всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Роспечать: 48626
  • Пресса России: 44722

Влияние дефицита азота на рост и состояние фотосинтетического аппарата зелёной водоросли Сhlamydomonas reinhardtii

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 4 за 2012 год, стр. 68-76.
Рубрика: Гидробиология

 

Погосян С.И. доктор биологических наук, профессор биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова
Конюхов И.В. аспирант биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова
Рубин А.Б. член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, заведующий кафедрой биофизики биологического факультета, ФГОУ ВПО Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Кузнецова А.В. аспирант кафедры биофизики биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова
Воронова Е.Н. кандидат биологических наук, доцент кафедры биофизики, ФГОУ ВПО Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Аннотация:
Рассмотрено влияние дефицита азота на ультраструктуру клеток, прирост численности и биомассы, пигментный состав и эффективность первичных процессов фотосинтеза Chlamydomonas reinhardtii. Обсуждаются возможные механизмы влияния дефицита азота на состояние фотосинтетического аппарата Chlamydomonas reinhardtii: изменение относительного квантового выхода флуоресценции, нефотохимического тушения и эффективного сечения поглощения фотосистемы II. Результаты могут быть полезны для интерпретации данных биомониторинга природной воды и в биотехнологии.

Ключевые слова: дефицит азота, фотосинтетический аппарат, хламидомонас, хлорофилл, эффективность фотосинтеза

Ссылка для цитирования:
Погосян С.И. , Конюхов И.В., Рубин А.Б., Кузнецова А.В., Воронова Е.Н. Влияние дефицита азота на рост и состояние фотосинтетического аппарата зелёной водоросли Сhlamydomonas reinhardtii // Вода: химия и экология. — 2012. — № 4. — c. 68-76. — http://watchemec.ru/article/24559/

