Автореферат (1154472)
Текст из файла
На правах рукописиГАББАСОВА ДИЛАРА ТАГИРОВНАОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ НАСВЕТОВЫЕ РЕАКЦИИ ФОТОСИНТЕЗА В ПРИСУТСТВИИ ГУМИНОВЫХВЕЩЕСТВ03.02.08 – Экология (биологические науки)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата биологических наукМосква – 20182Работа выполнена на кафедре гидробиологии биологического факультета Федеральногогосударственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования«Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»Научный руководитель:Маторин Дмитрий Николаевичдоктор биологических наук, профессор, ведущийнаучныйсотрудниккафедрыбиофизикибиологическогофакультетаФГБОУВО«Московский государственный университет имениМ.В.Ломоносова»Официальные оппоненты:Юрий Георгиевич Симаковдоктор биологических наук, профессор кафедрыбиоэкологиииихтиологии,ФГБОУВО«Московскийгосударственныйуниверситеттехнологий и управления имени К.Г.Разумовского»Моск.гос.технологическая академияЗаворуев Валерий Владимировичдоктор биологических наук, профессор кафедрыэкологии и природопользования ФГАОУ ВО«Сибирский федеральный университет»Ведущая организация:ФГАОУ ВОуниверситет»«ДальневосточныйфедеральныйЗащита диссертации состоится «27» сентября 2018 г.
в «14» часов «00» минут назаседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертации Д 212.203.38 приРоссийском университете дружбы народов по адресу: 115093, г. Москва, Подольскоешоссе, д. 8/5, экологический факультет.С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУВО «Российский университет дружбы народов» по адресу: 117198, г. Москва, ул.Миклухо-Маклая, д.6 и на сайте dissovet.rudn.ru.Автореферат разослан « »Ученый секретарьдиссертационного советакандидат биологических наук2018 г.E.A.
Ванисова3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность исследования. В современных условиях значительный интереспредставляет исследование токсичности различных загрязняющих веществ, в том числе,современных наноматериалов (Смуров А.В., 2003; Терехова В.А. с соавт., 2014;Филенко О.Ф., 1988; Черных Н.А., Сидоренко С.Н., 2003). Наряду с такими известнымизагрязнителями окружающей среды как тяжелые металлы и ионы хрома, широкоераспространениеприобрелинаночастицы(НЧ).Стремительноеразвитиенанотехнологий приводит к увеличению выброса различных наночастиц в среду, где ихсудьба и поведение неизвестны (Голохваст К.С. с соавт., 2012).
Уникальные свойстваНЧ, такие как высокая удельная поверхность и подвижность, может привести кнеожиданным для здоровья человека и окружающей среды последствиям (Шайтан К.В.,2011). Наночастицы серебра широко используются в медицине, текстиле, красках, вкачестве пищевых добавок, упаковочной тары для продуктов питания. Из-заотносительно дешевого производства наноалмазы (ДНА), производимые путемдетонационного синтеза, используются в качестве горюче-смазочных материалов, вавиа- и автомобилестроение, медицине, химической промышленности. Данныевещества могут существенно влиять на фототрофные организмы, обеспечивающиеэнергией все экосистемы. Уменьшить токсическое воздействие этих веществ могутприродные детоксиканты - гуминовые вещества.
Гуминовые вещества (ГВ)присутствуют во всех природных средах и выполняют ряд экологических функций, какв естественных, так и в антропогенных экосистемах (Якименко О.С., 2016; KulikovaN.A., 2005). ГВ могут повышать доступность питательных веществ, положительновлиять на физико-химические и биологические свойства почвы, а также существенноизменять поведение токсикантов путем связывания их в нетоксичные комплексы иливлияя на процессы окисления-восстановления токсикантов (Перминова И. В. с соавт.,2004).Одним из общепринятых индикаторов устойчивости состояния растительногокомпонента экосистем является оценка эффективности процессов фотосинтеза в ответна воздействия окружающей среды (Заворуева Е.Н., Заворуев В.В., 2011). Фотосинтезлежит в основе почти всех экологических систем на земле и представляет сложнуюсистему преобразования энергии света, состоящую из двух фотосистем (ФС II и ФС I),осуществляющих нециклический электронный транспорт с разложением воды ивыделением кислорода, образованием НАДФН2 и АТФ.
