Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица А.1. Типичная скорость фотосинтеза у трех групп фотосинтезирующих растений при оптимальных условиях
Группа фотосинтезирую Количество фиксированной; Температура, “С
щих растений СО2. мкмоль-(мг Хл)-'-ч-ч
Сз-растения гН 15-25
О о
о о
OQ чф
1 1
0 0
0 0
Сграстения 200---400 20-35
САМ-растения 30-80 15-35
') Скорость фотосинтеза в атмосфере, насыщенной СО2, У Сз-растений будет выше, чем при нормальной концентрации С02 в воздухе. Поэтому интенсивность фотосинтеза в хлоропластах при насыщающей концентрации С02 следует сравнивать с интенсивностью фотосинтеза в исходной ткани в условиях насыщения С02.
Отсюда сразу видно, что приводившиеся в прошлом в некоторых работах цифры, согласно которым скорость фиксации СОг в изолированных хлоропластах CAM-растений была равна 1—5, а в хлоропластах Сз- и Сграстений 10—20 мкмоль-
- (мг Хл)-1 - ч-1, явно не соответствуют истине. Пока не получены хлоропласты с достаточно высокой интенсивностью фотосинтеза, их метаболизм в условиях in vitro никак нельзя сравнивать с тем, что на самом деле происходит в исходной ткани. Это наглядно видно на примере потребности в Pi (гл. 8). Скорость фотосинтеза в хлоропластах Сз-растений в отсутствие Pi очень невелика. Обнаружение того факта, что Pi необходим для хлоропластов, внесло существенный вклад в наши представления о том, каков же механизм фотосинтеза in vivo.
А.2. Методы
В общем все методы, которые применяют для выделения хлоропластов, основаны либо на механическом разрушении самой ткани листа, либо на разрушении в щадящих условиях .тех протопластов, которые были предварительно из нее получены. Такой прием был разработан лишь недавно, и в этом случае для получения протопластов используют ферменты (целлюлаза + пектиназа), которые растворяют клеточную стенку клеток мезофилла. Для того чтобы получить иитактные ор-гаиеллы, протопласты осторожно разрушают в щадящих условиях.
А.З. Выращивание растений
Это, пожалуй, первый и чрезвычайно .важный фактор, который определяет возможность получения функционально активных хлоропластов. Вполне естественно, что условия, необходимые для оптимального роста различных растений, неодинаковы. В большинстве случаев различная интенсивность фотосинтеза (и противоречивость сделанных выводов) у одного и того же растения может быть связана с различиями исходного растительного материала у разных исследователей. Так, например, для того чтобы получить хорошие хлоропласты шпината, нужно обратить особое внимание на продолжительность фотопериода и иа условия питания растения во время его выращивания. Когда хлоропласты выделяют из протопластов, возникает еще одно обстоятельство. При определенных условиях выращивания ткань листа может становиться очень устойчивой к действию ферментов, которые переваривают клеточную стенку. При получении протопластов из листьев табака или томатов следует обращать особое внимание иа такие факторы, как ос-
вещенность, влажность и условия питания. А для злаков наибольших успехов в получении протопластов удалось достичь путем использования относительно молодой ткани листа (в возрасте от одной до трех недель в зависимости от вида).
Исходный материал
Для многих целей до сих пор предпочитают использовать шпинат. Это связано, во-первых, с. тем, что в этом растении практически отсутствуют фенольные соединения, которые обычно загрязняют получаемые препараты, и, во-вторых, с тем, что исследованию хлоропластов именно этого растения посвящено, громадное число работ. Еще совсем недавно шпинат был единственным растением (за исключением, пожалуй, молодых листьев гороха), из которого удавалось получать действительно интактные и активные хлоропласты. Для некоторых целей очень удобными оказались растения гороха, хотя с каждым годом становится все яснее, что хлоропласты, выделенные из молодых побегов гороха, отличаются по проницаемости от хлоропластов, полученных из взрослых растений шпината. Аврои и др. очень широко использовали в своих исследованиях салат,, но главным образом для изучения транспорта электронов и фотофосфорилироваиия. Приемы получения протопластов (разд. А.5) позволили выделить «хорошие» хлоропласты и из многих других растений.
Культивирование
Хотя огородный шпинат (Spinacia oleracea) используется почти повсеместно, его очень трудно вырастить. В некоторых местах Северной Америки, в Австралии, Индии и Южной Евт ропе это растение можно вполне успешно выращивать в открытом грунте даже в самой середине лета, но в более северных широтах (например, в Англии), где продолжительность дня летом гораздо больше, шпинат практически не образует листьев до самого цветения. Поэтому для экспериментальных целей его обычно выращивают в таких условиях, когда продолжительность дня не превышает 8,5 ч. Если нет никаких особых устройств, позволяющих ограничивать длину дня, продолжительность сезона выращивания можно чуть-чуть увеличить за счет использования длиниодневных сортов шпината, Вряд ли можно рекомендовать какой-то один сорт, который бы хорошо рос в самых разных условиях окружающей среды. Во многих случаях вполне годится сорт U. S. Hybrid 424 (марка компании Ferry-Morse Seed Co. P.O.Box 100, Mountain View, California 94042), который продается также под названием Hyb-