Литература:
1. Allen M.M. Nitrogen chlorosis in blue-green algae / Allen M.M., Smith A.J. // Arch. Microbiol. 1969. V. 69. P. 114-120.
2. Antal T.K. Acclimation of photosynthesis to nitrogen deficiency in Phaseolus vulgari s / Antal T.K., Mattila H., Hakala-Yatkin M., Tyystjärvi T., Tyystjärvi E. // Planta. 2010. V. 232, № 4. Р. 887–898.
3. Gorl M. Nitrogen-starvation-induced chlorosis in Synechococcus PCC 7942: adaptation to long-term survival / Gorl M., Sauer J., Baier Т., Forchhammer K. // Micro bio logy. 1998. V. 144. P. 2449-2458.
4. Sauer J. Nitrogen starvation-induced chlorosis in Synechococcus PCC 7942. Low-level photosynthesis as a mechanism of long-term survival / Sauer J., Schreiber U., Schmid R., Volker U., Forchhamer K. // Plant Physiol. 2001. V. 126. P. 233-243.
5. Dekker J.P. Supramolecular organization of thylakoid membrane proteins in green plants / Dekker J.P., Boekema E.J. // BBA. 2005.V. 1706. P. 12-39.
6. Синетова М.П. Влияние азотного голодания на ультраструктуру и пигментный состав хлоропластов ацидотермофильной водоросли G.sulphuraria / М.П Синетова, А.Г. Марке лова, Д.А. Лось // Физиология растений. 2006. Т.53. № 2. C. 172-181.
7. Шендерова Л.В. Разрушение хлорофиллов у Сhlorella vulgaris Beijer в условиях азотного голодания и последующее восстановление на среде с нитратом / Л.В. Шендерова, Ю.К. Чемерис, П.С. Венедиктов // Физиология растений. 1983. Т. 30. № 2. С. 355-359.
8. Шендерова Л.В. Деградация пигментов у Synechocystis aquatilis в условиях азотного голодания при различной освещенности / Л.В. Шендерова, П.С. Венедиктов // Микробиология. 1980. Т. 49. № 6. С. 906-910.
9. Garciaferris С. Correlated Biochemical and Ultrastructural Changes in Nitrogen Starved Euglena gracilis / Garciaferris С., Delosrios А., Ascaso С., Moreno //J. Phycol. 1996. V. 32. P. 953-963.
10. Sakshaug E. Chemical composition of Sceletonema costatum and Pavlova (Mono chrysis) luthery as function of nitrate, phosphate and iron-limited grown / Sakshaug E., Holm- Hansen G. // J. Exptl. Marine Biol. Ecol. 1977. № 29. P. 1.
11. Thornber J.P. Chlorophyll – proteins: lightharvesting and reaction center components of plants//Annual Review of Plant Physiology.V. 26. P. 127.
12. Владимирова М.Г. Изменение ультраструктурной организации при функциональных перестройках клетки Chlorella sp. К .//Физиология растений. 1976. Т. 23. С. 1180-1187.
13. Жукова Т.С. Сравнительная характеристика роста и направленности биосинтеза различных штаммов хлореллы в условиях азотного голодания. 2. Образование углеводов и липидов / Т.С. Жукова, Г.Л. Клячко-Гурвич, М.Г. Владимирова, Т.А. Курносова // Физиология растений. 1969. Т. 16. С. 96-101.
14. Владимирова М.Г. Сравнительная характеристика роста и направленности биосинтеза различных штаммов хлореллы в условиях азотного голодания. 1. Изучение роста и продуктивности / М.Г. Владимирова, Г.Л. Клячко-Гурвич, Т.А. Курносова, Т.С. Жукова // Физиология растений. 1968. Т. 15. С. 993-1001.
15. Чемерис Ю.К. Связь между инактивацией ФС2 и накоплением продуктов фотосинтетического метаболизма углерода при азотном голодании клеток хлореллы / Ю.К. Чеме рис, Л.В. Шендерова, В.В. Лядский, П.С. Венедиктов // Физиология растений. 1990. Т. 37. № 2. С. 241.
16. Berges J.A. Differential Effects of Nitrogen Limitation on Photosynthetic Efficiency of Photosystem I and II in Microalgae / Berges J.A., Charlebois D.O., Mauzerall D.C., Falkowski P.G. // Plant Physiol. 1996. V. 110. P. 689-696.
17. Kiefer D.A. Chlorophyll a fluorescence of marine centric diatoms: responses of chloroplasts to light and nutrient stresses // Marine Biol. 1973. V. 23. P. 39-46.
18. Botrill D.E. The effects of nutrient deficiencies on photosynthesis and respiration in spinach /Botrill D.E., Possingham J.M., Kriedemann P.E. // Plant Soil. 1970. V. 32. № 2. P. 424.
19. Spencer D. The effect of nutrient deficiencies on the Hill reaction of isolated chloroplast of tomato /Spencer D., Possingham J.V. //Austr. J. Biol. Sci. 1960. V. 13. P. 441.
20. Рубин А.Б. Регуляция первичных процессов фотосинтеза / А.Б. Рубин, Т.Е. Кренделева // Биофизика. 2004. Т. 49. № 2. C. 239-253.
21. Чемерис Ю.К. Влияние недостатка минерального питания на фотосинтетический аппарат хлореллы / Ю.К. Чемерис, А.В. Попова, А.А. Арутюнян //Физиология растений. 1989. Т. 36. С. 49-56.
22. Васильев С.С. Кинетика затухания пикосекундной флуоресценции хлорофилла при недостатке минерального питания хлореллы / С.С. Васильев, А.А. Арутюнян, Ю.К. Чемерис и др. // Васильев С.С. Кинетика затухания пикосекундной флуоресценции хлорофилла при недостатке минерального питания хлореллы / С.С. Васильев, А.А. Арутюнян, Ю.К. Чемерис и др. // Биофизика. 1986. Т. 31. № 1. С. 27-30.
