastata L.
B. daigremontianum - Bryophyllum daigremontianum Berger D. eanquinalis - Digitaria sanqufrialis L.
P. milioides - Panicum milioides L. S. cereale - Secale cereale L. S. bicolor - Sorghum bicolor L. Z. mays - Zea mays L.
Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Магомедов, Исхан Магомедович
1. На основании результатов по деградации молекул -^С-яблочной кислоты, выделенных из листьев кукурузы, показано, что образование последней происходит путем первичного кар-боксилирования ФЕП. Скорость фиксации 14С0р в листьях кукурузы при высоких интенсивностях света в 2-3 раза выше, чем в листьях ржи (Сд - растение).
2. Установлено, что хлоропласта клеток мезофилла непосредственно не фиксируют углекислоту, так как в них отсутствуют ферменты карбоксилирования РДФ и ФЕП. Фиксация СОр происходит в цитоплазме клетки мезофилла при помощи свето-индуцируемого изоэнзима ФЕПК.
3. Ключевой фермент цикла Кальвина - РДФК - локализован в хлоропластах клеток паренхимной обкладки листа кукурузы, в них же находится НАДФ-МЭ, участвующий в декарбоксилировании С^ - кислот с выделением углекислоты для осуществления фотосинтеза.
4. Транспорт С^ - кислот как доноров углекислоты и НАДФН из мезофилла в клетки обкладки, по всей вероятности, осуществляется при участии 1Г(, К+- АТФазы.
5. Экспериментально показано, что в агранальных хлоропластах клеток обкладки функционирует фотосистема II, активность которой составляет 50-60$ от таковой в хлоропластах мезофилла листа кукурузы.
6. На основе изучения локализации ферментов, активности фотосистем и транспорта Сд - продуктов предложена схема метаболизма углерода в листьях кукурузы. Отличительной чертой нашей схемы является отсутствие транспорта ЗФГК из клеток обкладки в хлороплаоты мезофилла для последующего ее восстановления и возврата в клетки обкладки ввиду нехватки НАДФН в агранальных хлоропластах обкладки.
7. Показано сходство метаболизма углерода в С^ - и
САМ - растениях. Экспериментально обоснована гипотеза о пространственном разделении в пределах клетки места синтеза и распада С^ - кислот в листьях бриофиллума. Бета - карбокси-лирование локализовано в цитоплазме, а утилизация яблочной кислоты происходит в основном в митохондриях с участием НАД-МЭ. Это позволило выделить Б. daigremontianшlb подгруппу САМ - растений с НАД-МЭ типом метаболизма углерода.
8. Обобщение экспериментального и литературного материала позволяет рассматривать СА - путь как новую надстройку к Сд - циклу, возникшую в ходе адаптациогенеза растений при дефиците СОр, воды в сочетании с высокой температурой. С^ -растения представлены в относительно молодых таксонах, а их предками были Сд - растения.
9. С целью повышения интенсивности фотосинтеза Сд -растений, предложена модель механизма концентрирования СОр в местах карбоксилирования РДФ, аналогичная подобному механизму в С^ - растениях. Основанием для этого является то, что в Сд - растениях количество РДФК выше, чем в С^ - растениях. Низкая же интенсивность фотосинтеза в Сд - растениях обусловлена нехваткой углекислоты для карбоксилирования РДФ. Усиление активности ФЕПК в Сд - растениях может способствовать также увеличению рефиксации СОр фотодыхания и, таким образом, предотвратить потери в них углерода.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ представленных экспериментальных материалов позволяет нам сделать некоторые обобщающие заключения по затронутым вопросам. До недавнего времени считалось, что С^ - ди-карбоновые кислоты - это метаболиты, участвующие в окислительном и азотном обмене и связывающие процессы фотосинтеза, дыхания и белкового синтеза в растениях /164/. Однако уже первые сообщения о механизме С^ - фотосинтеза /411, 511/ указали, что в листьях некоторых растений тропического происхождения С^-кислоты могут быть и источником углерода для функционирования цикла Кальвина.
Наиболее дискуссионными были вопросы о месте синтеза С^-кислот, о природе основных ферментов, участвующих в этом процессе. До 1969 г., пока не было известно о существовании двух ассимиляционных тканей в листе С^ - растений, участвующих в фотосинтезе, была предложена схема метаболизма углерода в этих растениях, в которой ведущая роль принадлежала процессам транскарбоксидирования /411/. В дальнейшем эти реакции не были экспериментально подтверждены. В литературе имелись противоречивые сообщения о наличии С^ - пути в листьях высших растений, о локализации С^ и Cg - циклов в двух типах клеток /232, 317, 523, 572/.
На основании нашего экспериментального материала мы предложили свою схему метаболизма углерода в листьях кукурузы /100/ (рис.75). Однако презде чем перейти к обоснованию этой схемы, следует остановиться на результатах по изучению фиксации СОр целыми листьями кукурузы.
В нашей стране мы впервые осуществили деградацию моле
Мезофилл
СО, хлоропласт крахмал 1 сахароза * +
3-ФГК яблочная кислота цитоплазма
ЩУК«-ФЭП<-Т яблочная кислота
Обкладка хлоропласт
С:, со2— —РДФ<
С4-кислота гексозы сахароза—
3-ФГК — 4 крахмал
Рис.75. Возможные реакции, участвующие в образовании и превращении яблочной кислоты в двух типах клеток листа кукурузы /100/ кулы яблочной кислоты, синтезированной в ходе ассимиляции •^СОр в листьях кукурузы и доказали, что яблочная кислота является продуктом первичного карбоксидирования фосфоенолпи-ровиноградной кислоты /93, 105/. Наши данные полностью согласуются с сообщением /411/ о том, что С^ - кислоты являются первичными продуктами фотоассимиляции СОр, а не промежуточными, как это ранее считалось /229/. Кроме того, поскольку в наших опытах соотношение образования яблочной и аспарагиновой кислот изменялось, мы сомневаемся в строгом разделении С^ - растения на "малатные" и "аспартатные" формы, как было предложено в работе Дауятона /36/. К такому же выводу приходят и другие авторы /768/.
