Автореферат (Полифункциональность воздействия экотола на древесные саженцы при неблагоприятных условиях среды), страница 3

Известно, что ДОФА, как правило, сопутствуетфенольным полимерам – меланинам, соединениям, окрашенным в темнокоричневый цвет (Кретович, 1971).Биогенные амины, их предшественники могли быть привнесены в экотолбактериями из рода Bacillus, доминирующими в первые 10-15 дней приразложении пшеничной соломы (Лебедев и др., 2004).Для данных бактерийхарактерно наличие биогенных аминов и их предшественников как в самойкультуре, так и в культуральной жидкости (Шишов, 2010). Очевидно, поддействием мико- и микробиоты при образовании экотола имеют место не толькодеструктивные процессы, но и биосинтетические.3.2.ВСодержание меланиновых пигментов в экотоленастоящеефизиологическойвремяинтересактивностью,ккотораямеланинамвызванпроявляетсявихвысокойантитоксичных,антиоксидантных, фотопротекторных и генопротекторных качествах, а также вфитостимулирующих свойствах (Тоноян и др., 2010; Гесслер, Егорова,Белозерская, 2014; Курченко, 2015).

Поскольку для экотола присущ целый ряд изперечисленных свойств и ему характерно коричневое окрашивание (Лебедев идр., 2004), мы провели определение меланиновых пигментов в экотоле (табл. 2).Таблица 2 − Содержание меланинов в экотолах, отличающихся сроками храненияи источниками биомассыНомерОкрашиваниеВыходИсточник биомассыобразцаэкотоламеланина, %1Солома Triticum L. – пшеницы*Коричневое2,5Надземная часть Chelidonium L. – Желто21,5чистотела**коричневое34Надземная часть Avena sativa L.  Желтокоричневоеовса**ТемноСолома Triticum L.

 пшеницы**коричневое*экотол, полученный в год анализа;**экотол, хранившийся в течение 7 лет, из коллекции Н.Г. Лебедевой.1,73,213Меланины при биотехнологической конверсии растительного сырья моглипоступать в культуральную среду из находящихся в ней меланизированных грибов.В культуральной среде всегда обнаруживаются меланизированные грибы родаAlternaria, а также меланизированные целлюлозоразрушающие грибы родовAspergillus, Cladosporium и др. Кроме того, в культуральной среде былиобнаружены микроорганизмы из рода Bacillus, некоторые штаммы которых такжемогут являться продуцентами меланиновых пигментов (Лебедев, 2004; Тоноян идр., 2010; Гесслер, Егорова, Белозерская, 2014).На основе проведенного анализа элементного состава и парамагнитныхсвойств меланины, содержащиеся в образцах экотола, наиболее вероятно отнести кэумеланинам – азотосодержащим гетерополимерам, биополимерам индолил-5,6хинона с включением пиррольных и ДОФА-хиноновых фрагментов.Поскольку в результате 7-летнего хранения экотола, полученного на основесоломы пшеницы, усиливалась его цветность и наблюдалось образование темнокоричневого осадка, мы предположили в процессе хранения экотола возможностьизменения соотношения ароматических и алифатических фрагментов.3.3.Ароматические и алифатические фрагменты экотола после егодлительного храненияАроматические и алифатические структурные фрагменты в исходномэкотоле из соломы пшеницы были изучены с помощью метода пиролитическоймасс-спектрометрии (Лебедев, 1999), который выявил, что алифатическиесоединения составляют 93,3 %, а на долю ароматических соединений приходится~ 6,5 %.

Нас интересовало, будет ли изменяться соотношение алифатических иароматических фрагментов экотола после его длительного хранения – 7 лет.Количественное содержание ароматических и алифатических фрагментов вэкотоле представлено в таблице 3, из которой следует, что содержание СНар вобразцах с разным соотношением надосадочной жидкости к осадку малоразличается и составляет 13-15 %, содержание СНалк-О: 43-49 %. Значение СНалкварьируется более значимо – 44 % в образце № 1 и 36 % в образце № 2.14Таблица 3 − Содержание атомов водорода различных фрагментов в экотоледлительного хранения, полученные в условиях регистрации спектра ЯМР 1Н*№1ОбразцыСоотношениенадосадочнойжидкости к осадку3:1№21:3№образцаСодержание фрагментов**,%СНарСНалк-ОСНалкЦветность,дисперсностьСветло-желтый,мелкодисперсныйКоричневый,крупнодисперсный134344154936*режим регистрации спектра ЯМР 1Н – без устранения остаточных сигналов протонов воды;**СНар − протоны ароматических и гетероароматических фрагментов; СНалк-О − протоныалифатических фрагментов, соединённых с атомом О; СНалк − протоны алифатическихфрагментов, соединённых с атомами С/N.Поскольку содержание алифатических и ароматических фрагментовисходногоэкотола,проанализированногоранееспомощьюметодапиролитической масс-спектрометрии (Лебедев, 1999), и экотола, хранившегося втечение 7 лет, проанализированного методом ЯМР-спектроскопии, представленыв процентах, мы посчитали возможным провести их сопоставление.

