Введение к работе
Актуальность исследования. Амарантин - красный пигмент растений рода Amaranthus (порядок Centrospermae) относится к группе беталаиновых пигментов, а именно, бетацианинам, который способен накапливаться в.значительных количествах в различных органах растения. По своей природе пигмент относится к алкалоидам, многие из которых являются физиологически активными соединениями. Выяснение способности амарантина проявлять биологическую активность в модельных системах может помочь в познании роли амарантина в жизнедеятельности растения.
Биологическая роль бетацианинов и, в частности, амарантина до сих пор не ясна. Предполагается, что беталаиновые пигменты способны выполнять защитную функцию при стрессах. Однако механизмы защитно-приспособительных реакций для этих пигментов неизвестны. Пластидным пигментам высших растений отводится важная роль в адаптации к различным экологическим стрессам (Удовенко, 1979,1981; Гончарова, 1986,1995). Учитывая, что родиной красноли-стных форм амаранта являются высокогорные районы Латинской Америки и Юго-западной Азии (Covas, 1996), где растения подвергаются интенсивной солнечной радиации, особенно в ультрафиолетовом диапазоне, актуальными являются исследования биологического действия длинноволнового УФ-А света на содержание амарантина и фотосинтетических пигментов в листьях амаранта. Знание количественных закономерностей изменения содержания амарантина в условиях фотостресса и их взаимосвязи с накоплением пластидных пигментов имеют существенное теоретическое и практическое значение.
Цель и задачи исследовании. Целью настоящей работы является изучение механизмов протекторной функции пигмента амарантина при действии УФ-А света.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
1. Изучить физико-химические свойства амарантина и его биологическую активность.
-
Изучить содержание амарантина и пластидных пигментов в семядольных листьях проростков амаранта при действии света, темноты и УФ-А света.
-
Исследовать действие дополнительного к естественному освещению УФ-А света, на содержание пигментов в листьях разного возраста амаранта.
-
Изучить антиоксидантную активность амарантина и возможные механизмы его действия.
Научная новизна исследования. Впервые показана способность УФ-А света индуцировать биосинтез амарантина в семядольных листьях этиолированных проростков амаранта. Обнаружено, что биологическая эффективность воздействия одинаковых потоков УФ-А радиации на содержание амарантина и пластидных пигментов различна для листьев неодинакового возраста.
Впервые выявлена антиокислительная активность амарантина в водной системе гемоглобин-НгСЬ-люминол, в которой амарантин является эффективным перехватчиком активных форм кислорода, а в гетерогенной системе липо-сом, пигмент является ингибитором свободнорадикальных реакций перекисно-го окисления липидов мембран липосом, индуцированных ионами Fe2+. Обнаружено, что амарантин ингибирует образование супероксид радикалов в системе с использованием пептида глицилтриптофана и фотосенсибилизатора рибофлавина, инициирующего окисление глицилтриптофана преимущественно по радикальному пути с участием О?.
Впервые в модельной системе с изолированными хлоропластами обнаружено ингибирующее (5х10'5 М) и стимулирующее (5х10'8 М) действие амарантина на электронный транспорт по нециклическому и псевдоциклическому пути. Выявлено неоднозначное влияние амарантина на показатели медленной индукции флуоресценции и термолюминесценции: при концентрации амарантина 10"5 М относительная светосумма полосы А уменьшалась в 2 раза, а при концентрации 10"6М - увеличивалась на 40%, что свидетельствовало о различной эффективности функционирования ФС2 в присутствии амарантина.
Научно-практическая значимость работы. Полученные результаты имеют прежде всего теоретическое значение, расширяя наши представления о
возможности регуляции синтеза амарантина и фотосинтетических пигментов УФ-А светом в листьях проростков и вегетирующих растений амаранта, а также биологической и антиоксидантнои активности амарантина и механизмах его возможного действия.
Получение амарантина из листьев краснолистных видообразцов амаранта, выяснение особенностей их образования при действии УФ-А радиации и от возраста растения может найти применение в промышленной биотехнологии для получения растительного пищевого красителя, экономически более эффективного по сравнению со свекольным. Запатентован способ получения красителя «Амфикра» из листьев амаранта (патент N 2118971), антиоксидантные свойства (патент N 2140432) и получен гигиенический сертификат на его использование. Амарантин как водорастворимый антиоксидант может найти применение в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки, а также в клинике, где практически отсутствуют натуральные водорастворимые антиоксидан-ты.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались и демонстрировались на I, II и III Международных симпозиумах "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их практического использования" (Пущино, 1995,1997,1999); Международной конференции по действию УФ- и синего света (Марбург, 1996); I Всероссийской конференции фотобиологов (Пущино, 1997), XII Международном конгрессе фотобиологов (Ве-на,1997), II съезде фотобиологов (Пущино, 1998).
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 22 работы.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, экспериментальной части, содержащей три главы, заключения, выводов и списка литературы.
Работа изложена на страницах машинописного текста и содержит 8 таблиц, 46 рисунков. Список литературы включает 230 источников, из которых 91 принадлежит зарубежным авторам.
.3
