Введение к работе
Актуальность проблеми. Растительные гормоны цитокинины - ши-хзко распространенный класс природных соединений, представляющих :обой производные аденина изопентенилированного в N-6 положении эроматического кольца. Первый природный цитокинин зеатин был вы-іелен Д. Летамом (Letham, 1964). В дальнейшем из природных источников были выделены обладавшие цитокининовой активностью зеатин-эибозид, изопентенидаденин, дигидрозеатин и ряд других цитокини-1ов. Основная функция цитокининов заключается в стимуляции деле-іия растительных клеток как in vivo, так и in vitro. Однако цито-ошины полифункциональны и регулируют в клетке такие процессы, так биосинтез хлорофилла (Jelie, Bogdanovich, 1989), формирование <лоропластов на "ранних стадиях развития листа (Курсанов и др., 1964), клеточную дифференцировку и органогенез растительных тканей (Skoog, Miller, 195V), задержку старения срезанных листьев (Кулаева, 1973) и многие другие. Цитокинины занимают уникальное голожение среди других растительных гормонов в связи с тем, что некоторые из них, например зеатинрибозид или изопентениладенин, лэгут входить в состав тРНК. В настоящее время показано, что модифицированные таким образом адениновые основания, входящие в зостав тРНК, играют большую роль в регуляции биосинтеза белка (Взогк, 1992). В литературе имеются сведения о наличии цитокини-аовой активности у соединений, не относящихся к классу аминопури-нов, например, у производных мочевины (Takahashi et al., 1978). Эднако только одно из них, а именно дифенилмочевина является природным соединением (Shantz, Steward, 1955). Мочевина и ее производные регулируют некоторые физиологические процессы в клетке подобно цитокининам пуринового ряда, что позволило Летаму причислить производные мочевины к цитокининам. Цитокинины широко распространены не только в растительном мире, включая низшие и высшие растения, но также и у микроорганизмов, в основном симбиотических или паразитических. Исключением считались фототрофные бактерии, осуществляющие фотосинтез по аноксигенному типу, т.е. без выделения кислорода, и которые на наличие в них фитогормонов до настоя-цего времени не исследовались. Структура и функции цитокининов высших растении, в отличие от бактерий, изучены достаточно хорошо. Однозначных данных о непосредственном участии фитогормонов в метаболизме микроорганизмов не имеется и считается общепринятым, что биосинтез у них носит приспособительный характер. Не состав-
ляют. по-видимому, исключения и фототрофные пурпурные бактерии, у которых цитокинины были обнаружены недавно (Serdyuk et al., 1993).
Однако наличие у них, по сравнению с нефототрофныш микроорганизмами, новой функции - фотосингезирующей. могло повлечь появление дополнительной регуляторной функции и у присутствующих в них гормонов. В связи со всем вышеизложенным, исследование структуры и функции фитогормонов у фототрефных бактерий актуально.
Цеди и задачи работы. Целью данной работы было изучение способности фотогрофной пурпурной несерной бактерии Rhodosplrll-lum rubrum 1R к биосинтезу фитогормонов. Конкретные задачи своди-„ч лись к следующему:
-
Разработать методику выделения, очистки и идентификации фитогормонов.
-
Изучить состав и биологическую активность цитокининов пуринового ряда, как основного класса фитогормонов этой бактерии.
-
Изучить структуру и ее взаимосвязь с биологической активностью соединения фенольной природы, проявляющего цитокининовую активность и обнаруженного в культуральной жидкости.
-
Исследовать зависимость состава и уровня классических цитокининов и цитокинин-подобного соединения фенольной природы, а также их распределение между клетками бактерий и культуральной жидкостью в зависимости от условий выращивания.
Научная новизна. 1) Впервые на примере фоготрофной пурпурной бактерии R. rubrum показана способность микроорганизмов с фотосинтезом по аноксигенному типу к биосинтезу фитогормонов, а именно цитокининов пуринового ряда, один из которых идентифицирован как зеатинрибозид. 2) Обнаружена высокая цитокининовая активность у экзоыетаболита R. rubrum фенольной природы, сравнимая по уровню с таковой у классических цитокининов пуриновой природы. 3) Определена структура этого фенольного соединения, позволившая идентифицировать его как 2-(п-оксифенил)-этанол, 4) Показано, что биологическая активность 2- (п-оксифеншО-этанола в значительной степени зависит от положения гидроксильной группы в бензольном кольце и максимально проявляется при наличии ее в пара - положении. 5) Установлена зависимость биосинтеза цитокининов пуринового и непуринового ряда от условий выращивания культуры и показана максимальная способность к их биосинтезу в фотоавтотрофных условиях
юста /?. rubrum.
Практическая ценность работы. Выявление нового таксона мик-юорганизмов, способных к биосинтезу цитокининов, расширяет іредставления о распространении фитогормонов в природе и дает юзможность использовать их в качестве новых источников для полу-шния биологически активных соединений. Обнаружение нового класса юединений, проявляющих цитокининовую активность, открывает перс-іективу дальнейших исследований механизмов их действия и взаимос-)язи цитокининовой активности со структурами, отличными от пури-ювых.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладыва-шсь : на 9-ом конгрессе FESPP (Brno, Czech.Rebublic), 1994; LO-ом конгрессе FESPP (Italy), 1996; 18-ой конференции "Polyphe-iois", (Bordeaux,France), 1996, а также на конференциях в России.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи, із них - 1 статья в отечественном и 3 - в зарубежных журналах и :борниках.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 100 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного эбзора, результатов и их обсуждения, заключения, выводов, списка цитируемой литературы.