23. Antal, T.K. Acclimation of green algae to sulfur deficiency: underlying mechanisms and application for hydrogen production / Antal, T.K., Krendeleva, T.E., Rubin, A.B. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010. V. 89. P. 3-15.
24. Wykoff D.D. The effects of phosphorus and sulfur deprivation on photosynthetic electron transport in Chlamydomonas reinhardtii / Wykoff D.D., Davies J.P., Melis A., Grossman A. // Plant Physiol. 1998. V. 117. P. 129-139.
25. Sueoka N. Proc. Natl. Acad. Sci., USA. Электронный ресурс: http://www.chlamy.org/Sueoka.html.
26. Wintermans J.F.G.M.. Spectrophotometric characteristics of chlorophylls a and b and their pheophytins in ethanol / J.F.G.M. Wintermans, A. De Mots // BBA. 1965. V. 109. № 2. P. 448-453.
27. Wettstein D. Chlorophyll letale und der submikroskopische Formwechsel der Plastiden // Experimental Cell Research. 1957. V. 12. P. 427–434 [non-English].
28. Данилина Е.Н. Определение обменного и водорастворимого аммония в почвах модифицированными индофенольными методами / Е.Н. Данилина, В.В. Рогулин, Е.А. Бабичева // Вестник Челябинского университета. Серия 4 «Химия». 1996. № 1. С. 28-39.
29. Погосян С.И. Применение флуориметра «МЕГА-25» для определения количества фитопланктона и оценки состояния его фотосинтетического аппарата / С.И. Погосян, С.В. Гальчук, Ю.В. Казимирко, И.В. Конюхов, А.Б. Рубин // Вода: химия и экология. 2009. № 6. С. 34-40.
30. Маторин Д.Н. Определение состояния растений и водорослей по флуоресценции хлорофилла / Д.Н. Маторин, В.А. Осипов, О.В. Яковлева, С.И. Погосян Учеб.-метод. пособие. М.: МАКС Пресс, 2010. 116 с.
31. Codde D. Photoinhibition and lightdependent turnover of the D1 reaction centre polypeptide of photosystem II are enhanced by mineral-stress conditions / Codde D., Hefer M. // Planta. 1994. V. 193. P. 290-299.
32. Бухов Н.Г. Механизмы и функции альтернативных путей переноса электронов в хлоропласте, связанных с фотосистемой I / Н.Г. Бухов, Е.А. Егорова // Физиология растений. 2006. Т. 53. № 5. С. 645-657.
33. Вавилин Д.В. Изменения фотосинтетического аппарата хлореллы при адаптации к низким температурам / Д.В. Вавилин, Д.Н. Маторин, П.С. Венедиктов //Физиология Растений. 1994. Т. 41. № 2. С. 197-202.
34. Воронова Е.Н. Изменения фотосинтетического аппарата клеток диатомовой водоросли Thallassiosira weisflogii в ответ на действие света высокой интенсивности / Е.Н. Воронова, Э.В. Волкова, Ю.В. Казимирко, О.Б. Чивкунова, М.Н. Мерзляк, С.И. Погосян, А.Б. Рубин // Физиология Растений. 2002. Т. 49. № 3. С. 350-359.
35. Кукарских Г.П. Влияние митилртути на первичные процессы фотосинтеза у зеленой микроводоросли Clamydomonas reinhardtii / Г.П. Кукарских, Е.Э. Граевская, Т.Е. Кренделева, К.Н. имофеев, А.Б. Рубин // Биофизика. 2003. Т. 48. № 5. С. 853-859.
36. Полынов В.А. Действие низких концентраций меди на фотоингибирование фотосистемы II у Chlorella vulgaris (Beijer) / В.А. Полынов, Д.Н. Маторин, Д.В. Вавилин, П.С. енедиктов // Физиология растений. 1993. Т. 40. № 5. С. 754-759.
37. Vavilin D.V. Membrane lipid peroxidation, cell viability and Photosystem II activity in the green alga Chlorella pyrenoidosa subjected to various stress conditions / Vavilin D.V., Ducruet J.-M., Matorin D.N., Venediktov P.S., Rubin A.B // Photochemistry and Photo biology. 1998. V. 42. P. 233-239.
38. Vavilin D.V. Sublethal concentrations of copper stimulate photosystem II photoinhibition in Chlorella pyrenoidosa / Vavilin D.V., Polynov V.A., Matorin D.N., Venediktov P.S. // Plant Physiology. 1995. V. 146. P. 609-614.
39. Antal T.K. In vivo analysis of chlorophyll a fluorescence induction / Antal T.K., Rubin A.B. // Photosynthesis Research. 2008. V. 96. Р. 217-226.
40. Конюхов И.В. Изменение параметров флуоресценции диатомовой водоросли Thalassiosira weissflogii в процессе роста при разных условиях облучения и минерального питания. Автореф. дисс. канд. биол. наук. М., 2009. 26 с.
41. Converti A. Ammonium and urea removal by Spirulina platensis /Converti A., Scapazzon S.i, Lodi A., Carvalho J. C. M. // Ind. Microbiol. Biotechnol. 2006. V. 33. P. 8–16.
42. Hyenstrand P. Competition between the green alga Scenedesmus and the cyanobacterium Synechococcus under different modes of inorganic nitrogen supply / Hyenstrand P., Burkert U., Pettersson A., Blomqvist P. // Hydrobiologia. 2000. V. 435. P. 91–98.
43. Kruskopf M. Induction of both acid and alkaline phosphatase activity in two greenalgae (Chlorophyceae) in low N and P concentrations / Kruskopf M., Du Plessis S. // Hydrobiologia. 2004. V. 513. P. 9–70.
43. Minagawa J. State transition – The molecular remodeling of photosynthetic supercomplexes that control energy flow in the chloroplast // BBA. 2011. P. 897-905.