научная статья по теме ВЛИЯНИЕ СЕЗОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ЛИПИДНЫЙ СОСТАВ МОРСКИХ МАКРОФИТОВ Биология

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ СЕЗОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ЛИПИДНЫЙ СОСТАВ МОРСКИХ МАКРОФИТОВ»

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, 2004, том 51, № 2, с. 190-196

УДК 581.1

ВЛИЯНИЕ СЕЗОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ЛИПИДНЫЙ СОСТАВ МОРСКИХ МАКРОФИТОВ

© 2004 г. С. Н. Гончарова, Э. Я. Костецкий, Н. М. Санина

Дальневосточный государственный университет, Владивосток Поступила в редакцию 24.06.2002 г.

Проведено сравнительное изучение липидного состава 4 видов морских водорослей: Ahnfeltia to-buchiensis, Laminaria japónica, Sargassum pallidum, Ulva fenestrata и одного вида морской травы Zostera marina, взятых в Японском море весной при 2.9 или 5.5°С и летом при 23°С. Определены основные липидные компоненты мембран макрофитов. Выявлены общие закономерности соотношения фос-фолипидов (ФЛ), гликолипидов (ГЛ), бетаиновых и нейтральных липидов (НЛ) в исследуемых растениях. Относительное содержание НЛ, как правило, летом было выше (за исключением A. to-buchiensis). Содержание триацилглицеролов (ТАГ) достигало 18-37% от общих липидов. Сезонных корреляций в содержании свободных стеролов не прослеживалось. У всех макрофитов количество индивидуальных классов ФЛ и ГЛ весной и летом различно. Относительное содержание ФЛ значительно выше весной. Отношение фосфолипидов к гликолипидам летом снижалось у большинства макрофитов. Молярное соотношение фосфатидилхолин/свободные стеролы и диацилглицерилтри-метилгомосерин/свободные стеролы колебалось от 0.9 до 1.7. Предполагается, что сезонные изменения липидного состава связаны, в первую очередь, с адаптацией макрофитов к температуре воды и с биологией их развития.

Ahnfeltia tobuchiensis - Laminaria japónica - Sargassum pallidum - Ulva fenestrata - Zostera marina - морские макрофиты - фосфолипиды - гликолипиды - бетаиновые липиды - стеролы - термоадаптация

В последние десятилетия на Земле наблюдаются существенные изменения климата, что приводит к изменению экологической ситуации, в том числе, в морях Дальневосточного региона. В морских макрофитах, как и в других пойкило-термных организмах, наиболее чувствительными к изменению температурных параметров являются липиды клеточных мембран, которые обеспечивают взаимосвязь клетки с внешней средой [1, 2]. Липиды составляют жидкокристаллический мат-рикс всех биологических мембран, а их физико-химические свойства определяют функциональ-

Сокращения: БЛ - бетаиновые липиды; ГЛ - гликолипиды; ДАГ - диацилглицеролы; ДГДГ - дигалактозилдиацилгли-церолы; ДГТА - диацилглицерилтриметил-Р-аланины; ДГТС - диацилглицерилтриметилгомосерины; ДФГ - дифос-фатидилглицеролы; МАГ - моноацилглицеролы; МГДГ -моногалактозилдиацилглицеролы; НЛ - нейтральные липиды; ОЛ - общие липиды; СС - свободные стеролы; СХДГ -сульфохиновазилдиацилглицеролы; ТАГ - триацилглицеро-лы; ФГ - фосфатидилглицеролы; ФГЭГ - фосфатидилгид-роксиэтилглицины; ФИ - фосфатидилинозитолы; ФЛ - фосфолипиды; ФС - фосфатидилсерины; ЭС - эфиры стеролов. Адрес для корреспонденции: Костецкий Эдуард Яковлевич. 690600 Владивосток, ул. Октябрьская, 27. ДВГУ, АЭМББТ, Отделение биохимии и биотехнологии. Факс: (4232)-429510; электронная почта: goncha@bio.dvgu.ru, kostetsky@nt.pin.dvgu.ru.

