Введение к работе
Актуальность проблеми.Свет с дашнаки волн 400-650 нм является цним иа постоянно действующих и широко распространенных природных акторов.
В настоящее время хорошо изучено влияние света нэ фотосинте-аческую активность организмов. Однако этому природному фактору но двлялп должного внимания в биологических исследованиях и биотех-ологичоских разработках с гетеротрофными организмами. Тем не мв-ее, в последние годы существенная роль видимого света в жизнедея-ельности нафототрофннх организмов подтверждается все новыми кс-лэдованиямя. Показано, что под фотоконтролем находятся: образовано репродуктивных клеток у некоторых низших эукариотов; прорзста-ие сюр грибов и бацилл, скорость роста клеток и in размеры, кле-очное дыхание, циркадные ритмі, биосинтез пигментов, транспорт ощэств, синтез и активность ферментов, дефэсфорилфованиэ белкой, такта процессы движения (Конев, Волотовсккп, 1979, Hareling, ihrophir, 1980; Рубин, 1988; Senger, 1384; tauter, Russo, 1990).
Среди фотоэффектов видимого света наиболее изучено его влия-ие на процесс спорообразования у грибов. Однако исследования ог-іаничивались изучением действия света на интенсивность спорогенезе [ поисками возмогшего фоторецептора, контролирущего этот процесс, [здостаточно внимания уделялось действию света на липидшй и углэ-гадный состав спор в процессе их формирования, способности таких шор (С-спор) к прорастанию и хранению, а также исследованию бно-мических отличий в метаболизме мицелия, выросшего из С-спор.
Мевду тем, результаты этих исследований могли бы дать ценную шформзцию для понимания важнейших вопросов современной фотобиоло-іш. Например, такого малоисследованного явления, как "световая іанять" у грибов /Leutham, staiirean. 1987/, изменения в лишдной сомгонэнте мембран при трансдукцій светового сигнала, влияние све-а на способность клеток переносить состояние онтогенетического знабиоза.
Следует такке отметить, что основные исследования по действий ;вэта на спорообразование грибов проводились с коротковолновой іастью оптического излучения: с БУФ и синим светом. Наименее изу-шянш .оставался зеленый свет, считавшийся малоактивным. Меаду гем, в последние года было установлено, что зеленый свет является
регулятором морфогенеза растений / Негрецкий с соав., 1990/ и вли яет на процесс спорооОразования гриба Aspergillus japonious, повы шая выход спор в начале терминальной фазы в 2-3 раза по сравнени с темновш контролем /Феофшюва с соавт., 1988/. Споры А.даропі ous, образованные при освещении светом с \=530 нм (зеленым) и 65 им (красный), при прорастании образовывали мицелий, синтезирующи Солее активную цвллобиогидролазу и целлобиазу соответственно /фео фшгава с соав., 1988/.
В свете этих данных, представляло интерес изучение изменени в хипидаом и углеводном составе спор, образованных при освещени спороносцев длинноволновым видимым светом, а также тех изменений которые происходят в химическом составе клеток и штенсивності ростовых процессов у выросшего из таких спор мицелия. Полученные ! этом направлении данные могли также лечь в основу ряда практичен ких результатов и способствовать разработке новых биотехнологий.
Цель и задачи исследования. Целью работы явилось установленні роли видимого света в процессе спорогенеза, а именно изучение ег< влияния на ростовые процессы", на состав липлдов и углеводов клатої производственного штамма мицелиаяьного гриба А.іаропісиз ВКМР-2145.
Конкретные задачи исследования касались следующих вопросов:
I.Изучить изменения в липидаом составе клеток A.japonicus і процессе спорообразования.
2.Исследовать влияние видимого света различного спектральной состава на лшюгенез у спор A.. japordcus в процессе их формирования.
3.Определить изменения в составе липидов и интенсивности ростовых процессов мицолкя, выросшего из "световых" спор (С-спор), Установить влияние света на образование регуляторов роста у грнбої (гибоереллинов, эфиров стершюв).
