Главная » 2014 » Июль » 23 » Скачать Влияние ионов металлов (Cu2+,Zn2+,Pb2+) на физиолого-биохимическое состояние высших водных растений. Нестеров, Виктор Николаевич бесплатно
0:37 AM
Скачать Влияние ионов металлов (Cu2+,Zn2+,Pb2+) на физиолого-биохимическое состояние высших водных растений. Нестеров, Виктор Николаевич бесплатно
Влияние ионов металлов (Cu2+,Zn2+,Pb2+) на физиолого-биохимическое состояние высших водных растений
Диссертация
Автор: Нестеров, Виктор Николаевич
Название: Влияние ионов металлов (Cu2+,Zn2+,Pb2+) на физиолого-биохимическое состояние высших водных растений
Справка: Нестеров, Виктор Николаевич. Влияние ионов металлов (Cu2+,Zn2+,Pb2+) на физиолого-биохимическое состояние высших водных растений : диссертация кандидата биологических наук : 03.00.16 / Нестеров Виктор Николаевич; [Место защиты: Ин-т экологии Волжского бассейна Рос. акад. наук] - Тольятти, 2008 - Количество страниц: 165 с. ил. Тольятти, 2008 165 c. :
Объем: 165 стр.
Информация: Тольятти, 2008
Содержание:
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
11 Понятие тяжелые металлы Основные источники их 11 > ' поступления в окружающую среду
12 Роль водных растений в биосфере Экологические 14 особенности высшей водной растительности
13 Нарушение основных физиологических процессов растений 19 при влиянии ТМ
14 Липиды и их роль в растительном организме
15 Действие ТМ на функциональную активность мембран
16 Воздействие ТМ на липиды
17 Окислительный стресс и ТМ
18 Действие ТМ на липидный обмен
Глава 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
21 Объекты исследований
22 Постановка экспериментов
23 Определение массы
24 Определение содержания ТМ
25 Определение интенсивности фотосинтеза и содержания 58 пигментов
26 Определение проницаемости мембран
27 Выделение клеточных фракций
28 Экстракция липидов из тканей растений
29 Экстракция липидов из субклеточных фракций
210 Разделение и идентификация липидов
211 Количественное определение СЛ
212 Количественное определение ФJI
213 Количественное определение ГЛ
214 Количественное определение НЛ
215 Определение путей синтеза липидов и жирных кислот с 63 помощью радиоизотопов
216 Количественное определение ЖК
217 Статистика
Глава 3 ВЛИЯНИЕ ИОНОВ ТМ НА ФИЗИОЛОГО
БИОХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДНЫХ ПОГРУЖЕННЫХ РАСТЕНИЙ
31 Аккумуляция и элиминация ТМ водными погруженными 67 растениями
32 Влияние ионов ТМ на продуктивность водных погруженных 70 растений
33 Влияние ионов ТМ на процесс фотосинтеза водных погруженных растений
34 Влияние ионов ТМ на содержание фотосинтетических 78 пигментов водных погруженных растений
35 Влияние ионов ТМ на выход электролитов из клеток листьев 89 водных погруженных растений
36 Влияние ионов ТМ на содержание суммарных липидов 91 водных погруженных растений
37 Влияние ионов ТМ на состав и содержание фосфолипидов 94 водных погруженных растений
38 Влияние ионов ТМ на состав и содержание гликолипидов 102 водных погруженных растений
39 Влияние ионов ТМ на состав и содержание нейтральных 106 липидов водных погруженных растений
ЗЛО Влияние ионов ТМ на состав жирных кислот водных погруженных растений 311 Влияние меди на состав, содержание и метаболизм липидов 120 субклеточных фракций водного погруженного растения Hydrilla verticillata (Lfil) Royle
3111 Влияние меди на состав и содержание полярных липидов 121 клеточных фракций Н verticillata
3112 Влияние меди на состав ЖК клеточных фракций Н verticillata
3113 Влияние меди на включение 2-14С-ацетата натрия в полярные 129 липиды субклеточных фракций Н verticillata ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 133 ВЫВОДЫ 139 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АФК — активные формы кислорода
БТШ — белки теплового шока
ГЛ - гликолипиды
ДАТ - диацилглицерин
ДГДГ — дигалактозилдиацилглицерин
ДГТС - диацилглицерилтриметилгомосерин
ДФГ — дифосфатидилглицерин
ЖК - жирные кислоты
ИН - индекс ненасыщенности
МГДГ - моногалактозилдиацилглицерин
HJI - нейтральные липиды