Нарушения в первичныхпроцессах фотосинтеза отражаются в изменениях флуоресценции хлорофилла а. Внастоящее время развиваются методы анализа световых и индукционных кривыхфлуоресценции, позволяющих на интактных объектах следить за основными стадиямифотосинтетической электрон-транспортной цепи. (Гольцев В.Н. c соавт., 2014; МаторинД.Н., Рубин А.Б., 2012; Strasser R.J. et. al., 2010). В настоящее время измерения кинетикииндукции флуоресценции все шире используются при проведении экологическогомониторинга.Однако исследований по воздействию ионов хрома и современныхнаноматериалов на световые реакции фотосинтеза микроводорослей и высших растенийв присутствии ГВ практически не проводились.Целью настоящей работы являлось изучение особенностей действия ионов хрома,НЧ алмаза и серебра на световые реакции фотосинтеза микроводорослей и высшихрастений и выявление изменений их устойчивости в присутствии ГВ различногопроисхождения с использованием современных флуоресцентных методов.4Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:1.Оценить влияние ГВ черноземных почв на световые реакции фотосинтезамикроводоросли Scenedesmus quadricauda.2.Выявить начальные нарушения фотосинтетического аппарата у микроводорослейPhaeodactylum tricornutum и Scenedesmus quadricauda в присутствии ионов хрома иизменение их устойчивости при добавлении ГВ с использованием параметровфлуоресценции.3.Изучить влияние ДНА на световые реакции фотосинтеза микроводорослиScenedesmus quadricauda и проростков растений пшеницы Triticum aestivum L вприсутствии различных ГВ.4.Исследовать токсическое действия НЧ серебра на микроводоросли Scenedesmusquadricauda и изменение их устойчивости при разных режимах добавления ГВ.5.Определить наиболее чувствительные параметры индукции флуоресценциихлорофилла для использования в экологическом мониторинге загрязнений вокружающей среде.Научная новизна.
Впервые, с использованием параметров индукциифлуоресценции установлено, что ГВ обладают стимулирующим воздействием насветовые реакции фотосинтеза микроводоросли S. quadricauda. ГВ ускорялиэлектронный транспорт (φEo), стимулировали максимальную фотохимическуюэффективность ФС II (FV/FM), эффективность кислородвыделяющего комплекса (FV/FO)и индекс производительности (PIABS). Установлено влияние ГВ на фотосинтетическиемембраны клеток.
Гуминовые кислоты (ГК) обладают более выраженнымстимулирующим воздействием по сравнению с фульвокислотами (ФК), что, повидимому, связано с относительной обогащенностью структуры ГК ароматическимифрагментами.Впервые при одновременной регистрации индукционных кривых быстрой изамедленной флуоресценции, а также редокс-состояния Р700 у морской водоросли P.tricornutum и пресноводной S.
quadricauda в присутствии ионов хрома было показано,что одно из первых мест воздействия соединений шестивалентного хрома локализованона акцепторной части ФС II между переносчиками QА и QВ. Отмечено влияние надонорную часть ФС II при высоких концентрациях ионов хрома. В присутствии ионовхрома обнаружена активация циклического транспорта электронов. Показано, чтотоксикологический эффект ионов хрома снижался в присутствии ГВ.При исследовании влияния НЧ серебра и алмаза на микроводоросли S. quadricaudaбыло обнаружено, что они могут ингибировать эффективность фотосинтезамикроводорослей на акцепторной части ФС II.
Это отражено в снижении такихпараметров флуоресценции как максимальная фотохимическая эффективность ФС II(FV/FM), электронный транспорт (φEo), индекс производительности (PIABS). Приисследовании воздействия НЧ серебра, синтезированных с ГВ, наблюдали возрастаниетоксического эффекта на микроводоросли S. quadricauda. Впервые, выявлено, что ДНАпроникают в растения пшеницы Triticum aestivum L. и проявляют токсичность вусловиях повышенного освещения, что ведет к уменьшению переноса электрона междуакцепторами QA и QB и нарушению формирования трансмембранного потенциала. Вприсутствии ГК наблюдался детоксифицирующий эффект, который в первую очередьопределялся изменениями дзета-потенциала ДНА.Положения диссертации, выносимые на защиту:- установлено положительное влияние ГВ на световые реакции фотосинтеза5микроводорослей;- определены области начальных нарушений фотосинтетического аппарата вприсутствии ионов хрома, НЧ алмаза и серебра;- доказано повышение устойчивости реакции фотосинтеза микроводорослей вприсутствии ГК к действию ионов хрома, НЧ алмаза и серебра;- определены параметры индукции флуоресценции хлорофилла, которые могутбыть использованы в экологическом мониторинге загрязнений окружающей среды.Теоретическая и практическая значимость работы.
В данной диссертационнойработе были изучены особенности действия ионов хрома и современных токсикантов:ДНА и НЧ серебра на световые реакции фотосинтеза фототрофных организмов изащитные свойства ГВ различного происхождения.Предложен способ оценки влияния ГВ, сочетания ГВ и токсикантов на световыереакции фотосинтеза микроводорослей и высших растений с использованиемпараметров индукции флуоресценции хлорофилла.Установлены наиболеечувствительные параметры флуоресценции (PIABS, φEo, FV/FO), которые могут бытьиспользованы в экологическом биомониторинге для определения влияния различныхтоксикантов и ГВ на фотосинтезирующие организмы. Показатель флуоресценции (FО) суспехом может быть использован в биотестировании для оценки влияния токсикантовна ростовые процессы микроводорослей.Материалы диссертации могут быть внедрены в учебный процесс по дисциплинам- «Экология» и «Охрана окружающей среды и рациональное использование ресурсов».Полученные результаты использовали в учебном процессе при проведениипрактикума по экологической биофизике на Звенигородской станции МГУ и большогопрактикума кафедры биофизики МГУ.Метод флуоресценции хлорофилла был внедрен в исследования побиотестированию в лабораторию экотоксикологического анализа почв (ЛЭТАП) нафакультете почвоведения МГУ.Апробация работы.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