4.Изучить изменения в углеводном составе спор в процессе и формирования и выявить влияние света с \*Ь30 и 650 нм на содержание в спорах резервных соединений: трегалози, солиолов, триацил-глицеринов.
5.Исследовать действие света на прорастание спор и установиті связи между этим процессом, химическим составом спор, а также ш способностью к длительному хранению.
6.Выяснить роль длинноволнового видимого света в: I).модификации липидной компоненты мембран и ростовых процессов в клзтказ
- } -
japonicua; 2) образовании запасши соединений в процессе онтоге-этического анабиоза; 3) обеспечении способности спор к прорастает и длительному "покою".
Научная новизна работа. Установлена способность длинноволно-ого видимого света влиять на активность ростовых процессов клеток japonious, а также на их лгагщпмй и углеводный состав.
Показано, что действие светового сигнала передается в следую-ую стадию онтогенеза, А именно, из спор, образованных при освеще-ии, вырастает в темното мицелий, который активнее образует био-ассу и имеет измененный липидннй состав. Характер модификаций ипидного пула зависит от длины волны и интенсивности света.
У A.japonlous впервые обнаружены гиббереллиноподобные соеди-епия (ГС), присутствующие в свободной и связанной форме и контро-ирующие активность ростовых процессов. В онтогенезе A.japonious роисходит смена регуляторов роста (ГС на эфиры стеринов), которая окоряется под действием света. Так, свет поникает содержание ГС в порах, но повышает уровень других ростактивирущих соединений -фиров стеринов.
Впервые у аскомицетшх грибов изучены изменения в составо и одержаний углеводов в процессе спорогенеза. Показано, что при армировании спор происходит уменьшение пула глюкози и увеличива-тся содержание маннига, а далее трегалозы. Свет активно изменяет глеводный пул спор, увеличивая содержание глюкозы. Выявлены корреляции между содержанием з спорах определенных углеводов (глюко-ц, трегалозы) и способностью спор A.japonious к длительному хра-:еішю и прорастанию. Установлена способность трегалозы предохранять клеточные мембраны от повревдений при дегидратации. На основний полученных данных высказываются предположения о биологически функции глюкозы и трегалозы в клетках грибов.
Практическая значимость работы. Выращивание спорового посов-юГо материала в условиях освещения зеленил светом дает воэмол-гость, не изменяя существенно технологическую схему, активировать юст мицелия. Данные о действии света на липида клэток A. japonious гогут быть использованы для получения более ненасыщенных липядов, Юогащеяннх определенными длшшоцепочечными кирными кислотами и :о держаних в различных соотношениях основные фосфолилидн грибов: хэсфотидилэтаиоламин и фосфэтидилхолют, что представляет интерес-уш микробной олообиотехнологки.
Результаты ксвХедэвзкйЯ о влиянии света на запасные создинэ-
. 4 -
ния спор (трэгалозу, полиолы, триацилглицерины) могут быть исполь вованы работниками коллекций при изучении способности спор гриба к длительному хранений и прорастанию.
Публикации и впробашія работы. По материалам диссертации опу Слнковано 10 работ. Основные -результаты исследования были доложен на Всесоюзной конференции "Регуляция микробного метаболизма" /Пу щшю, 1989/, 10-м Европейском Конгрессе микробиологов /Таллин 1989/, Всесоюзной конференции "Микрооргакизмц - стимуляторы и иа гаОиторы роста растений и животных" /Ташкент, 1989/, конференції молодых ученых биологического факультета МГУ "Проблемы современно биологии" ЛІосква, 1990/, Всесоюзной конференции "Целлюлоза-ЗО /Казань,1990/, Республиканской конференции молодых ученых по био химии /Ростов Великий, 1991/. Цикл работ по материалам диссертаца отмечен прэыией на конкурсе научных работ Института микробиологи РАН /1991/.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на /« страницах машинописного текста п содержит 4 таблицы и 39 рисунков Она состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной час ти, обсукдешш результатов и выводов. Список цитируемой литератур включает S08 наименований.