Биосинтез антоцианов в зеленых и альбиносных листьях ячменя обыкновенного

Биосинтез антоцианов в зеленых и альбиносных листьях ячменя обыкновенного

Проведено исследование накопления антоциановых пигментов, хлорофилла и каротиноидов в листьях зеленых и альбиносных проростков ячменя обыкновенного, экспонируемых при различных световых режимах и субстратах. Показано, что увеличение интенсивности света вызывает усиление накопления антоцианов как в зеленых, так и в альбиносных листьях ячменя, но в меньшей степени, что может отражать частичную зависимость биосинтеза антоцианов от накопления хлорофилла, уровень которого уменьшается при увеличении интенсивности света или в результате действия ингибитора биосинтеза зеленых пигментов – стрептомицина.

Антоцианы – пигменты из группы водно-растворимых флавоноидов, содержащихся в клеточном соке цветов, плодов и листьев растений, окрашивающих их в красный, фиолетовый, голубой цвета и их различные сочетания [1].

Синтезируются данные соединения в цитоплазме и депонируются в клеточные вакуоли при помощи глутатионовой помпы [2]. Антоцианы обнаружены в специальных везикулах – антоцианопластах, хлоропластах, а также в кристаллическом виде в плазме некоторых видов лука и клеточном соке плодов апельсина [3].

Общеизвестный факт активации биосинтеза антоцианов у растений в стрессовых условиях еще не получил глубокого физиолого-биохимического обоснования. Возможно, что антоцианы не несут никакой функциональной нагрузки, а синтезируются как конечный продукт насыщенного флавоноидного пути, получившего вакуолярное ответвление с целью конечного депонирования ненужных растению фенольных соединений.

С другой стороны, антоциановая индукция, вызванная определенными факторами окружающей среды [4], а также предсказуемость появления антоцианинов из года в год в периоды специфических этапов развития листа, их яркая выраженность в особых экологических нишах [5], возможно, способствуют адаптации растительных организмов к тем или иным стрессовым условиям.

В обычных условиях биосинтез антоцианов и зеленых пигментов идет более или менее параллельно, о чем может свидетельствовать сходный характер накопления этих веществ в растениях при воздействии светом на разных этапах развития [6].

Данные о характере накопления антоциановых пигментов в условиях ингибирования биосинтеза основных фотосинтетических пигментов отсутствуют.

В связи с этим целью данной работы явилось изучение биосинтеза антоциановых пигментов в альбиносных и зеленых проростках ячменя. Исследовалось влияние света различной интенсивности на накопление данных пигментов.

Для реализации данной цели нами изучалось содержание антоцианинов, хлорофилла а, хлорофилла b, каротиноидов в зеленых и альбиносных листьях ячменя обыкновенного.

Кроме этого изучалось влияние возможного субстрата биосинтеза антоцианов на их накопление в условиях различного освещения.

Объекты и методы исследования

В качестве объекта исследования использовали 6 – 20‑дневные зеленые проростки ячменя обыкновенного (Hordeum vulgare L.) сорта Роланд, а также альбиносные проростки, полученные из семян предварительно обработанных 0,25%-ным раствором стрептомицина, первые листья которых в нижней части (2/3 листа) не синтезировали зеленых пигментов [7]. Растения выращивались при постоянном освещении светом люминесцентных ламп ЛБУ-30 в установке ТКШ-1 Флора, при интенсивности света 5 Дж/м2×с, при 18 – 22 °С.

Для анализа пигментов у альбиносных проростков использовали непигментированную часть, а у зеленых – соответствующий ей нижний участок листа. Срезанные участки листьев основаниями помещались в воду или в 1%-ный раствор глюкозы (альбиносы) и освещались полихроматическим светом различной интенсивности (5 – 25 Дж/м2×с) в течение 48 часов, контрольные – находились в темноте.

Перед опытом растения выдерживались в темноте в течение 24 часов. По истечении времени освещения исследуемых листьев растений определялся уровень антоцианов [8], хлорофилла и каротиноидов спектрофотометрическим методом [9].

Полученные данные обработаны статистически. На рисунках представлены средние арифметические значения из 3 – 6 независимых экспериментов, каждый из которых проведен в трехкратной биологической повторности, их средние квадратичные отклонения, а также кривые аппроксимаций графиков прямых функциональных зависимостей данных величин, их уравнения и величины достоверности аппроксимаций (R^2).