Анализ сообщений Креспо и др. /330/ показывает, что авторы не учли одно обстоятельство: первый лист имеет сокращенный цикл развития и уже к 20-25 дням развития он стареет:* и интенсивность функционирования его снижается. Можно допустить, что при этом увеличивается рыхлость мезофильной ткани, которая способствует лучшему проникновению СОр атмосферы к обкладочным клеткам, в результате происходит параллельное поступление СОр как в мезофилл, так и обкладку. Наши данные соответствуют результатам /570/ и мы считаем, что независимо от места расположения листа С^ - путь представлен во всех листьях кукурузы.
В результате исследования внутриклеточной локализации С^ - пути, а также ферментов карбоксилирования в листьях кукурузы, было установлено, что хлоропласты из листьев кукурузы не фиксируют СОр таким же образом, как хлоропласты шпината и гороха /93, 101, 102, 109/. Хлоропласты из клеток мезофилла кукурузы практически не фиксировали СОр на РДФ и ФЕП в качестве акцепторов. Усвоение СОр на ФЕП наблюдалось только в том случае, если хлоропласты не были отмыты от цитоплазмы. Цитоплазма клеток листьев кукурузы активно фиксировала СОр, в то время как цитоплазма из клеток шпината и гороха лишь незначительно усваивала СОр. Эти данные позволили нам предположить, что хлоропласты мезофилла не усваивают С02, поскольку в строме отсутствуют ферменты карбоксилирования. О том, что хлоропласты мезофилла потеряли карбоксилирующую функцию, говорят следующие факты: РДФК - главный фермент цикла Кальвина - находится только в хлоропластах обкладки, ФЕПК локализована вне стромы хлоропласта клеток мезофилла. Использование ингибиторов синтеза белка также показало, что ФЕПК синтезируется на рибосомах цитоплазмы. Однако можно допустить, что один из изоферментов ФЕПК находится в периферическом ретикулуме - системе везикул на периферии хлоропласта мезофилла, правда, экспериментальные доказательства этого мы не сумели получить вследствие отсутствия соответствующих методов.
Какова роль клеток мезофилла? Наши данные указывают, что мезофильные клетки выполняют функцию синтеза С4 - дикар-боновых кислот. В пределах клетки мезофилла произошла специализация компартментов, которые участвуют в синтезе С^ - кислот. Вероятно, ФЕПК находится в тесной связи с хлоропластами, локализуясь на их внешних мембранах. Продукт карбоксилирования - ЩУК должна быть выведена из места образования, так как она является активным метаболитом и, кроме того, может ингибировать ФЕПК /455/. В случае хорошей обеспеченности восстановителем /НАДФН/ ЩУК восстанавливается в яблочную кислоту в хлоропластах мезофилла. Однако во многих случаях ЩУК может аминироваться и превращаться в аспарагиновую кислоту.
Наши данные по изучению локализации АспАТ с помощью электронной гистохимии показывают, что аспарагиновая кислота может образоваться в периферическом ретикулуме /ПР/ хлоропласта мезофилла. Однако остается неясным, какая доля всей аспа-рагиновой кислоты синтезируется при участии ПР.
Поскольку АспАТ имеет высокую активность в цитоплазме мезофилла, следует предположить, что основным компартментом синтеза аспартата является именно цитоплазма /377, 424/. Яблочная кислота - донор СОр - синтезируется в хлоропластах мезофилла, о чем свидетельствует высокая активность в них НАДФ-МДГ. ЕАД-МДГ, локализованная в цитоплазме, в митохондриях и даже в хлоропластах, выполняет не фотосинтетические функции, а играет роль в дыхательном метаболизме кислот /425, 428/. О роли ФЕПК и НАДФ-МДГ в синтезе С4 - кислот, участвующих в переносе углекислоты в РДФК, свидетельствуют результаты наших опытов по светоактивации этих ферментов, синтезу их de novo на свету только у С4 - форм. ФЕПК С4 -форм состоит из 2 основных изоферментов, один из них возникает в ходе формирования фотосинтетического аппарата. Некоторые считают, что второй изофермент образуется в результате распада мономера на димеры /396, 397/. Однако наши результаты ингибиторного анализа, а также изучения включения ^С -глицина в ферментный белок убеждают нас в возможности синтеза de novo второго изофермента. Наличием данного изофермен-та С4 - формы отличаются от Сд - растений. Эти данные нашли подтверждение в работе /407/. Активность АспАФ в метках мезофилла значительно выше, чем в листьях Сд - растений, что соответствует фотосинтетической роли в них аспарагиновой кислоты.
Таким образом, С^ - кислоты: яблочная преимущественно в "малатных" формах и аспарагиновая в "аспартатных" видах -синтезируются при участии цитоплазмы и хлоропластов. Эти наши представления отображены на схеме (рис.76).