ОФ - общий неорганический фосфор
ПОЛ - перекисное окисление липидов
СЖК — свободные жирные кислоты
СЛ - суммарные липиды
СС - свободные стерины
СХДГ — сульфохиновозилдиацилглицерин
ТАГ - триацилглицерин
ТМ - тяжелые металлы
ТСХ - тонкослойная хроматография
ФГ - фосфатидилглицерин
ФИ - фосфатидилинозит
ФК - фосфатидная кислота
ФЛ - фосфолипиды
ФС I - фотосистема I
ФС II - фотосистема II
ФХ - фосфатидилхолин
ФЭ - фосфатидилэтаноламин
ЭС - эфиры стеринов
Введение:
Актуальность темы. Еще более полувека назад, когда масштабы промышленного производства отличались от современных, В.И. Вернадский обратил внимание на человеческое общество, как на мощную «геологическую силу» планеты (Вернадский, 1989). В настоящий момент, стремительно нарастающая геохимическая деятельность человека создает техногенную миграцию элементов (Христофорова, 1989). Природная среда не справляется с возросшим потоком химических веществ, в результате чего происходит их чрезмерное накопление в биосфере.
По существу, все антропогенные воздействия — затрагивают ли они литосферу, атмосферу, почву или урбанизированную среду — так или иначе, выходят на гидросферу через атмосферные осадки, почвенный сток, миграцию подземных вод и другие процессы, связанные с круговоротом воды (Брагинский, 1998). Поэтому важнейшим показателем качества среды обитания является степень чистоты поверхностных вод и их компонентов.
Тяжелые металлы (ТМ) являются на сегодняшний день одними из самых распространенных и опасных загрязнителей окружающей среды (Немова, 2005; Прасад, 2003; Прохорова и др., 1998; Титов и др., 2007; Greger, 1999). В значительной мере это связано с биологической активностью многих из них (Будников, 1998). Медь и цинк в определенных концентрациях являются необходимыми элементами питания растений, но в больших количествах проявляют негативное влияние. Свинец считается условно необходимым элементом и его физиологическое значение исследовано не до конца.
Водные растения обладают способностью аккумулировать тяжелые металлы в достаточно больших количествах (Артамонов, 1986). В последние годы гидроботанические исследования получили большую направленность в сторону изучения экологических возможностей водной растительности и их сообществ, расширились экспериментальные исследования влияния макрофитов на качество вод, предложены новые типы водоохранных сооружений с использованием водной растительности (Матвеев и др., 2005). В последнее время, пресноводную растительность начинают применять в биоиндикации загрязнений, очистке вод, регуляции процессов водоема (Матвеев и др., 2005).
В то же время уровень современных исследований сводится к анализу содержания накопленных элементов растениями. В меньшей степени уделяется внимание физиологическому и биохимическому состоянию самих макрофитов. При изучении действия ионов металлов особое значение имеют молекулярные механизмы регуляции, так как физиологические реакции являются результатом каскада биохимических перестроек в клетках растений (Ипатова, 2005; Розенцвет, 2006; Чиркова, 2002).
По современным представлениям состояние мембранной системы, активность ферментных комплексов, определяющих жизнедеятельность организмов, зависят от состава и содержания липидов (Демидчик и др., 2001; Серегин и др., 2006; Kosyk et al., 2008; Rama Deli, Prasad, 1999). Липиды выполняют в организме множество функций, которые можно свести к 3 основным: структурной, запасной, регуляторной (Васьковский, 1997; Смирнов, 2007). Поэтому исследование влияния ионов металлов на липиды имеет значение в понимании механизмов регуляции, адаптации, устойчивости водных растений, как важного компонента многих пресных водоемов. Кроме того, интересным представляется исследование физиолого-биохимического состояния водных растений в период последействия ионов металлов. Это позволяет выявить молекулярные факторы восстановления растений от стресса, вызванного ТМ, имеет значение в прогнозировании экологических ситуаций при глобальном загрязнении биосферы планеты.
