Диссертация (1154473), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Тот же эффект достигался и вотношении к квантовой эффективности переноса электронов от QA- (φEo).Таблица 5. Параметры быстрой флуоресценции микроводоросли S.quadricauda при действии ионов хрома (2,5 мг/л) и ионов хрома с добавлением ГКи ФК черноземных почв (10 мг/л). В таблице представлена медиана выборки приn=5, уровень значимости отличий принят за P<0,05 (*). % – процентное изменениеот контроля.ПараметрVJVIFV/FOFV/FMφEoPIABSABS/RCDIO/RCКонтроль0,39(100%)0,76(100%)1,34(100%)0,57(100%)0,35(100%)0,95(100%)2,2(100%)0,96(100%)Хром0,46*(118%)0,68(89%)0,78*(58%)0,44*(77%)0,23*(66%)0,28*(29%)3,3*(150%)1,9*(198%)Хром +ФК0,45*(115%)0,72(95%)1,17(87%)0,54(95%)0,32(91%)0,72*(76%)2,4(109%)1,1*(115%)Хром +ГК0,41(105%)0,76(100%)1,22(91%)0,55(96%)0,34(97%)0,91(96%)2,3(105%)1,0(104%)Добавление ГВ к микроводорослям, обработанные ионами хрома приводилок восстановлению формы индукционной кривой (Рисунок 31).
При этом ГКпроявляли больший защитный эффект, по сравнению с ФК. При обработкемикроводоросли хромат-ионами относительная переменная флуоресценция Jфазы VJ увеличилась (Рисунок 31, Таблица 5), что указывает на увеличение долиQB невосстанавливающихся РЦ от ФС II. Фаза JI (3-30 мс) соответствуетредукции пула РQ, а VI является хорошим индикатором состояния редокссостояния пула PQ в темноте. Выяснилось что ионы хрома, в отличие отмикроводоросли P. tricornutum, где не наблюдалось изменений этого параметра, внезначительной степени влияют на наличие окисленных молекул PQ сайта QB у98микроводоросли S.
quadricauda. Причем ГВ также оказали восстанавливающеедействие на данный процесс.Для полного представления защитного действия ГВ на пресноводныемикроводоросли S. quadricauda в присутствии ионов хрома исследованные вработе ГВ были охарактеризованы методами элементного анализа. РаспределениеГВ отражается по степени их ненасыщенности (атомное отношение Н/С) иобогащенности кислородом (атомное отношение О/С). ГК проявили большийзащитный эффект, вследствие того, что они менее окислены (О/С = 0,5), посравнению с ФК (О/С = 0,6), т.е.
они имеют большее сродство с мембранамиклеток (см. Таблица 1) (Kulikova et al., 2010). Также можно предположить, чтоопределяющую роль сыграли ароматичные группы т.к. ГК (Н/С = 0,7) обладалибольшим содержанием ароматичных групп по сравнению с ФК (Н/С = 1,0). Влитературе существуют данные, что ГВ, содержащие большее количествофункциональных групп, ответственных за связывание токсикантов, будутхарактеризоваться более выраженным защитным действием по отношению кживым организмам в присутствии токсикантов (Куликова, 2008).
Величина этоговоздействия определяется структурными особенностями ГВ, которые могутдостаточно сильно отличаться для ГК и ФК одного вида почв. ГК черноземныхпочв показали лучшие результаты по связыванию токсикантов, в отличие от ФК(Таблица 5). При этом ГВ показали прямую зависимость между содержаниемароматичных групп (Н/С) и связыванием токсикантов. Чем выше было ихсодержание,чемлучшебылипоказатели,характеризующиепроцессыфотосинтеза (Таблица 5). В работе (Куликова, 2008) исследовали связькомплексообразующей способности морских ГВ с их структурными различиями.Для различных препаратов морских ГК и ФК определяли степень ароматичности.Обнаружена тесная связь этого параметра с комплексообразующей способностьюГК и ФК: препараты с повышенной степенью ароматичности взаимодействовали сионамиметалловсущественноактивнее.Можнопредположить,чтоопределяющую роль в комлексообразовании ГВ с ионами хрома играютароматичные группы.99Таким образом, полученные данные свидетельствуют о детоксифицирующемэффекте ГВ в присутствии ионов хрома у микроводоросли S.
quadricauda. Вприсутствии ГВ наблюдали практически полное восстановление КВК (FV/FO),увеличение функциональной активности PIABS, увеличение максимальногоквантового выхода первичных фотохимических реакций FV/FM. При этом ГКоказывали больший детоксифицирующий эффект, по сравнению с ФК, что можнообъяснить наличием большего количества ароматичных групп.1003.4. Влияние наноалмазов детонационного синтеза на световые реакциифотосинтеза микроводоросли Scenedesmus quadricaudaСведения о влиянии наноалмазах детонационного синтеза (ДНА) наприродные биообъекты весьма ограничены и иногда противоречивы. Существуютнекоторые сведения о свойствах ДНА и их биологической активности наклеточном уровне (Marcon et al., 2010; Wang, Liu, 2013; Zhang et al., 2012), в товремя как данные о фитотоксичности ДНА недоступны.
Поведение ДНА вокружающей среде все еще недостаточно изучены (Gottschalk, Sun, 2013).Влияние ДНА на фотосинтетические процессы микроводорослей не освещены влитературе. Поэтому, впервые были проведены, с помощью флуоресцентныхметодов, эксперименты по влиянию ДНА на пресноводные микроводорослиScenedesmusquadricauda.ИзучениедействияДНАнапресноводныемикроводоросли S. quadricauda показало, что несмотря на углеродную природу,придающуюимопределенноесродствосорганическимиэлементамиокружающей среды, в определенных концентрациях они могут оказыватьтоксическое действие как на рост клеток, так и на их фотосинтетическуюактивность.
