Введение
ГЛАВА I. Роли пигментов в защите растений от фотоокислительного повреждения (обзор литературы) 15
1.1. Специфика фотозащитных пигментов 15
1.2. Эволюция фотозащитных пигментов 17
1.3. Фотозащитные пигменты растений 19
1.3.1. Микоспорин-подобные аминокислоты 20
1.3.2. Фенольные соединения 21
1.3.3. Беталаины 28
1.3.4. Каротиноиды 29
1.4. Распределение фотозащитных пигментов в клетках и тканях растений 33
1.5. Накопление фотозащитных пигментов и оптические свойства растении 38
1.5.1. Особенности спектров фотозащитных пигментов in vivo 39
1.5.2. Методология недеструктивного анализа фотозащитных пигментов с использованием спектроскопии отражения 43
1.6. Механизмы фотоокислительиого повреждения и защиты от него у растений 57
1.6.1. Образование АФК в растениях 57
1.6.2. УФ-индуцировашюе повреждение растений 62
1.6.3. Механизмы элиминации АФК и возбужденных состояний Хл 65
1.7. Индукция синтеза фотозащитных пигментов 70
1.7.1. Индукция каротиногенеза у одноклеточных водорослей 70
1.7.2. Каротиногенез и его индукция у высших растений 74
1.7.3. Индукция синтеза фенольных соединений 76
1.8. Фотозащитные пигменты и устойчивость к фотоповреждению 78
1.9. Некоторые подходы к оценке эффективности действия фотозащитных пигментов 84
1.10. Задачи исследования 88
ГЛАВА II. Объекты и методы исследования 91
2.1. Объекты исследования 91
2.1.1. Одноклеточные водоросли 92
2.1.2. Высшие растения 94
2.2. Условия облучения 99
2.2.1. Солнечное УФ излучение 99
2.2.2. Искусственное облучение 99
2.3. Выделение тилакоидов и липидных глобул из клеток водорослей 99
2.4. Анализ жирных кислот 100
2.5. Выделение кутикулы плодов 101
2.6. Микроскопия 102
2.6.1. Световая микроскопия 102
2.6.2. Электронная микроскопия 102
2.7. Экстракция и анализ пигментов 103
2.8. Хроматография 105
2.8.1. Тонкослойная хроматография 105
2.8.2. ВЭЖХ 105
2.9. Измерение параметров переменной флуоресценции хлорофилла 107
2.10. Спектральные измерения и обработка спектральных данных 107
2.10.1. Обработка спектров поглощения 108
2.10.2. Обработка спектров отражения и пропускания 109
2.10.3. Микроспектрофотометрия 112
2.11. Использованные реагенты и материалы 113
2.12. Статистическая обработка результатов 113
ГЛАВА III. Изменения оптических свойств растений под влиянием фотозащитных пигментов и разработка недеструктивных методов их анализа 115
3.1. Оптические свойства суспензий P. incisa при адаптации к сильному свету и отсутствию азота 115
3.1.1. Спектры поглощения суспензий P. incisa при действии сильного света и азотном голодании 116
3.1.2. Связь изменений оптических свойств с накоплением липидов у P. incisa 118
3.1.3. Спектры поглощения хлоропластов P. incisa 122
3.2. Влияние накопления родоксантина на оптические свойства листьев и пластид Aloe arborescens 126
3.2.1. Спектры поглощения пластид 127
3.2.2. Оптические свойства листьев 129
3.3. Влияние антоцнанов на оптические свойства листьев на уровне целых органов и отдельных клеток 135
3.4. Влияние адаптации к сильному солнечному свету на оптические свойства плодов 140
3.4.1. Общие особенности спектроскопии плодов 140
3.4.2. Изменение спектров отражения плодов под действием сильного солнечного света 144
3.4.3. Влияние солнечного УФ излучения на спектры отражения плодов 151
3.4.4. Оптические свойства поверхностных структур плодов в связи с
адаптацией к действию УФ излучения 152
3.5. Разработка методов недеструктивного анализа пигментов в плодах яблони
по спектрам отражения 163
3.6. Особенности изменения оптических свойств растений при фотоадаптации в связи с
накоплением фотозащитных пигментов (обсуждение результатов) 185
ГЛАВА IV. Изменения оптических свойств растений при фотоповреждении 190
4.1. Фотоповреждение водоросли P. incisa 191
4.2. Влияние фотоповреждения на оптические свойства плодов яблони 196