По мнению ряда авторов /425,460/, ФЕП синтезируется в хлоропластах, после чего эта кислота переходит в цитоплазму, где и происходит первичная фиксация С02. С^ - кислоты, как переносчики С02, должны доставлять углекислоту к месту ее потребления - циклу Кальвина. Относительно центров использования С4 - кислот существовало, как указывалось выше, две точки зрения: клетки обкладки /419/ и хлоропласты мезофилла /317/. В нашей работе показано, что ферменты, участвующие в декарбоксилировании С^ - кислот в листьях С^ - растений, локализованы в клетках обкладки. Применение меченой яблочной кислоты также выявило, что ее использование в листьях кукурузы происходит в основном в хлоропластах обкладки. Методом диск-электрофореза в клетках мезофилла не обнаружен белок, ответственный за функции НАДФ-МЭ. Следовательно, С^ -кислоты не разлагаются в клетках мезофилла с выделением С0г>, а должны транспортироваться в клетки обкладки. Наши данные о локализации ферментов декарбоксилирования согласуются с многочисленными данными ряда авторов /93, 215, 239, 250, 259, 369, 370, 384, 404, 425, 429, 473, 474, 633, 690/.
Как можно представить транспорт С^ - кислот? Изучение нами особенностей работы транспортной Wa+-К+-АТФазы показывает, что она проявляет наиболее высокую активность в зеленых проростках кукурузы в отличие от этиолированных, что можно связать с наличием в первых потоков углерода в виде С^ - кислот, в переносе которых она играет роль. Полученные нами данные согласуются с результатами Рагавендры и Даса со 2 воздуха
288 цитоплазма хлоропласт Ж со о + феп V шукаспарагиновая кислота
1 яблочна я кислота" аспарагин ^^ 1 овая кислота клетка обкладки 1
Рис.76. Возможные пути синтеза С4 - кислот в клетке мезофилла листа кукурузы.
635/, которые показали участие катион-стимулируемой АТФазы в транспорте С^ - кислот. Участие в передаче С^ - кислот ь%++-мп++-АТФазы отмечал Карпилов и др. /94/. Однако для выяснения тонкого механизма транспорта С^ и Сд - соединений требуются более углубленные исследования, так как имеются противоречивые сведения об участии одно- и двухвалентных катионов в стимуляции активности АТФаз. Бровченко и Завяловой /21/ удалось показать, что С4 - кислоты выделяются в свободное пространство, а транспорт Сд - продуктов в мезофилл из обкладки, по их мнению, может идти через плазмодесмы. Это созвучно с представлениями Осмонда и др. /430/ об осуществлении транспорта С4 и Сд - веществ по плазмодесмам, при этом остается, однако, неясным, каким образом предотвращается смешивание двух потоков метаболитов.
Нам представляется более логичным предположение о существовании транслокаторов С^ - дикарбоновых кислот подобных тем, которые обнаружены в Сд - растениях /440/. Схема с учао-тием транслокаторов С^ - кислот, предложенная Карпиловым и др. /94/, на наш взгляд, нуждается в экспериментальном обосновании .
Перенос С^ - кислот должен идти сопряженно с обратным транспортом Сд - продуктов, полученных после декарбоксилиро-вания С4 - кислот, иначе может возникнуть дисбаланс углерода и азота в двух типах клеток. Однако этого не наблюдается. Наши прямые опыты по обратному транспорту показали, что ала-нин возвращается в мезофилл и служит предшественником ФЕП.
Если малат служит источником НАДФН и СО2 в клетках обкладки кукурузы, то аспарагиновая кислота считается донором только С0г> /215, 426, 427, 452/. Исходя из наших опытов, можно прийти и к иной точке зрения. При добавлении аспартата в среду, где клетки обкладки фиксировали СОр, имела место стимуляция усвоения -^СОр. Это явление можно объяснить превращением аспартата по следующей схеме: аспартат------>- ЩУК----------> малат.
Малат поступает в митохондрии и с помощью НАД-МЭ превращается в пируват и СОр. При этом не происходит увеличения пула НАДФН в хлоропластах и не увеличивается скорость фиксации углекислоты. Однако малат может поступать и в хлоропласты обкладки, где при участии НАДФ-МЭ осуществляется выделение СОр и новообразование НАДФН. В этом случае должна наблюдаться стимуляция фиксации СОр в хлоропластах обкладки. Поэтому мы считаем, что в определенных условиях аспартат может служить источником НАДФН.
В хлоропластах обкладки листьев проса и кукурузы активно работает АспАФ, которая выполняет функцию, не связанную с декарбоксилированием аспартата как источника углерода, а вероятнее всего, играет роль в реакциях переаминирования, связанных с биосинтетическими процессами. Декарбоксилирование аспартата происходит в митохондриях при участии НАД-МЭ /427, 433/. Выделившаяся углекислота рефиксируется при участии РДФК, которая локализована только в хлоропластах обкладки, хотя в свое время были представлены результаты, указывающие на локализацию РДФК и в клетках мезофилла /224, 288, 317, 590/. При сравнении активности РДФК в С4 и Сд - видах установлено, что активность ее в Сд - формах выше, чем в С^ -растениях /216, 687, 259/. Количественное определение нами белка РДФК показало, что в С4 - растениях ее почти в 2 раза меньше по сравнению с Сд - видами. Аналогичные результаты получены и в других работах /15, 516, 523/. Поэтому при высоких концентрациях СОр интенсивность фотосинтеза Сд - растений должна быть выше, чем у С^ - растений, что и наблюдается /137, 138, 523/. Поскольку концентрация СОр в клетках обкладки С^ - растений обеспечивается за счет С^ - пути, в рао-тениях подобного типа количество ее на порядок выше, чем в Сд - растениях, что соответственно способствует и повышению в них интенсивности фотосинтеза /194/. Таким образом, в С4 -растениях функционирует своеобразный механизм концентрирования СО*?, которого Сд - растения лишены. Вероятно, этот недостаток последние компенсируют в какой-то степени за счет увеличения количества белка РДФК в клетке.