Оно показало,что при длительном хранении экотола имеет место незначительное уменьшениепроцентного содержания алифатических фрагментов в среднем на 7 % (суммаСНалк-О и СНалк, длительно хранившегося экотола, составляет ~ 86 %; в исходномэкотоле – 93 %). Количество ароматических соединений, представленных вэкотоле, хранившемся 7 лет, составляет в среднем 14 %, а в исходном – 6,5 %, т.е.в течение 7-летнего хранения экотола ароматических соединений становится ~ на7 % больше.

Это не много и свидетельствует о том, что при хранении в экотолеимеет место слабое развитие автоконденсационных процессов.Сравнение спектров ЯМР 1Н экотола, полученных нами, со спектрамигуминовых веществ, выделенных из почвы, угля, торфа или лигнинов,полученными в работе Н.Г.

Неизвестной (Неизвестная, 2013), демонстрирует ихсущественное отличие, что вполне закономерно, поскольку получение экотоласвязано в основном с трансформацией органических остатков. В таком состоянииэкотол может находиться длительное время (годы) до тех пор, пока он не попадет15впочву.Впочвеприналичиисоответствующихмикроорганизмовосуществляется процесс гумификации (Комаров, 2004; Комаров1, Комаров2, 2015).Подытоживая изложенный материал, подчеркнем, что мико- и микробиота,участвующая в деградации растительного материала, привносит в среду, в нашемслучае–экотол,целыйрядфизиологически-активныхсоединений,обуславливающих его полифункциональные свойства, которые способны оказатьвоздействие на растения.3.4.Влияние экотола на рост древесных саженцев Acer platanoides L.

вприродных условияхДля выяснения воздействия экотола на двухлетние древесные саженцыклена остролистного в природных условиях в начале и середине летних сезонов2008 и 2009 гг. растения обрабатывались им. Обработанные экотолом клены поростовым параметрам в эти годы практически не отличались от контрольныхрастений (рис. 2). Различия проявились в сентябре 2010 г., после засушливоголета и нехарактерной тогда для Москвы и области жары. Саженцы, ранееобработанные экотолом, стали в среднем на 30 см выше и имели в 1,3 разабольшее число листьев, чем контрольный вариант. Преимущество в росте кленов,обработанных экотолом, сохранялось до конца эксперимента – май 2012 г.12Июль 2008 года12Обозначения:Сентябрь 2010 года121.

Растения, не обработанные экотолом ;2. Растения, обработанные экотолом.Май 2012 годаРис. 2 − Рост саженцев Acer platanoides L. (клена остролистного) в течениечетырех лет на территории УО ПЭЦ МГУ ЧашниковоТак, средняя высота контрольной группы кленов составляла 107 ± 15,7 см, акленов, обработанных экотолом  147 ± 12,3 см, при этом средний диаметр16стволов равнялся 3,6 ± 0,5 см, а у кленов, обработанных экотолом – 4,9 ± 0,7 см.По-видимому, в составе экотола имеются соединения, выполняющие рольэффекторов, воздействующих на ростовые процессы. К таким веществам,стимулирующим рост и развитие растений, а также повышающих ихустойчивость к неблагоприятным условиям среды, включая засуху, относятсямеланиновые пигменты (Тоноян и др., 2010; Азарян, Мелконян, 2014),обнаруженные нами в экотоле.

Стимулирующий эффект мог быть вызванфитогормональными веществами – ауксинами, гиббереллинами и цитокининами.Некоторые микроорганизмы и грибы, продуцирующие данные гормоны,обнаружены при образовании экотола, благодаря чему они вполне могутприсутствовать в экотоле (Лебедев и др., 2004).3.5.Влияние экотола на подвижность свинца в почвах, не содержащихдревесных растений, и в почвах, на которых произрастали древесныесаженцыИзвестно, что органическое вещество играет решающую роль в закреплениисвинца в почвах, поэтому естественно было предположить влияние экотола насамоочищающую способность почв. О защитном действии абиотической частипочвы мы судили по изменению подвижности свинца в почве (Ильин, Гармаш,1980).

Опыты показали, что внесение экотола в почвы с избыточными дозамисвинца снижало содержание подвижных форм (ПФ) данного тяжелого металла всреднем на 12,6 ± 3,8 %, что зависело от количества общих загрязняющихвеществисодержаниявпочвеорганическоговещества.Наблюдаемаяиммобилизация свинца, по всей видимости, обуславливается наличием в экотолемеланинов, для которых характерны группы: -СООН; -ОН; -SO3H и нейтральныеэлектронодонорные группы: R2CO; R3PO; R3N, участвующие в образованиикомплексов меланина с ионами тяжелых металлов, в том числе ионами свинца,снижая при этом их доступность для организмов (Курченко, 2015).Воздействие экотола на валовое содержание (ВС) и подвижные формы (ПФ)свинца в почве с избыточными дозами металла при наличии растущих на нейдревесных саженцах давало возможность судить о поглощении свинца17растениями.

Валовое содержание свинца в почве при наличии экотола послероста на ней саженцев ясеня пенсильванского и рябины обыкновеннойпретерпевало незначительные изменения: 3,9 ± 0,1 %, где рос ясень, и 6,0 ± 0,1 %,где росла рябина. Содержание подвижных форм заметно снижалось на 42,9 ±0,7 % при наличии экотола в почве, на которой рос ясень пенсильванский, и на36,0 ± 0,3 % в почве, на которой росла рябина обыкновенная (рис. 3. А, Б).Рис.