Введение к работе
Актуальность проблемы. Исследованиями последних лет установлено, что генетический материал растительной клетки сосредоточен не только в ядре, которое служит главным хранителем наслег гвен-ной информации, но и распределен в субклеточных структурах-хлоро-пластах п митохондриях. В кольцевой молекуле ДНК хлоропласта локализована часть цитош^зматическкх геиов, которые несомненно вносят определенный вклад в функционирование я развитие растительных клеток. Выяснение локализации генов я механизмов .регуляция их действия в биогенезе хлоропластов является важной задачей ге-кетико-селекционных работ по выведению высокопродуктивных форм 'растений. Биогенез хлоропластов и их функциональная активность управляется тесной коопераци'Т дискретных генетических факторов ядра и цитоплазмы. Исследонание структурной организации хлороп-ластноЯ ДЖ является.необходимым условием для еняснєния механизмов этого взаимодействия.
По мере углубления знаний о синтезе белка в клеточных структурах обнаруживаются все новые отличия отдельных компонентов бе-лок-сянтезирукшх систем, находящихся в хлоропластах, митохондриях я остальной части цитоплазмы. Изучение свойств компонентов белок-синтезпрущеЗ системы и выявление различий .тих кошонен-тов в разных.структурах способствует выяснению причин, обуславливающих органойдную специфичность белков. Кроме того, cpaBHW6-льное изучение компонентов систем, синтезирующих белки и нуклеиновые кислоты в,хлоропласта: и других клеточных структурах, монет пролить свет на происхолдениэ ~ генезис этих органелл клетки.
Создание высокопродуктивных сортов сельскохозяЗстввРчкх культур- связано .с изменением генетической природа растения и его функциональных структур, в тшл числе я фотосинтетического аппарата» Этим и определяется тот большой интерес, который привлеї; эт к себе хлоропластн-органоида, в первую очередь связанные 5 процессом фотосинтеза.
Работа посвящена одной из важнейших проблем современной биологическое химии - изучению беяок-ФютезирувдеІі системы хлопоп-ласіив в цеяя« разработки принцияоэ управления биогенезом iwao-тпд через наследственность и процессом йстосьлтеза. Разрешение
молекулярных механизмов этих процессов выявит дополнительные-возможности обоснования практических рекомендаций по повышению урожайности хлопчатника - основной технической культурн Узбекиск на.
Цель я задачи исследования. Настоящая работа посвящена изучению структурно!"; организации ДНК, рибосом, полисом, рРНК, рибо-сошшх белков, а также основного фермента процесса фотосинтеза -рибулозо-1,5-бисф<эсфаткарбоксилазы-оксигеназы (РБФК) хлоропласте] хлопчатника. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие экспериментальные задачи:
идентификация хлоропластной ДНК хлопчатника методами физико-химического анализа;
ізучить структурную организацию хлоропластной ДНК диплоидных и тзтраплоидных аидов хлопчатника рода Gossypiumt .
изучить физико-химические и функциональные свойства рибо хлоропластов и цитоплазмы хлопчатника;
сравнительно изучить фракционный и аминокислотный.состав рибосомных белков хлоропластов и цитоплазмы хлопчатника в. норме и при заражения грибом Vertic111lum dahllae КІеЬ» . .
изучить структуру и физико-химические свойства РБФК хлоро пластов хлопчатника в норме и при заражении грибом Verticiiilua
dahllae Kleb.