Итак, было показано, что в агранальных хлоропластах обкладки происходит фиксация СОр в цикле Кальвина. Однако предметом широкой дискуссии были вопросы об энергетических возможностях агранальных хлоропластов обкладки для нормального функционирования в них цикла Кальвина. Считалось, что если фиксация СО2 в цикле Кальвина в хлоропластах обкладки листьев кукурузы стехиометрически связана с декарбоксилированием малата, то последний дает половину НАДФН, необходимого для усвоения одной молекулы СОр. Вследствие этого было высказано мнение и экспериментально показано, что агранальные хлоропла-сты неспособны продуцировать НАДФН. Отсюда было сделано заключение о том, что половина ФГК, образуемой в хлоропластах обкладки, должна экспортироваться в мезофильные хлоропласты для восстановления до ЗФГА и в виде последнего возвратиться в агранальные хлоропласты для включения в цикл Кальвина /67, 93, 430/. Наши экспериментальные данные противоречат этим положениям. Во-первых, экспериментально не показан, как транспорт ЗФГК из клеток обкладки в хлоропласты мезофилла, так и обратный транспорт ЗФГА в клетки обкладки. В литературе имеются сообщения о том, что ФС II может быть локализована не только б ламеллах гран, но и в ламеллах стромы. Так, были получены убедительные данные о том, что 1/4 ФС II хлоропластов Сд - растений локализована в ламеллах стромы, и для максимальной скорости ее работы требуются более высокие интенсивности света, чем в том случае, если бы она находилась в ламеллах гран /217/. В другой работе /408/ сообщалось, что ФС II в агранальных хлоропластах не насыщается даже на полном солнечном свету. Эти же авторы считают, что ФС II функционирует в агранальных хлоропластах и обеспечивает необходимое количество НАДФН для работы цикла Кальвина.
Таким образом, можно, вероятно, заключить, что в агранальных хлоропластах образуется достаточное количество НАДФН для функционирования цикла Кальвина, и необходимости оттока 1/2 ЗФГК в хлоропласты мезофилла нет. Из хлоропластов обкладки Сд - продукт переходит в хлоропласт мезофилла для регенерации акцептора СО2 - ФЕП. Фосфорилирование пирувата осуществляется при участии ПФДК. Эта реакция требует две молекулы АТФ, так как ПВК, взаимодействуя с АТФ и Фя, синтезирует ФЕП, АМФ, ФФн. Установлено, что в хлоропластах мезофилла имеются высокоактивные аденилаткиназа и пирофосфатазы, с участием которых синтезируется АТФ из АМФ и ФФн /419/.
По нашему мнению, если ЗФГК переходит из обкладки в мезофилл, то она может служить предшественником для синтеза крахмала в хлоропластах мезофилла. В принципе, любой Сд - продукт может быть источником для образования крахмала в хлоропластах /461, 462/. Однако этот вопрос до конца неясен и требует дальнейших исследований.
По мнению большинства исследователей /73, 100, 194, 259, 523/, главное достоинство С4 - пути состоит в переносе СОр к местам карбоксилирования. Это создает высокую концентрацию
СОр, что приводит к подавлению оксигеназяой функции РДФК и увеличивает соотношение СОр: Ор, которое, в конечном счете, способствует подавлению видимого фотодыхания. С другой стороны, высокоактивная ФЕПК может рефиксировать углекислоту фотодыхания и темнового дыхания и предотвращать увеличение угле-кислотной компенсационной точки. В результате функционирования дополнительного С4 - цикла скорость фотосинтеза увеличивается, что способствует, по признанию многих исследователей, высокой продуктивности С^ - растений /181, 183, 237, 253, 255, 355, 363, 566/. Однако в литературе имеются сообщения /119/ о том, что повышенная продуктивность С4 - форм объясняется другими причинами, а именно - большой длительностью вегетационного периода С4 - растений. Данные Милторфа /1978/, которые утверждают, что по ростовым показателям Со" и С/-виды сти ° 4 не различаются, при статической обработке оказались недостоверными /566/. Установлено, что скорость роста для Сд - растений находится в пределах 34-39, а для С4 - растений 50-54 г/м/сутки. Средняя величина за весь период роста равна 13 для Сд - растений и 22 - для С4 - растений /363/.
В результате изучения механизма С4 - фотосинтеза мы пришли к заключению о необходимости повышения концентрации СОр в местах карбоксилирования и в Сд - растениях с целью повышения интенсивности фотосинтеза и увеличения фиксации атмосферного азота. Для этого мы предложили модель концентрирования СОр в пределах одной клетки Сд - растения. Наша модель активации транспорта СОр в растительную клетку предусматривает кооперацию цитоплазмы и хлоропласта в клетке (рис.77).
Отдельные элементы, показанные на схеме, имеются в виде фрагментов в высших растениях. Так, образование ЩУК происхо
ЦИТОПЛАЗМА^ со2* + фепЛ>щук
С02 ВОЗДУХА
ХЛОРОПЛАСТ
Фн?*АТФ,
Рис.77. Модель концентрирования СОр в листьях Сд - растений /112/ Обозначения:
1 - ФЕПК
2 - ФЕПКК дат в цитоплазме клеток мезофилла С^ - растений, а в распаде С^ - кислот в некоторых видах С^ - форм и САМ растений активное участие принимает ФЕПКК. Предполагается также, что в определенных условиях, при дефиците воды, для переживания засухи и одновременного осуществления фотосинтеза возможно появление "сезонных" изоферментов синтеза и распада С^ - кислот в некоторых Сд - растениях, близкородственных к С^ - формам. В природных условиях при быстро изменяющихся условиях окружающей среды для осуществления и продолжения жизненных процессов имеются, видимо, несколько вариантов обмена углерода, которые способствуют выживанию организмов.
Более сложную модель для концентрирования углекислоты в Сд - растениях /хлопчатник, сахарная свекла/ с участием кар-боангидразы предложил Ю.С.Насыров/130/.
