ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, 2004, том 51, № 3, с. 404-414
УДК 581.174.1
ДЕЙСТВИЕ ХОЛИНХЛОРИДА НА СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ ЛИПИДОВ В ЛИСТЬЯХ ОСНОВНЫХ МАГНИТООРИЕНТАЦИОННЫХ
ТИПОВ РЕДИСА
© 2004 г. Г. В. Новицкая, Т. К. Кочешкова, Т. В. Феофилактова, Ю. И. Новицкий
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук, Москва
Поступила в редакцию 03.10.2003 г.
Изучали влияние обработки семян редиса (Raphanus sativas L., сорт Розово-красный с белым кончиком) холинхлоридом на количество и массу листьев, массу корнеплодов, а также на состав и содержание полярных и нейтральных липидов и входящих в них ЖК в листьях растений основных магни-тоориентационных типов (МОТ): северо-южного (СЮ) и западно-восточного (ЗВ). Обработка семян 1%-ным раствором холинхлорида сдвигала устойчивые долевые соотношения в выборке между СЮ и ЗВ МОТ в сторону увеличения доли ЗВ МОТ. Весной и осенью она увеличивала массу корнеплода у растений СЮ МОТ, но не влияла на массу корнеплода ЗВ МОТ. Под влиянием холинхлорида у СЮ МОТ абсолютное содержание полярных липидов весной не изменилось по сравнению с контролем, осенью - увеличилось, у ЗВ МОТ весной оно увеличилось, осенью - не изменилось. Количество нейтральных липидов у СЮ МОТ весной возросло, осенью осталось без изменений, а у ЗВ МОТ весной и осенью уменьшилось. Обработка семян холинхлоридом значительно увеличила суммарное содержания фосфолипидов, в том числе содержание ФХ и ФЭ во всех образцах. Кроме того, отношения ненасыщенных ЖК к насыщенным и линоленовой кислоты к линолевой несколько увеличились в липидах листьев СЮ МОТ и уменьшились у ЗВ МОТ. Предпосевная обработка семян редиса холинхлоридом по-разному, иногда противоположно, влияла на состав и содержание липидов в листьях растений СЮ и ЗВ МОТ, что, по-видимому, вызвано их различной реактивностью в ответ на внешние раздражители.
Raphanus sativas - магнитоориентационные типы - холинхлорид - полярные липиды - нейтральные липиды - жирные кислоты
У многих сортов растений редиса, свеклы, репы при их выращивании в магнитном поле Земли (ГМП) или в постоянных искусственных магнитных полях (ПМП) выявлены магнитоориентационные типы по характеру ориентации плоскости корневых борозд относительно магнитного меридиана или направления горизонтальной составляющей искусственного ПМП [1-4]. У изученных сортов редиса и свеклы в условиях средней полосы России основную долю растений составляли особи, плоскость ориентации корневых борозд которых совпадала с направлениями вдоль магнитного меридиана - это северо-южный магнито-ориентационный тип (СЮ МОТ) или поперек магнитного меридиана - это западно-восточный
Сокращения: ГМП - магнитное поле Земли, ПМП - постоянное магнитное поле, ЗВ МОТ - западно-восточный маг-нитоориентационный тип, СЮ МОТ - северо-южный маг-нитоориентационный тип.
Адрес для корреспонденции: Новицкая Галина Васильевна. 127276 Москва, Ботаническая ул., 35. Институт физиологии растений РАН. Факс: 07 (095) 977-80-18; электронная почта: ifr@ad.ippras.ru
магнитоориентационный тип (ЗВ МОТ) [5-7]. Кроме того, любая популяция этих растений содержит особи с промежуточной и неопределенной ориентацией корневых борозд.
Особи основных МОТ различаются между собой по скорости реакции на внешние раздражители, например, на изменение температуры и интенсивности освещения, что, вероятно, связано с различной чувствительностью и реактивностью систем, принимающих участие в передаче сигнала от рецептора ПМП, и типом ответной реакции на него [7]. Тип ответной реакции, по-видимому, обусловлен особенностями организации и деятельностью мембранного аппарата рецепторов отдельных особей, возможно, проницаемостью мембран [7]. Проницаемость и реактивность мембран, в свою очередь, тесно связаны с их липид-ным составом [8]. В нашей ранней работе [9] изучение липидного состава листьев основных МОТ растений редиса показало, что эти типы различались между собой по содержанию в них полярных и нейтральных липидов. Так, доля полярных липидов выше у растений ЗВ МОТ по сравнению с растениями СЮ МОТ, главным образом, за счет
N
N
Рис. 1. Схематическое изображение секторной рамки для определения ориентации корневых борозд на корнеплодах.
повышенного содержания липидов мембран хло-ропластов и ионных липидов. Среди фосфорсодержащих ионных липидов наибольшие различия у растений СЮ и ЗВ МОТ были обнаружены в содержании ФГ, главного фосфолипида мембран хлоропластов, и в содержании ФХ, фосфолипида, содержащего холин. Поскольку доля нейтральных липидов оказалась ниже у растений ЗВ МОТ по сравнению с растениями СЮ МОТ, было высказано предположение, что лист этого типа более длительное время сохраняет черты молодого листа, чем лист растений СЮ МОТ [9-12].
Обнаружено что холинхлорид является веществом, которое может смещать соотношение СЮ и ЗВ МОТ в популяции [7]. Обработка семян в течение суток 1%-ным раствором холинхлорида способна сдвинуть соотношение между ними в посеве в сторону увеличения доли ЗВ МОТ.
