Светоимпульсная стимуляция растений. - Шахов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Значение мембран в регулировании обмена веществ в клетках настолько велико, что послужило одной из причин для обоснования мембранной биологии (Шахов, 1969 ). Ее важной фото-энергетичёской задачей является изучение действия света, в том числе импульсного, на структуру и функцию мембран. На основе данных об изменении мембранной системы хлоропластов и митохондрий при освещении растений разными лучами спектра (Шахов, Балаур, 1969а, б; Шахов, Голубкова, 1970 ) мы допустили, что светоимпульсная стимуляция растений, обусловленная действием фотоимпульсов на основные процессы метаболизма, связана с мембранной системой. Во всяком случае несомненно, что в мембранах протекает ряд первичных механизмов светоимпульсной стимуляции» Идя далыов* следует поставить вопрос: не могут ли изменения мембран, вызванные светоимпульсным облучением, в какой-то мере быть ответственными за фотоимпульсный мутагенез? Такой подход не противоречит современным представлениям о том, что в основе любых мутаций лежат химические изменения в молекулярной структуре ДНК или РНК, ибо эти изменения, как и сам мутационный процесс, глубоко связаны с обменом веществ в клетке (Дубинин, 1963). Связь мутагенеза с обменом веществ как раз ярко проявилась в опытах по ультрафиолетовому облучению бактерий и фотореактивации мутаций у них. Но ультрафиолетовое излучение нарушает структуру хлоропластов и митохондрий, их матрикса и мембран, показывая, сколь сильной дезорганизации подвергается мембранная система клетки (Шахов, Голубкова, 1970 ).Дезорганиза-
ция же системы мембран считается радиобиологами основным или по меньшей мере весьма существенным первичным механизмом радиационного поражения клетки. Все это еще больше подчеркивает необходимость выяснить, как светоимпульсное облучение влияет на мембраны, в чем отличие действия ионизирующего излучения от светового на этапе первичного механизма, могущего определять мутагенез и его направленность*
При оценке мутагенного действия импульсного концентрированного солнечного света (ИКСС) необходимо знать, каким он обладает преимуществом по сравнению с высокоэнергетическими плотно ионизирующими излучениями* По соображениям, рассматриваемым в другой работе (см. статью Бидзили и Шахова в этом сборнике), светоимпульсное излучение поставлено в начале ряда, в котором затем следует ультрафиолетовое и рентгеновское излучения,гамма- и космические лучи, поток корпускулярных высокоэйергетических излучений радиоактивных изотопов. Проследить, как изменяются мембраны под действием квантов в этом ряду излучений, обладающих мутагенным действием, задача будущих исследований.
Методика
Для изучения действия фотоимпульсов на мембраны нами проведены опыты по непрерывному и импульсному облучению концентрированным светом семян и проростков. Непрерывный концентрированный солнечный свет (НКСС) был использован в качестве более массированного светового воздействия, чем импульсный концентрированный солнечный свет (ИКСС), для обогащения биологической системы (семя* проросток) энергией света.
Для изучения изменений мембранной системы энергетических органоидов у фотоимпульсных мутантов томата использованы растения мутантных форм 1 и 2, полученные из сорта Советский 879 светоимпульсным облучением (см. статью Шахова, Немцова и Байды в наст.сб. ),
Семена кукурузы Молдаванка оранжевая и томатов облучались НКСС 20 мин. и ИКСС - 30 и 60 мин. по 80 импульсов в минуту, что составляло за этот период облучения соответственно 2400 и 4800 импульсов. Облученные семена проращивались в течение четырех суток в темноте на дистиллированной воде. Затем фиксировался первый листочек 96-часовых этиолированных проростков. Оставшиеся проростки переставлялись под непрерывное освещение, которое создавалось люминесцентными лампами дневного света. Интенсивность освещения оо 28-30 тыс. эрг/ см /сек. Через 115 часов беспрерывного освещения фиксировалась середина первого листа для электронномикроскопического изучения хлоропластов и митохондрий.
В другом варианте изучалось действие ИКСС на формирование хлоропластов и митохондрий не облучением семян, а облучением проростков. Для этого 96-часовые этиолированные проростки кукурузы, выросшие из необлученных семян, облучались ИКСС в течение 30 мин. по 80 импульсов в минуту по следующей схеме .
Опыт I* Темнота Опыт 2, Непрерывное осве-
щение (белый свет)
96-часовые проростки + 30 мин. 96-часовые проростки + 30
ИКСС + 1 час. 30 мин, темноты мин. ИКСС + 1 час. 30 мы*.
То же + 30 мин. ИКСС + 11 час. света
30 мин. темноты + 30 мин. То же + 30 мин. ИКСС +
4 -
ИКСС + 15 час, 30 мин. темноты + 3 часа 30 мин. света
То же + 30 мин. ИКСС +
+ 3 часа 30 мин. света + 30