Одним из подходов к переключению С^ - пути на Сд и обратно могло бы быть изменение условий углеродного и азотного питания, так как именно последние играли важную роль в эволюционном становлении С4 - растений /280/. Наши исследования, проведенные с различными дозами и формами азота, показали, что эффект азота характерен для всех групп растений: С^, Сд и САМ. Однако нами были обнаружены некоторые особенности изменения активности ряда ферментов углеродного и азотного метаболизма в этих растениях. Как известно, при дефиците азота происходит снижение интенсивности фотосинтеза, содержания растворимых белков, белка фракции I /4-8, 135, 136, 180-186/. В наших опытах также наблюдаются подобные изменения. Однако, когда была использована 1/25 нормы азота, выращенные в этом варианте растения, несмотря на то, что оказались меньше по росту, чем на 1/10 нормы азота, обладали более высокой активностью ферментов, которая была соизмерима с уровнем активности их в вариантах полной нормы азота. При дальнейшем уменьшении содержания азота (1/50 нормы) подобного эффекта не наблюдалось. Для объяснения этого факта можно допустить, что при этом происходит увеличение содержания пролина, который является протектором при экстремальных условиях /19/. С другой стороны, не исключено, что 1/25 нормы азота приводит к усилению обводненности клетки, что также может способствовать накоплению пролина. В настоящее время эти предположения проверяются.
Мы показали, что изменение активности ферментов углеродного и азотного метаболизма у Cg и С^ - форм можно добиться и при использовании различных форм азота - ш^+или ноу . Интересным фактом является сохранение гранальности в хлоропластах обкладки кукурузы при выращивании ее на аммонийном азоте. Известно, что при дезагрегации гран на ламеллы, происходят изменения в содержании липидов мембран хлороплас-тов /607/. Возможно, что положительно влияет на липидный обмен хлоропластов и таким образом содействует сохранению гранальности хлоропластов обкладки.
Ярким примером совместного присутствия С^ и Cg - типов метаболизма в одной клетке является обмен С^ - кислот у некоторых суккулентов. Исследование механизма фотосинтеза С^ -растений подтолкнуло нас к пересмотру тех положений, которые существовали в отношении синтеза и распада яблочной кислоты в листьях В. daigremontianum . Напомню, что образование яблочной кислоты ночью приписывалось хлоропластам, а использование ее - транскарбоксилазной реакции /202, 562/. Наши экспериментальные работы /125/, проведенные независимо от других авторов /597, 709), показали, что в листьях в.daigremontianum так же, как и в С^ - растениях, образование яблочной кислоты ночью связано с первичным карбоксилированием на ФЕПе, а на свету имеет место двойное карбоксилирование:
РДФ + СО2----2ФГК---е- ФЕП + СО2----С4 - кислота
К настоящему времени все исследователи признают, что концепция механизма двойного карбоксилирования в синтезе С^ - кислот ночью в листьях бриофиллума устарела /503, 504, 528, 597, 595, 709, 772/.
По вопросу о декарбоксилировании С^ - кислот на свету существовало несколько гипотез (см.лит.обзор). Наиболее близким к истине, на наш взгляд, оказалось предположение Моиза /123, 531, 574/, который считает, что местом распада яблочной кислоты являются митохондрии. В данном процессе, по мнению автора, участвует НАДФ-МЭ. Мы же предположили по аналогии с С^ - растениями, что должна быть третья группа САМ -растений /165/. До нашего сообщения не было известно о существовании НАД—МЭ варианта САМ - растений. Исследования по локализации НАД-МЭ, а также опыты по деградации -^С - яблочной кислоты митохондриями позволили нам высказать идею о необходимости выделения В. ааХвгетоп-Ыапшп в третью группу с относительно высокой активностью НАД-МЭ /165/. Наши данные в дальнейшем были подтверждены в работе Дитриха /350/.
Таким образом, можно заключить, что как в С^ - растениях, так и в САМ - растениях происходит первичное карбоксилирование ФЕП с образованием С^ - кислоты, которая является донором СО«? для функционирования цикла Кальвина. При становлении С^ - фотосинтеза и САМ появляется новая форма ФЕПК, которая отличается от формы, характерной для Сд - растений.
Однако между С^ и САМ - растениями имеется и существенная разница.
1. Интенсивность фотосинтеза у С^ - растении высокая, в то время как у растений с САМ она низкая.
2. Растения с САМ существуют в довольно жестких условиях окружающей среды (высокая температура, низкая влажность), поэтому для них характерно не наращивание углерода и, естественно, органического материала, а лишь положительный баланс углерода.
2. В С^ - растениях С^ и Сд - циклы пространственного разграничены в двух ассимиляционных тканях, а бета-карбокси-лирование с образованием С^ - кислот происходит днем. В САМ растениях реакции С^ и Сд - типов функционируют в пределах одной клетки, но они также компартментированы, - в цитоплазме и хлоропластах. Синтез С4 - кислот происходит в них ночью, а использование - днем.
Результаты сравнительного изучения путей образования и использования С^ - кислот в фотосинтезе двух экологических групп растений дают нам основание предложить возможную схему метаболизма яблочной кислоты, как донора углекислоты для осуществления фотосинтеза (рис.78).