Цель исследования: Исследовать влияние ионов ТМ на физиолого-биохимическое состояние высших водных (погруженных) растений. Задачи исследования: 1. Выявить особенности аккумуляции и элиминации ионов ТМ высшими водными растениями.
2. Исследовать основные физиологические реакции (рост биомассы, интенсивность фотосинтеза) и содержание пигментов высших водных растений в ответ на воздействие ионов металлов, а также в период их последействия.
3. Определить качественные и количественные изменения липидов высших водных растений в ответ на действие/последействие ионов металлов.
4. Исследовать влияние ионов металлов на состав, содержание и метаболизм липидов субклеточных мембранных образований высших водных растений.
Научная новизна.
• Впервые проведено сравнительное исследование комплекса физиолого-биохимических показателей высших водных растений в условиях накопления металлов, а также их удаления из растений в постстрессовый период.
• Выявлены специфические реакции липидов клеток высших водных растений в ответ на действие различных ионов металлов.
• Обнаружены специфические реакции субклеточных мембранных систем (микросом, митохондрий и хлоропластов) на действие ионов отдельных металлов.
• Получены новые сведения о роли липидов в процессах адаптации и восстановления растений при воздействии/последействии ионов металлов.
Теоретическая значимость работы. Результаты диссертационной работы расширяют представления о механизмах влиянии ТМ на высшие водные растения и роли липидов в процессах адаптации и восстановления растительного организма.
Практическая значимость работы. Изучение накопительной способности макрофитов имеет практическое значение в деле фиторемедиации загрязненных территорий. Учитывая, что липиды представляют собой структуры, размер которых соответствует наночастицам, а их свойства отвечают требованиям, предъявляемым нанотехнологиями, то их изучение может иметь перспективы развития в области новых биотехнологий. Данные диссертационной работы могут быть использованы в учебном процессе при чтении курсов лекций по физиологии и экологии растений для студентов биологических факультетов ВУЗов.
Положения, выносимые на защиту.
• Аккумуляция и элиминация ТМ водными растениями зависит от особенностей вида растения, природы ТМ, их концентрации и продолжительности воздействия.
• ТМ у высших водных растений вызывают ряд физиологических изменений, таких как рост биомассы, интенсивность процесса фотосинтеза и содержание пигментов.
• Действие ТМ приводит к изменению соотношения липидных классов, индивидуальных липидов и жирных кислот. Направленность и степень изменчивости данных параметров зависят от вида растения, природы ТМ, их концентрации и продолжительности воздействия.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на IX съезде Гидробиологического общества РАН (Тольятти, 2006), I конференции «Актуальные проблемы экологии Волжского бассейна» (Тольятти, 2006), международной конференции «Современная физиология растений: от молекул до экосистем» (Сыктывкар, 2007), международной научно-технической конференции «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (Тольятти, 2007), 9-й конференции «Водные экосистемы, организмы, инновации» (Москва, 2007), международной конференции «Биология: теория, практика, эксперимент» (Саранск, 2008), международной научной конференции «Проблемы биоэкологии и пути их решения» (Саранск, 2008), международной конференции «Экологические проблемы бассейнов крупных рек» (Тольятти, 2008), 18 международном симпозиуме по липидам растений (Бордо, 2008), международной конференции «Липиды и оксилипины растений» (Казань, 2008), международной конференции «Физико-химические основы структурно-функциональной организации растений» (Екатеринбург, 2008).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 3 статьи в центральных научных журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературных данных (глава 1), материалов и методов исследования (глава 2), результатов (глава 3) и их обсуждения, выводов, списка литературы. Библиографический указатель включает 290 источников. Работа изложена на 165 страницах, содержит 22 таблицы и 69 рисунков.