Представляло интерес изучить действие холинхлорида на состав и содержание полярных и нейтральных липидов и входящих в их состав ЖК в листьях основных МОТ в зависимости от сезона выращивания растений редиса. При этом мы исходили из того факта, что многие физиологические реакции у растений являются сезонно зависимыми, в том числе и реакции на магнитное поле [13].
Целью настоящей работы было выяснение существенности различий в последействии обработки семян холинхлоридом на морфологию, а также на состав и содержание липидов и входящих в них ЖК в листьях СЮ и ЗВ МОТ растений редиса.
МЕТОДИКА
Объектом исследования служили растения редиса (Raphanus sativus L. var. radícula DC.) сорта Розово-красный с белым кончиком, выращенные в винипластовых ящиках в перегнойной почве в оранжерее ИФР на естественно возрастающей длине дня, интенсивности освещения и температуры (14.. .17°С) в апреле-мае 2000 г. (1-й опыт) и на естественно убывающей длине дня, освещен-
Рис. 2. Основные типы расположения корневых борозд и растущих из них боковых корней у редиса (вид сбоку).
1 - северо-южное; 2 - западно-восточное; неопределенная ориентация: 3 - спиральная, 4 - беспорядочная.
ности и температуры (от 14 до 10-12°С) в октябре-ноябре 2000 г. (2-й опыт).
Для опытов отбирали семена редиса массой 913 мг. Половину опытных семян замачивали в 1%-ном водном растворе холинхлорида в течение суток. Семена контрольных растений выдерживали столько же времени в водопроводной воде. Каждый из вариантов весеннего опыта включал 56 растений 39-дневного возраста, имевших к моменту снятия опыта 6-8 листьев; осеннего - 55-56 растений 67-дневного возраста, имевших 7-8 листьев. В опыт брали растения с одинаковым количеством ярусов листьев, однако осенью при более низкой температуре нужная ярусность формировалась за более продолжительный срок.
Отбор растений с СЮ и ЗВ расположением корневых борозд осуществляли с помощью секторной рамки (рис. 1), ориентированной относительно стрелки компаса. Корневые борозды редиса располагались на корнеплоде вертикально с двух его сторон (рис. 2): в направлении СЮ или ЗВ. Небольшую часть составляли корнеплоды с промежуточной ориентацией корневых борозд, а также с беспорядочным или спиральным расположением корней. Последние не имели определенной ориентации корневых борозд [7].
Для анализа липидов использовали 4-й лист, закончивший рост, хорошо сформированный и находящийся даже в осеннем опыте в активно функционирующем состоянии.
Чтобы иметь общее представление о состоянии контрольных и обработанных холинхлоридом растений редиса СЮ и ЗВ МОТ, весной и осенью определяли количество и массу листьев и корнеплодов.
S
Таблица 1. Влияние обработки семян редиса холинхлоридом на количественное распределение особей по различным МОТ в выборке
СЮ ЗВ СЗ-ЮВ СВ-ЮЗ Неопределенная
ориентация
Вариант
Общее количество особей
Контроль (Н2О) Холинхлорид, 1%
Контроль (Н2О) Холинхлорид, 1%
Контроль (Н2О) Холинхлорид, 1%
34
17
61.8 30.9
23
18
13 24
1-й опыт, весна 24 22
% от общего количества особей
23.6 43.6
25 28
3.6 7.3
3.6 3.6
2-й опыт, осень 33 45
% от общего количества особей
2 10
3.6 18.2
55 55
56 55
Контроль (Н2О) 41.1 44.6 5.4 5.4 3.6 -
Холинхлорид, 1% 32.7 50.9 7.3 9.1 - -
Примечание. 1-й опыт: х2 СЮ-ЗВХХ - 8.63; P < 0.01; 2-й опыт: х2 СЮ-ЗВХХ - 0.42; P > 0.05.
2
Экстракцию, разделение и количественное определение липидов проводили по видоизмененному нами [14] методу Nichols [15]. Липиды из листьев экстрагировали изопропанолом, смесью изо-пропанола и хлороформа (1 : 1) и дважды смесью метанола и хлороформа (1 : 1). В растворитель после четырех экстракций переходило более 99.5% липидов. Для предотвращения окисления липидов в растворитель во время экстракции добавляли 1%е ионола. О полноте экстракции судили по количеству ЖК, экстрагируемых из остатка после его прямого омыления в присутствии внутреннего стандарта - маргариновой кислоты [16].
Полярные липиды разделяли методом ТСХ на пластинах 20 х 20 см с силикагелем 5-40 мкм ("Chemapol", Чехия) с добавлением 8% гипса. Применяли двумерную систему разделения: первое направление - хлороформ : метанол : 7 N NH4OH (65 : 30 : 4), второе - хлороформ : метанол : ледяная уксусная кислота : вода (85 : 12.5 : 12.5 : 3) [14].
Нейтральные липиды разделяли в системе гек-сан : диэтиловый эфир : ледяная уксусная кислота (85 : 15 : 1) [14]. Проявление и идентификацию хроматографических зон проводили описанными ранее методами [17]. Количество фосфолипидов определяли по фосфору [18], галактолипидов - по галактозе [19], нейтральных липидов - спектро-фотометрически после сжигания органического вещества с бихроматным реагентом [20].
Во всех определениях контролем служили образцы с добавлением силикагеля, взятого с чистого участка нижней части хроматограммы, площадью, равной средней величине пятна.
Количественное определение ЖК суммарной фракции липидов листьев проводили с помощью
ГЖХ в виде их метиловых эфиров по стандартной методике [21]. Использовали газовый хроматограф Fractovap 4100 ("Carlo Erba", Италия) с пламенно-ионизац
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.