Следует указать, что при определенных условиях в отдельных суккулентах можно индуцировать САМ /700, 762, 755, 772 -777/. Это говорит о том, что усиление потока углерода через ФЕПК систему в принципе возможно. В литературе имеются сообщения, указывающие на такую возможность: молодые листья картофеля способны усваивать СОр через ФЕПК /126, 127/, в проростках пшеницы /675/ при обработке их абсцизовой кислотой увеличивается образование С^ - кислот. Некоторые /494/ наблюдали, что у сорго соотношение С^ и Сд - путей может изменяться в зависимости от стадии онтогенеза. Подобные данные получены и для листьев кукурузы /489/. В связи с этим значительс4 - растение свет феп. + 0 4> свет обкладка
ПВК' мезофилл сам - растение темнота свет фегк + ПО малатцитоплазма пвк
11—I—'
->малат^——кгоо. + рдф—i/
ЗФГК^-митохондрия хлоропласт
Рис.78. Пути метаболизма яблочной кислоты в С/ и САМ - растениях. ный интерес представляют работы группы Клюге /261, 262/, проведенные на листьях классического Cg - растения - шпината. Они показали, что при рН = 7,5 в пластинках из листьев, плавающих на растворах NaHCO^ при преобладании НСО^, усиливается синтез С^ - кислот, а при рН = 3,5, наоборот, происходит уменьшение их количества. Все это указывает на отсутствие жесткой необходимости в наличии "кранц" типа анатомии листа для проявления С4 - пути углерода. В природных условиях, при быстро изменяющихся условиях окружающей среды, вероятно, происходит перестройка углеродного метаболизма. Видимо, для существования и продолжения жизненных процессов имеются несколько вариантов обмена углерода, которые способствуют выживанию организмов.
Таким образом, к настоящему времени сложились представления о существовании 3 экологических групп растений, обладающих 3 типами усвоения СОр.
I. Классический тип усвоения СОр по циклу Кальвина. Растения с этим механизмом стали называть Cg - растениями, так как первичным продуктом фиксации СОр является ЗФГК.
П. С4 - тип метаболизма, характерный для С4 - растений, в которых первичными соединениями являются С^ - дикарбоно-вые кислоты (ЩУК, яблочная и аспарагиновая).
Ш. Обмен кислот по типу толстянковых, известный как Crassulacean acid metabolism - CM - ТИП. Для ЭТИХ растений характерна суточная ритмика в содержании С4 - кислот /89, 100, 194, 259, 403, 433, 509, 527, 574, 597, 718/.
Эти группы растений различаются между собой по многим признакам (физиология, биохимия, анатомия и др.). В таблице 50 приведены литературные и собственные данные по этим показателям /90, 259/.
Библиография Диссертация по биологии, доктор биологических наук , Магомедов, Исхан Магомедович, Ленинград
1. Абдулов Н.П. Карио-систематическое исследование семейства злаковых. Приложение 4. - Труды по прикладной генетике и селекции, 1931.
2. Аксенова В.А., Кожанова О.Н. 0 механизме активирования пероксидазы у устойчивых и восприимчивых растений при заражении. Физиология растений, 1976, т.23, вып.2, с.391-396.
3. Андреева Т.Ф. Фотосинтез и азотный обмен листьев. М., Наука, 1969, с.200.
4. Андреева Т.Ф., Авдеева Т.А. Влияние азотного питания на фотосинтетическую активность и биосинтез белка. -Минеральные элементы и механизм фотосинтеза. Кишинев, 1970, с.128-136.
5. Андреева Т.Ф., Авдеева Т.А. Белок "фракции I" и фотосинтетическая активность листьев. Физиол.раст., 1970, т.17, № 2, с.225-233.
6. Андреева Т.Ф., Авдеева Т.А., Власова М.П., Нгуен Тхыу Тхыок, Ничипорович A.A. Влияние азотного питания растений на структуру и функцию фотосинтетического аппарата. -Физиология растений, 1971, т.18, В 4, с.701-707.
7. Андреева Т.Ф., Авдеева Т.А., Майорова О.И. Белок "фракции I" и фотосинтетическая активность листа. Теоретические основы фотосинтетической продуктивности, М., Наука, 1972, с.219-224.
8. Андреева Т.Ф., Нцуен-Тхыу-Тхыок. Влияние азотного питания на фотосинтетическую активность листьев различных ярусов и на продуктивность растений конских бобов. Физиол. раст., 1972, т.19, №2, с.265-272.
9. Андреева Т.Ф., Авдеева Т.А. Адаптация фотосинтеза Сд и С4 растений к условиям внешней среды. Физиол. и биохимия культ.раст., 1976, т.8, № 3, с.236-241.
10. Ашмарин И.А., Клшарев Л.А., Ингибиторы синтеза белка. Л., Медицина, 1975, с.207.
11. Бассем Дж., Кальвин М. Путь СОр в фотосинтезирующем растении. Труды У биохим. конгресса. Симпозиум У1. М., изд. АН СССР, 1962, с.300-331.
12. Бассем Д.А. Регуляция путей метаболизма углерода в фотосинтезе. Теоретические основы фотосинтетической продуктивности. М., Наука, 1972, с.117-133.
13. Белозерова Л.С. Превращение органических кислот в листьях суккулентных растений на свету. Автореф.канд.дисс. -Л., 1965, с.20.
14. Белоног Н.П., Магомедов И.М., Гольд В.М., Гаевский Н.А. Использование индукционных переходов флуоресценции как показателя локализации фотосистем I и 2 в тканях листа кукурузы. Биол.исслед.в вузах Красноярского края. Красноярск, 1977, с.152-154.
15. Беляева Е.В., Доман Н.Т., Иванова М.А. Структура и некоторые свойства рибулозодифосфаткарбоксилазы из кукурузы ( Zea mays L. ) И бобов (Vicia faba L) . БИОХИМИЯ, 1979,т.44, № 12, C.2I2I-2I29.
16. Беннет-Кларк T.A. Роль органических кислот в обмене веществ растений. М., Биомедгиз, 1938.
17. Биль К.Я. Исследование взаимосвязи структуры и функций фотосинтетического аппарата у различных типов С-4 растений. Автореф.канд.дисс. M., 1977, с.20.