4.2.1. Изменение оптических свойств плодов яблони при солнечном ожоге 196
4.2.2. Изменение спектров отражения при облучении сильным видимым светом 200
4.3. Изменение спектров отражения на терминальных стадиях повреждения плодов 207
4.4. Общие особенности растительных объектов при фотоповреждении (обсуждение результатов) 218
ГЛАВА V. Изменения пигментного состава растений при фотоадаптации и фотоповреждении 225
5.1. Динамика содержания каротиноидов, хлорофиллов и жирных кислот при фотоадаптации P. incisa 226
5.1.1. Рост P. incisa в различных условиях культивирования 226
5.1.2. Динамика содержания каротиноидов и хлорофиллов в культурах P. incisa 228
5.1.3. Изменения состава каротиноидов в культурах P. incisa при различной освещенности 232
5.1.4. Динамика содержания жирных кислот у P. incisa при высокой освещенности и недостатке азота 234
5.1.5. Связь между содержанием жирных кислот и пигментов у P. incisa при высокой освещенности и дефиците азота 238
5.2. Изменения пигментного состава созревающих плодов яблони при действии сильного солнечного света 239
5.2.1. Содержание общих каротиноидов, хлорофиллов и флавоноидов в плодах яблони 240
5.2.2. Закономерности изменения содержания пигментов при созревании плодов яблони 244
5.2.3. Влияние сильного солнечного света на динамику содержания пигментов в созревающих плодах яблони 255
5.2.4. Влияние солнечного излучения на трансформацию каротиноидов при созревании плодов яблони 257
5.3. Кетокаротинонды в листьях алоэ при адаптации к сильному солнечному свету 262
5.4. Содержание антоцианов и флавонолов при адаптации к солнечному свету 264
5.4.1. Облученность солнечным УФ и динамика содержания Фл 270
5.4.2. Необходимость солнечного УФ для индукции синтеза флавонолов 272
5.4.3. Исключение солнечного УФ и динамика фотосинтетических пигментов в плодах яблони. 272
5.5. Разрушение хлорофиллов и каротнноиодов при фотоповреждении растений 275
5.5.1. Деструкция пигментов при искусственном облучении созревающих плодов яблони 276
5.5.2. Деструкция хлорофиллов и каротиноидов при солнечном ожоге яблок 280
5.6. Особенности изменения пигментного состава растений при фотоадаптации и
фотоповреждении (обсуждение результатов) 283
5.6.1. Адаптивное значение изменений пигментного и липидного состава P. incisa 283
5.6.2. Влияние фотоадаптации на трансформацию пигментов при созревании плодов яблони 289
5.6.3. Роль солнечного УФ в индукции адаптивных изменений пигментного состава плодов яблони 293
5.6.4. Особенности изменений пигментного состава при фотоадаптации и фотоповрежденин плодов яблони 296
5.6.5. Родоксантин как альтернатива антоцианам 298
ГЛАВА VI. Локализация фотозащитных пигментов 301
6.1. Сайты локализации фотозащитных каротиноидов 301
6.1.1. Локализация Р-каротинау P. incisa 301
6.1.2. Локализация родоксантина у алоэ древовидного 305
6.1.3. Анатомия кожицы и ультраструктура пластид плодов яблони 309
6.2. Локализация фенольных соединений 312
6.2.1. Антоцианы в листьях 312
6.2.2. Флавонолы и антоцианы в кожице плодов яблони 314
6.3. Общие закономерности локализации пигментов, экранирующих видимое и УФ излучение (обсуждение результатов) 315
ГЛАВА VII. Накопление фотозащитных пигментов и устойчивость фса к фотодеструкции 321
7.1. Каротииоиды и фотоингибирование P. incisa на сильном свету и прн дефиците азота 322
7.2. Значение различных групп фенольных соединений в формировании устойчивости плодов яблони к УФ-В излучению 324
7.2.1. Флавонолы и устойчивость к УФ-индуцированному повреждению 325
7.2.2. Сравнительная оценка роли антоцианов и флавонолов в формировании
устойчивости к УФ 327
7.3. Влияние фотозащитных пигментов на устойчивость ФСА к повреждению
видимым светом 332
7.4. Влияние изменений пигментного состава при фотоадаптции на функционирование и
устойчивость ФСА (обсуждение результатов) 334
Заключение 340
Основные выводы 348
Литература