На рисунке 32 представлены параметры индукции быстройфлуоресценции по влиянию ДНА в двух различных концентрациях (1,5; 15 мг/л)намикроводорослиS.quadricauda.Обнаружили,чтоДНАвызываютингибирование роста микроводоросли S. quadricauda почти в 2 раза (FО), вконцентрации 1,5 мг/л. ДНА при суточном контакте с культивируемымиводорослями нарушают реакции фотосинтеза, что выражается в снижениипараметра FV/FM, который представляет собой безразмерную энергетическуюхарактеристику фотосинтеза, аналогичную коэффициенту полезного действия(Рисунок 32).
Через 1 сутки у клеток микроводоросли наблюдалось 25 %ингибирование этого параметра в присутствии ДНА в концентрации 1,5 мг/л.101FoqE160140120100806040VJVIFv/FoFV/FMDIo/RCψEoφEoETo/RCABS/RCконтрольРисунок32.ПаутиннаяPIABS1,5 мг/л ДНАдиаграмма15 мг/л ДНАпараметровOJIPкинетикифлуоресценции индукционных кривых микроводоросли S.
quadricauda придействии ДНА (1,5; 15 мг/л) через 24 ч инкубации.На рисунке 33 представлены кинетические кривые индукции флуоресценции(OJIP), нормированные по уровню FO. При действии ДНА изменялась формакривой OJIP. Добавление ДНА привело к снижению вклада фотохимической фазыJ-I-P, что указывает на снижение потока электронов (φEo) от ФС ІІ к пулупластохинона (Рисунок 33).
Следовательно, одно из первых мест воздействияДНА локализовано на акцепторной части ФС II. При этом ДНА непродемонстрировали значительных изменений в эффективности КВК (FV/FО).Таким образом, ДНА не оказывали значительного влияния на донорный участокФС II. Данные результаты совпадают с результатами, полученными на растенияхпшеницы Triticum aestivum L. (см. ниже).У микроводорослей в присутствии ДНАотносительная переменнаяфлуоресценция J-фазы VJ увеличилась на 20 % (Рисунок 32).
Последнее указываетна увеличение доли QB невосстанавливающихся РЦ от ФС II. Параметр VI индикатор состояния редокс-состояния пула PQ в темноте показал, что ДНАпрактически не влияли на наличие окисленных молекул PQ сайта QB. ПараметрPIABS в присутствии ДНА был снижен, что говорит о снижении функциональнойактивности ФС II. Это происходит из-за снижения доли активных РЦ и102повышения тушения возбужденных состояний в антенне. Снижение долиактивных РЦ привело к увеличению размера антенны (ABS/RC) в концентрацииДНА 1,5 мг/л. Снижение активных РЦ и квантовой эффективности переносаэлектронов от QA- (φEo) приводит к нарастанию нефотохимических потерь(DIO/RC) и увеличению потока электронов, переносимых через один активныйреакционный центр (ETО/RC) у клеток микроводорослей S.
quadricauda. Этокоррелирует с увеличением у них ΔpH-зависимого нефотохимического тушенияqE, которое рассчитывается по спаду флуоресценции после достижениямаксимума (qE = (FM – F6s)/FV).1.611.41.2БФ, отн.ед.2130.80.60.40.2010100100010000Время, мкс1000001000000Рисунок 33. Индукционные кривые быстрой флуоресценции у клетокмикроводорослей S. quadricauda при действии ДНА: 1 – контроль, 2, 3 – клетки,инкубированные в течение 24 ч в присутствии ДНА (1,5; 15 мг/л, соответственно).Быстрая флуоресценция нормирована на FO.Полученные данные показали, что детонационные ДНА ингибируютпроцессы фотосинтеза микроводорослей S.
quadricauda. ДНА значительноснижали фотосинтетическую (FV/FM) и функциональную активность ФС II (PIABS)клеток микроводорослей S. quadricauda. Уменьшение количества активных РЦ иизменениеэлектронноготранспорта(φEo)приводилокнарастаниюнефотохимических потерь, связанных с увеличением квантовой эффективностирассеивания энергии (DIО/RC) и ΔpH-зависимого нефотохимического тушения103(qE). Сайты действия ДНА на микроводоросли S. quadricauda совпадают с сайтамивоздействия на растения пшеницы Triticum aestivum L. ДНА в большей степениингибировали акцепторную часть ФС II и практически не влияли на донорнуючасть.
Токсический эффект ДНА на микроводоросли S.quadricauda был болеевыраженным, чем на растениях пшеницы Triticum aestivum L. Возможно, этообъясняется более сложной структурой строения растений и соответственнобольшой доступностью ДНА для клеток микроводорослей.1043.5. Влияние наноалмазов детонационного синтеза на световые реакциифотосинтеза растений пшеницы Triticum aestivum L. в присутствиигуминовых веществИз-за относительно дешевого производства наноалмазы детонационногосинтеза (ДНА) широко применяются в авиа- и автомобилестроение, медицине,химической промышленности (Weng et al., 2012). В виду того, что сведения оповедении ДНА в окружающей среде все еще недостаточно изучены решено былопровести оценку воздействия ДНА на реакции фотосинтеза.
Впервые, былипроведены эксперименты по воздействию ДНА на растения пшеницы Triticumaestivum L.Наше исследование было направлено на оценку влияния ГВ и ДНА нарастения пшеницы Triticum aestivum L. с помощью детального изученияфлуоресценции хлорофилла, а также поглощения ДНА высшими растениями вприсутствии ГВ различного происхождения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