18. Биль К.Я., Белобродская Л.К., Карпилов Ю.С. Локализация АТФаз в клеточных структурах ассимиляционных тканейлистьев ширицы. Доклады АН СССР, 1976, т.226, № 5, с.1229-1231.
19. Боякова М.Д., Глаголева Г.А., Филиппова Л.А. Последействие пониженной ночной температуры на рост и фотосинтетический метаболизм углерода У Chlorella pyrenoidosa Chick. Ботан. ж., 1976, т.61, .& 9, с.1297-1303.
20. Боулинг Д.Ж.Ф., Туркина М.В., Красавина М.С., Крю-чешникова А.Л. Na+, К+-активируемая АТФаза проводящих тканей. Физиол.раст., 1972, т.19, № 5, с.968-976.
21. Бровченко М.И., Завялова Т.Ф. К вопросу о путях транспорта веществ в листьях растений с С^ типом фотосинтеза. - Физиол.раст., 1978, т.25, № 6, с.II44-1150.
22. Бритиков Е .А. Биологическая роль пролина. М., Наука, 1975, с.88.
23. Дутенко Р.Г. Физиология клеточных культур, состояние и перспективы. Физиол.раст., 1978, т.25, № 5, с.1009-1024.
24. Будыко М.И. Проблема углекислого газа. Гидрометио-издат, Л., 1979, с.58.
25. Быков О.Д. К анализу кинетики газообмена растений на свету. Теория вопроса. Физиол.раст., 1962, т.9,3,с.325-333.
26. Быков О.Д. К анализу кинетики газообмена растений на свету. Экспериментальная часть. Физиол.раст., 1962, т.9, № 4, с.408-414.
27. Быков О.Д., Сахаров Б.В. Фотосинтетический СОр газообмен листьев пшеницы: анализ эффекта Варбурга. Физиол. раст., 1980,
28. Вавилов H.H. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Линнеевский вид как система. Наука, Л., 1967, с.5-59.
29. Васильев Б.Р., Лебский В.К., Мирославова С.А., Тшценко H.H. Особенности строения и метаболизма листьев Bryophyllum daigremontianum Berger В различных условиях азотного питания. Тр.Петергоф.биол.ин-та ЛГУ, 1976, № 27, с.51-60.
30. Васильева В.Н., Алиев К.А. Особенности синтеза субъединиц рибулезо-1,5-дифосфаткарбоксилазы в процессе биогенеза хлоропластов. Структура и функции нуклеиновых кислот и биосинтез белка в растениях. Ташкент, 1977, с.12-13.
31. Верховская И.Н., Габелова H.A., Зиновьева Е.Г., Клечковский В.М., Кузин A.M., Мамунь Я.В., Плышевская Е.Г., Франк Г.М., Шехтман Я.Л. Метод меченых атомов в биологии. МГУ, M., 1955, с.452.
32. Вознесенская Е.В. Структура ассимилирующих органов представителей сем. Chenopodiaceae в связи с особенностями фотосинтетического метаболизма. Автореф.дисс.на соиск. уч.степ.канд.биол.наук. Л., 1977, с.20.
33. Вознесенский В.Л. Об углекислотном компенсационном пункте газообмена у растений. Ботан. ж., 1968, т. 53, № 5, с.568-598.
34. Вознесенский В.Л. Углекислотный компенсационный пункт газообмена у хлореллы и кукурузы. В сб.: Фотосинтези использование солнечной энергии. Наука. Л., 1971, с.105-108.
35. Вознесенский В.Л. Фотосинтез пустынных растений. Наука. Л., 1977, с.256.
36. Воскресенская H.A. Фотосинтез и спектральный состав света. М., Наука, 1965, с.309.
37. Воскресенская Н.П. Принципы фоторегулирования метаболизма растений и регуляторное действие красного и синего света на фотосинтез. Фоторегуляция метаболизма и морфогенеза растений. Наука. М., 1975, с.16-36.
38. Гамаюнова М.С., Григора М.Ю., Силаева A.M. Сравнительные характеристики фрагментов тилакоидов стромы из хло-ропластов паренхимной обкладки кукурузы и хлоропластов гороха. Фотосинтез кукурузы. Пущино-на-Оке, 1974, т.51
39. Гамбарова Н.Г., Персанов В.М., Кузнецова Л.Г. Влияние условий азотного и фосфорного питания на активность ферментов углеродного метаболизма. Изв.АН Азерб.ССР. Сер.биол. н., 1975, т.1, № I, с.3-8.
40. Гедемов Т. Исследование путей фиксации и метаболизма углекислоты при фотосинтезе у растений юго-восточных каракумов. Автореф.дисс.на соиск.уч.степ.канд.биол.наук. Л., 1974, с.29.
41. Гиббс М. Ассимиляция СОр изолированными хлороплас-тами: Тез.докл.Всесоюзн.симп.Генетические аспекты фотосинтеза. Душанбе, 1972, т.46.
42. Глаголева Т.А. Зависимость фотосинтеза памирских растений от интенсивности освещения. Труды Ботан.ин-та им. В.Л.Комарова. Эксперимент.ботаника, 1963, с.ЕУ, в.16, с.194-205.
43. Глаголева Т.А., Мокроносов А.Т., Заленский О.В. Влияние кислорода на фотосинтетический метаболизм ^С у пустынных растений. Ботан.ж., 1978, т.63, № 2, с.170-182.
44. Глаголева Т.А., Рейнус P.M., Гедемов Т.Т., Мокроно-сов А.Т., Заленский О.В. Выделение углекислоты на свету и проблема фотодыхания пустынных растений. Ботан.ж., 1972, т.57, & 9, c.I097-II07.