ную активность ферментативных, рецепторных и транспортных систем мембран [3, 4].

К настоящему времени исследован липидный состав довольно большого числа морских макрофитов; эти работы посвящены преимущественно их жирнокислотному составу. В последние годы информация в этой области постоянно пополняется новыми данными [5-8], но исследования в сравнительном плане, в зависимости от сезона, почти не проводятся.

В задачу данного исследования входило сравнительное изучение качественного и количественного липидного состава 5 видов морских макрофитов из отделов: красные, бурые и зеленые водоросли и покрытосеменные растения, собранных в разные сезоны при различной температуре. Морские макрофиты, взятые для исследования, наиболее широко распространены в морях Дальневосточного региона. Они являются типичными представителями своих отделов и основными промысловыми видами. Данное исследование ставит своей целью определение основных ли-пидных компонентов мембран этих макрофитов для последующего более углубленного изучения молекулярных механизмов термоадаптации.

МЕТОДИКА

Анфельция тобучинская - Ahnfeltia tobuchiensis (отдел Rhodophyta, класс Florideophyceae, порядок Gigartinales), ламинария японская - Laminaria japonica (отдел Phaeophyta, класс Phaeophyceae, порядок Laminariales), саргассум бледный - Sar-gassum pallidum (отдел Phaeophyta, класс Cy-closporophyceae, порядок Fucales), ульва продырявленная - Ulva fenestrata (отдел Chlorophyta, класс Ulotrichophyceae, порядок Ulvales) и зостера морская (высшее многолетнее растение) - Zostera marina (отдел Magnoliophyta, класс Liliopsida, порядок Najadales) были собраны в Японском море в августе при температуре 23°С и в марте при температуре 2.9°С или 5.5°С. Растения очищали от эпифитов и мелких беспозвоночных и кипятили 2 мин в морской воде для инактивации ферментов. Липиды экстрагировали по методу Folch с со-авт. [9]. Качественный анализ липидов проводили с помощью двумерной ТСХ на силикагеле, используя системы для разделения растительных гликолипидов (ГЛ) [10] и фосфолипидов (ФЛ) [11]. Нейтральные липиды (НЛ) анализировали при помощи ТСХ в системе гексан : диэтиловый эфир : : муравьиная кислота (80 : 20 : 2, по объему). ФЛ на ТСХ обнаруживали с помощью молибдатного реагента [12]; гликолипиды - антроновым реагентом [13]; липиды, содержащие аминогруппу, -0.2%-ным раствором нингидрина в ацетоне; хо-линсодержащие соединения - реактивом Драген-дорфа [14]. В качестве неспецифического реагента использовали 10%-ный раствор H2SO4 в метаноле с последующим нагреванием пластинки на электроплитке с закрытой спиралью до появления темных пятен. Количество общих ФЛ в экстрактах и индивидуальных на ТСХ определяли с помощью универсального молибдатного реагента [12]. Количество препаративно выделенных ГЛ и бетаиновых липидов (БЛ) определяли с помощью метода ГЖХ, по гептадекановой кислоте как внутреннему стандарту в составе жирных кислот [15]. Для их расчета использовали метод Rad-wan [16]. Содержание нейтральных липидов определяли весовым методом. Свободные стеролы (CC) определяли с помощью реакции Либермана-Бурхарда [17]. Все процедуры количественного определения проводили не менее 3 раз. Полученные результаты представлены как средние величины из совокупности значений с указанием соответствующей относительной стандартной ошибки.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Проведенная визуальная оценка качественного состава пигментов на ТСХ показала, что соотношение хлорофиллов, каротиноидов и фикоби-линов у A. tobuchiensis, L. japonica, S. pallidum весной и летом было различным, что соответствует литературным данным [18-20]. Весной преобла-

дали нехлорофилльные пигменты, а летом хлоро-филлы. Оценка пигментного состава у U. fenestrata сложнее. Известно, что у нее количество пигментов в зимне-весенний период в 2 раза выше, чем летом. Однако содержание нехлорофилльных пигментов весной у этой водоросли также было гораздо выше, чем летом [18]. В Z. marina видимых отличий в составе пигментов весной и летом не наблюдалось. (Данные не представлены.)

