Светоимпульсная стимуляция растений. - Шахов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
с Л > 650 нм наблюдается третий тип изменения поглощения.
Амплитуда этих изменений меньше амплитуды изменений первого типа, а время спада значительно короче ( t ^ ** 3-10
сек,). Такой тип изменений наблюдается только от первой t вспышки света с Л > 650 нм; при последующем освещении вспышкой света этой же длины волны кинетика регистрируемых изменений совпадает с кинетикой первого типа.
Изучение разностных спектров хлоропластов шпината и кле-гок хлореллы при импульсном освещении в ультрафиолетовой области фотосинтеза проведено Стилом и Виттом ( Stiehl,
Witt, 1968 ). При возбуждении импульсами длительностью 0,1 сек. разностный спектр был близок к спектру поглощения пластохинона, восстановленного гидрохиноном in vitro. Пос-
ле экстракции пластохинона из хлоропластов разностный спектр исчезал и возникал вновь после добавления синтетического пластохинона А. При наличии фоновой подсветки в дальней красной области ( 718 нм), возбуждающей тоиько первую пигментную систему, амплитуда разностного спектра удваивалась; при возбуждении короткими импульсами (10*"^ сек.) обнаруживается два разностных спектра; один с временем жизни 5- 10~^ сек. не совпадал с вышеописанным и не соответствовал спектру поглощения пластохинона in vitro ; однако второй спектр
со временем жизни 2 • 10~^ сек. соответствовал спектру восстановления пластохинона и е,го амплитуда была в 10 раз меньше,
чем амплитуда разностного спектра при возбуждении импульсом длительностью 0,1 сек. Соотношение 1:10 амплитуд спектров интерпретируется с точки зрения пула пластохинона между двумя световыми реакциями, динамическая емкость которого 10 электронов. Удвоение амплитуды разностного спектра при наличии подсветки с Ч - 718 нм объясняется существованием акцептора электронов для пластохинона, емкость которого равна пяти электронам.
Как видно, импульсный свет в виде вспышек от различных ламп служит ряд лет одним из методов изучения процессов фотосинтеза. Однако такого рода вспышки не применялись для продолжительного освещения растений с целью стимуляции жизнедеятельности растений и повышения их урожайности. Целлером
и Оберлендером ( Zeller, Oberlander, 1963 ) в заметке отмечено влияние дополнительного освещения вспышками света на урожай и фотопериодическую реакцию шпината. Растения шпината сорта Матадор, выращиваемые в условиях теплицы на 8-часовом дне, облучали вспышками света (по 120 в 1 мин.)* создававшими освещенность 70 000 лк. Качество света было близко к естественному, тепла почти не выделялось. Такое дополнительное освещение давалось в течение 8 часов. Контроль-растения на 8-часовом дне. При уборке растений через 2 месяца после начала опыта дополнительно освещаемые растения имели более тонкие стебли, более длинные и узкие листья, от-
личавшиеся бледной окраской и слабым жилкованием, укороченный главный корень и удлиненные боковые.
Новым явилось использование импульсного концентрированного солнечного света для облучения фотосинтезирующих растений и для исследования структуры и функции фотосинтети-ческого аппарата. Светоимпульсное облучение, по-видимому, затрагивает через систему фоторецепторов рибосомы и связанный с ними синтез белка.
фотоконформационные изменения молекул
Одним из путей преобразования световой энергии в импульсном режиме можно допустить фотоиндуцированную конформа-ционную энергию, образующуюся в биополимерах во время светоимпульсного (колебательного, модулированного) облучения.
В настоящее время конформационный аналйз приобрел большое значение для органической химии и получает широкое развитие в биологической химии. В органической химии под конформациями подразумеваются не идентичные расположения атомов в молекуле, получаемые при вращении вокруг одной или нескольких простых связей без разрыва последних (Илиел и др., 1969 )* Таким образом, молекулы в различных конформациях являются стереоизомерами, ибо отличия касаются только пространственного расположения в них атомов. Однако в молекулярной биологии конформации трактуются более широко.
Одним из важнейших результатов современного изучения химии белка является признание решающей роли первичной структуры в определении конформации белковой молекулы, а следовательно, и ее функциональных свойств (Овчинников, 1969). Существенно, что структурное соответствие между поверхностью макромолекулы белка и молекулой субстрата является результатом конформационного превращения и сам субстрат может испытывать конформационное превращение — поворотную изомеризацию (Волькенштейн, 1969 ). Этот автор обращает внимание на перспективность изучения ^ эле к трон но-конфор мац ионных' процессов в белках.
Для понимания механизма преобразования световой энергии, в особенности в световых нефотосинтетических реакциях, необходимо знание физических и химических свойств биоорганиче-°*их веществ, в особенности биополимеров, в связи с конформацией (или конформациями) не столько в их основном, сколь-Ко в возбужденном состояниях. Если к конформациям подходить к явлению поворотной изомерии, то здесь важным может