Научная новизна. В работе дана хе іктеристика структурной организации хлоропластной ДНК. различных видов хлопчатника. Методом рестрикционного анализа и равновесного ультрацентрифугирования в градиенте плотности хлористого цезия показано существовали значительной Енутримолеку^рнсй гетерогенности хлоропластной ДНК хлопчатника. Гибридизацией ДНК-ДНК показана высокая степень го--о логии нуклеотидных последовательностей различных видов хлопчатника, что мояет свидетельствовать об их близкой структурной орга низании и значительной генотипической гомогенности хлоропластно-го генома в пределах рода GoasypiuL
Показано существенное отличие рибосом хлоропластов от цито-плазштических рибс dm по величине плавучей плс. ости. Изучены физико-хиштческие свойства рРНК хлоропластов и цитоплазмы хлопу-четника. Изучен аминокислотный и фракционный состав рибооодшых
белков :_лороиластов к цитоплазмы в онтогенезе, а также б норме И при заражении грибом Vereicilliuu1 datiiiae kleb. Охарактеризована FH&K хлоропластов и ее субъединиц, дана аминокислотная характеристика. Отмечено значительное уменьшение физиологической активности РБФК при заражении хлопчатника Verticiiiiua daniiae ь.іе'0 , а также потеря нативности самого холофермента; нэспособ-ность субъединиц образовывать активную форму фермента может быть связана либо с количественным изменением их соотношения, либо с изменением в их структуре.
Практическая, ценность работы. Полученные данные могут слу- . жить дальнейшему развитию теоретических представленій! о генети- .' ческой автономия хлоропластов. Одновременна и практическая перспектива этой работы, так как полученные результаты позволяют вплотную подойти к выделении'индивидуальных мРШ для большой субъединиц РБФК, исследование которых является необходимой предпосылкой для картирования пластидных генов, изучения их экспрессии, а в дальнейшем - и для их биосинтеза.
Специфическое фрагментированЕЗ ДНК хлоропластов ферментами рестрикции с успехом применяется для расшифровки первичной структуры хлоре 'ластной ДНК, а также является начальным этапом получения отдельных генов.
Фрагменты ДНК хлоропластов хлопчатника, полученные после об
работки эндонуклеазой йсоЕі , монно использовать для получения
банка генов, несущих гены рибосомной РНК хлоропластов хлопчатни- .
на» . ' ' ' ''.':'''.
Получение липосомных форм ДНК,-после выделения отдельных фрагментов хлоропласткой ДНК и введение их з растения даст э.оз- .-. нежность получить новые формы хлопчатника", устойчивый к болезням.'
'Относительная простота генома хлоропластов.дает возможность/ гекеетческото конструирования клетки .через ее.пластидный;;геном, что в' перспективе позволит создать формы растеши хлопчатника с , ". заедаемым сочетанием' хозяйственно-ценных признаков. . , . -
Полученные данные расширяют современные знания о структурной организации ДНКврибосс'-<, полисом, рРНК, рибосомных'белков, , ТБШ хлоропластов хлопчатника, углубляют наши знания отиоситель--, ' но взаимодействия хлоропластагх геномов, чго вноси?'существек-ний вклад в разработку вопросов экспрессии генетического amapa-. .
та хдорошшстов.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материала и катодов исследования, экспериментально*'! '^асти, включающее 8 глав, заключения, выводов и списка литературы.
Объем работы. Диссертация написана на 284 страницах машинописи, содержи 40 таблиц, 45 рисунков и список литературы из 478 источников.
Апробация работа. М^ерпалы диссертационной работы доложе
ны на симпозиуме "Действие радиации на растения" (Ташкент,-1971)
"Биоэнергетика при лучевом поражения -кивых организмов" (Ленин
град, 1973); "Структура я функции.нуклеиновых кислот и биосин
тез белка в растениях" (Ташкент, 1973); "Влияние радиации на
рэгуляторнка процессы в клетке" (Пущино, 1976); U Всесоюзном
симпозиуме "Молекулярные механизмы генетических процессов"
(Москва, 1979); 1У Всесоюзном биохимическом съезде (Ленинград,
1979); на I Всесоюзном совещании "Генетика развития растений"
(Ташкент,-1980); на Шконф. биохими* ов Средней Азии и Казахста
на (Душанбе, 1981); на Всесоюзном симпозиуме "Механизмы усвое
ния азота и биосин^за балка в растениях" (Алма-Ата, 1981); на
научной конференции "Геном растений" (Черновцы, 1983); на 7 Все
союзном биохимическом съезде (Киев, 1985); на ІУ конференции
биохимиков Средней Азии и Казахстана (Ашхабад, 1986); на науч
но-техническом совете Института экспериментальной биологии рас
тении АН УзССР. .
Публикация. По материалам диссертации опубликовано 44 работы .