Визуальный анализ НЛ на ТСХ (рисунок) показал, что вне зависимости от сезона среди них основными являлись триацилглицеролы (ТАГ) и СС Слабо представлены диацилглицеролы (ДАГ), мо-ноацилглицеролы (МАГ) и эфиры стеролов (3C).

В табл. 1 приведены данные по содержанию нейтральных и полярных липидов в процентах от общих липидов (ОЛ) и от ОЛ без ТАГ (ОЛ-ТАГ). ТАГ были вычтены из состава ОЛ, так как эти липиды практически не входят в структуру мембран [1].

Показано, что количество НЛ от суммы ОЛ у исследованных макрофитов достигало значительной величины (от 26.5 до 58%) и весной было ниже, чем летом ( за исключением A. tobuchiensis). Содержание ТАГ вне зависимости от сезона также было довольно высоким (от 18 до 37%), но общих закономерностей в изменении количества ТАГ от весны к лету не отмечено. Относительное содержание ФЛ от ОЛ летом существенно ниже, чем весной у всех исследуемых макрофитов. В S. pallidum и U. fenestrata отмечено самое низкое содержание ФЛ и наиболее высокое ГЛ. В изменении содержания ГЛ, в зависимости от сезона, единой тенденции не прослеживалось. Соотношение ФЛ/ГЛ у всех макрофитов весной оказалось выше, чем летом.

Анализ содержания нейтральных и полярных липидов в расчете на ОЛ-ТАГ показал, что такой подход не изменил тенденции, наблюдаемой в относительном содержании нейтральных и полярных липидов от общих. Тем не менее, подобный подход позволил более корректно оценить вклад отдельных классов липидов в состав и функционирование мембран макрофитов, чем общепринятое представление данных по составу липидов от ОЛ.

Фосфолипидный состав исследованных макрофитов был типичен для данных растений (табл. 2) [6]. Основными по содержанию ФЛ в процентах, как от суммы ФЛ, так и от ОЛ-ТАГ, независимо от сезона, были у A.tobuchiensis, L. japonica и Z. marina - ФХ, у S. pallidum - ФЭ и у U. fenestrata -ФГ. Фосфотидилглицерины, у всех исследованных макрофитов выступали как одни из главных липидов наряду с ФХ и ФЭ. Фосфотидилинозито-лы (ФИ) представлены во всех исследуемых макрофитах. Фосфатидилсерины (ФС) найдены только в двух макрофитах - U. fenestrata и Z. marina.

A. tobuchiensis

L. japónica

S. pallidum

(a) (6)

U. fenestrata

(a)

(6)

(a)

(6)

Z. marina

(a)

(6)

(a)

(6)

Система растворителей: гексан : диэтиловый эфир : муравьиная кислота (80 : 20 : 2, по объему). Обнаружение 10%-ным Н2$04 в метаноле. 1 - ЭС, 2 - ТАГ, 3 - СС, 4 - МАГ, 5 - полярные липиды. На всех хроматограммах было нанесено одинаковое количество липидов.

Фосфатидные кислоты (ФК) были обнаружены в L. japónica и U. fenestrata. Дифосфатидилглицеро-лы (ДФГ) найдены только в Z. marina, а редкие фосфолипиды фосфатидил-К-гидроксиэтилгли-цины (ФГЭГ) - в L. japónica и S. pallidum.

В зависимости от температуры воды состав ФЛ в расчете на ОЛ-ТАГ менялся неоднозначно (табл. 1, 2). Так, у A. tobuchiensis содержание всех фосфолипидов - ФХ, ФЭ, ФГ и ФИ весной при низкой температуре морской воды (5.5°С) было выше по сравнению с лето

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.

Показать целиком