45. Гольд В.М., Раевский H.A., Григорьев 10.С., Пузырь А.Г. Фотохимичеекая активность и тушение флуоресценции хлорофилла в хлоропластах гороха. Биофизика, 1974, т. 19, Jfe 2, с.254-258.
46. Гольд В.М., Гаевский H.A., Григорьев Ю.С. Структурные изменения мембран хлоропластов и их связь с изменениями выхода флуоресценции хлорофилла А в хлоропластах и целых растениях. Депонировано в ВИНИТИ, 1976, т.8, 04, 1976. JS 107676.
47. Григора М.Ю., Гамаюнова М.С., Силаева A.M. Выделение различных фракций изолированных хлоропластов мезофилла кукурузы. Физиол. и биохим. культ.растений, 1973, т.5, № 2,с.144-148.
48. Гуляев Б.И. Газообмен листьев кукурузы. Фотосинтез кукурузы. Пущино-на-0ке, 1974, с.136-152.
49. Гуляев Б.А., Литвин Ф.Ф. Первая и вторая производные спектров поглощения хлорофилла и сопровождающих пигментов в клетках высших растений и водорослей при 20°. Биофизика, 1970, т. 15, !Ь 4, с.670-680.
50. Диксон М., Уэбб Э. Ферменты. М., 1961.
51. Добычина Э.Г. Паренхимные обкладки проводящих пучков в листьях разных видов злаков (ультраструктура). Ботан.ж., 1977, т.55, № 2, с.253- 262.
52. Доман Н.Г., Романова А.К. Ассимиляция углекислоты при фотосинтезе и хемосинтезе. В сб.: Биохимия и биофизика фотосинтеза. Наука. М., 1965, с.262-277.
53. Доман Н.Г., Фирсов H.H., Чернядьев И.И. Сравнительно-эволюционные аспекты развития фотосинтетической ассимиляции углерода. В сб.: Проблемы эволюционной физиологии растений. Л., 1974, с.57-59.
54. Дунаева С.Е. Ультраструктура хлоропластов и суточное распределение в них крахмала у растений, различающихся по степени развития паренхимной обкладки проводящих пучков. Цитология, 1970, т. 10, 3, с.297-305.
55. Дунаева С.Е. Ультраструктура хлоропластов растений, различающихся первичными продуктами фотосинтеза. Автореф. канд.дисс. Л., 1971.
56. Журбицкий З.И. Теория и практика вегетационного метода. М., Наука, 1968, с.260.
57. Заботин А.И. Определение фотоиндуцированных изменений РН при исследованиях фотофоофорилирования. В сб.: Методы исследования фотофоофорилирования. Пущино-на-Оке, 1970, с.182-190.
58. Заленский О.В. Эволюция путей фотосинтетической фиксации углекислоты. В сб.: Проблемы эволюционной физиологии растений. Л., 1974, с.59-61.
59. Заленский О.В. Эколого-физиологические аспекты изучения фотосинтеза. Л., Наука, 1977, с.56.
60. Иванова Т.П. Роль света в динамике кислот у сукку-лентных растений. Автореф.канд.дисс. Л., 1951, с.19.
61. Ивлев A.A. Вопросы теории фракционирования изотопов углерода в фотосинтезирующих организмах. Успехи современ. биологии, 1976, т.81, № I, с.84-105.
62. Ивлев A.A., Князев Д.А., Клинский Г.Д. Стабильные изотопы углерода как средство исследования биохимии растений . Из в. Тимиряз ев ск. с. -х. акад., 1977, J 6, с. 219-22 5.
63. Йорданов И.Т. Влияние повышенной температуры на фотосинтез и распределение С у листьев различного физиологического состояния. Ботан.ж., 1977, т.62, № I, с.93-100.
64. Карпилов Ю.С. Распределение радиоактивного углерода среди продуктов фотосинтеза кукурузы. Труды Казанского с/х ин-та, 1980, т.41, $ I, с.15-24.
65. Карпилов Ю.С. Образование и метаболизм аминокислот при фотосинтезе. В сб.: Пути повышения интенсивности и продуктивности фотосинтеза, вып.1, Наукова думка. Киев, 1966, с.58-65.
66. Карпилов Ю.С. Особенности функции и структуры фотосинтетического аппарата некоторых видов растений тропического происхождения. Тр.Молдавск.НИИ орош.земл.и овощ., П спец.выпуск, 1969.
67. Карпилов Ю.С. Участие азота и фосфора в реакциях фотосинтеза. В сб.: Минеральные элементы и механизм фотосинтеза. Кишинев, 1970, с.3-10.
68. Карпилов Ю.С. Кооперативный фотосинтез ксерофитов.-Труды Молдавск.НИИ орош.земл.и овощ. Кишинев, 1970, т.II,3,
69. Карпилов Ю.С. Фотосинтез ксерофитов (эволюционные аспекты). Кишинев. РИ0 АН МССР, с.19.
70. Карпилов Ю.С., Биль К.Я. Соотношение двух типов хлоропластов в листьях кукурузы при различном азотно-фосфор-ном питании растений. Докл.АН СССР, 1970, т.193, № 5,с.1198-1200.
71. Карпилов Ю.С. Участие азота и фосфора в фотосинтетическом метаболизме в связи с его особенностями у различных видов растений. Автореф.докт.дисс. Казань, 1972, с.44.
72. Карпилов 10.С., Малышев О.Г., Персанов В.М., Кузнецова Л.Г. Фотосинтетический углеродный метаболизм листьев кукурузы. В сб.: Фотосинтез кукурузы. Пущино-на-Оке, 1974, с.89-123.
73. Карпилов Ю.С., Биль К.Я. Транспорт промежуточных продуктов фотосинтеза по цитоплазме клеток ассимиляционных тканей С4 растений. -
