Активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале

Активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале

Установлено, что в процессе прорастания зерна тритикале значительно повышалась активность ключевых ферментов азотного метаболизма глутаматдегидрогеназы (ГДГ с НАДН), глутаминсинтетазы (ГС), глутаминазы. В наибольшей степени этот показатель повышался в зародышевой части зерна. Активность ГС в зародыш...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2013
Автори: Чумикина, Л.В., Арабова, Л.И., Колпакова, В.В., Топунов, А.Ф.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України 2013
Назва видання:Физиология растений и генетик
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159359
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале / Л.В. Чумикина, Л.И. Арабова, В.В. Колпакова, А.Ф. Топунов // Физиология растений и генетика. — 2013. — Т. 45, № 5. — С. 390-398. — Бібліогр.: 24 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-159359
record_format dspace
spelling irk-123456789-1593592019-10-02T01:25:45Z Активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале Чумикина, Л.В. Арабова, Л.И. Колпакова, В.В. Топунов, А.Ф. Установлено, что в процессе прорастания зерна тритикале значительно повышалась активность ключевых ферментов азотного метаболизма глутаматдегидрогеназы (ГДГ с НАДН), глутаминсинтетазы (ГС), глутаминазы. В наибольшей степени этот показатель повышался в зародышевой части зерна. Активность ГС в зародышах сухих семян была почти в 3 раза выше, чем в эндосперме. При набухании семян удельная активность ГС зародышей резко возрастала к 24 ч и дальше почти не изменялась, что характерно для фермента, играющего первостепенную роль в период перестройки метаболизма. В эндосперме активность ГС плавно повышалась вплоть до 72 ч набухания, но к этому времени оставалась в 1,5 раза ниже активности ГС в зародышах. Удельная активность ГДГ зародыша всегда в 2 3 раза превышала активность эндосперма запасающей части зерна, где метаболические процессы проходят с меньшей скоростью. Следовательно, при набухании и на ранних стадиях прорастания зерна тритикале активность ферментов обмена глутамина сосредоточена главным образом в зародыше зерна. Выявлена зависимость активности ферментов в тканях от времени набухания зерна и исследуемой его части. Установлено, що в процесі проростання зерна тритикале значно підвищувалась активність ключових ферментів азотного метаболізму глутаматдегідрогенази (ГДГ з НАДН), глутамінсинтетази (ГС), глутамінази. Найбільшою мірою цей показник підвищувався в зародков ій частині зерна. Активність ГС у зародках сухого насіння була майже у 3 рази вищою, ніж в ендоспермі. Під час набухання насіння питома активність ГС зародків різко зростала до 24 год і далі майже не змінювалась, що характерно для ферменту, який відіграє провідну роль у період перебудови метаболізму. В ендоспермі активність ГС плавно підвищувалась до 72 год набухання включно, але до цього часу залишалась в 1,5 раза нижчою за активність ГС у зародках. Питома активність ГДГ зародка завжди у 2 3 рази перевищувала активність ендосперму запасальної частини зерна, де метаболічні процеси відбуваються з меншою швидкістю. Отже, під час набухання й на ранніх стадіях проростання зерна тритикале активність ферментів обміну глутаміну зосереджена в основному в зародку зерна. Виявлено залежність активності ферментів у тканинах від часу набухання зерна та досліджуваної його частини. During triticale grain germination high increase of activities of key enzymes of nitrogen metabolism — glutamate dehydrogenase (GDH with NADH), glutamine synthase (GS), glutaminase — took place. The largest activation was observed in the embryo of grain if compare with the endosperm. In the embryo of dry seeds GS activity was almost 3 times higher than in the endosperm. During grain imbibition GS specific activity of the embryo increased sharply at 24 h, and then remained almost stable, that is typical for an enzyme which plays a primary role in the restructuring of metabolism. In the endosperm GS activity increased gradualy up to 72 h of imbibition, but its value at this time (72 h) was 1.5 times lower than that in the embryos. The GDH specific activity of the embryo is always higher (2—3 times) than GDH activity of the endosperm, a store part of grain, where metabolic processes occur at slower rate. Thus, we can conclude that during imbibition and early stages of germination of triticale grain the activity of enzymes of glutamine exchange concentrated mainly in the embryo of grain. The dependence of the enzymatic activity in the cells on the time of grain imbibition and its explored part was revealed. 2013 Article Активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале / Л.В. Чумикина, Л.И. Арабова, В.В. Колпакова, А.Ф. Топунов // Физиология растений и генетика. — 2013. — Т. 45, № 5. — С. 390-398. — Бібліогр.: 24 назв. — рос. 2308-7099 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159359 581.1; 634.8; 633.11 ru Физиология растений и генетик Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Установлено, что в процессе прорастания зерна тритикале значительно повышалась активность ключевых ферментов азотного метаболизма глутаматдегидрогеназы (ГДГ с НАДН), глутаминсинтетазы (ГС), глутаминазы. В наибольшей степени этот показатель повышался в зародышевой части зерна. Активность ГС в зародышах сухих семян была почти в 3 раза выше, чем в эндосперме. При набухании семян удельная активность ГС зародышей резко возрастала к 24 ч и дальше почти не изменялась, что характерно для фермента, играющего первостепенную роль в период перестройки метаболизма. В эндосперме активность ГС плавно повышалась вплоть до 72 ч набухания, но к этому времени оставалась в 1,5 раза ниже активности ГС в зародышах. Удельная активность ГДГ зародыша всегда в 2 3 раза превышала активность эндосперма запасающей части зерна, где метаболические процессы проходят с меньшей скоростью. Следовательно, при набухании и на ранних стадиях прорастания зерна тритикале активность ферментов обмена глутамина сосредоточена главным образом в зародыше зерна. Выявлена зависимость активности ферментов в тканях от времени набухания зерна и исследуемой его части.
format Article
author Чумикина, Л.В.
Арабова, Л.И.
Колпакова, В.В.
Топунов, А.Ф.
spellingShingle Чумикина, Л.В.
Арабова, Л.И.
Колпакова, В.В.
Топунов, А.Ф.
Активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале
Физиология растений и генетик
author_facet Чумикина, Л.В.
Арабова, Л.И.
Колпакова, В.В.
Топунов, А.Ф.
author_sort Чумикина, Л.В.
title Активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале
title_short Активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале
title_full Активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале
title_fullStr Активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале
title_full_unstemmed Активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале
title_sort активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале
publisher Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
publishDate 2013
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159359
citation_txt Активность ферментов обмена глутамина в прорастающем зерне тритикале / Л.В. Чумикина, Л.И. Арабова, В.В. Колпакова, А.Ф. Топунов // Физиология растений и генетика. — 2013. — Т. 45, № 5. — С. 390-398. — Бібліогр.: 24 назв. — рос.
series Физиология растений и генетик
work_keys_str_mv AT čumikinalv aktivnostʹfermentovobmenaglutaminavprorastaûŝemzernetritikale
AT arabovali aktivnostʹfermentovobmenaglutaminavprorastaûŝemzernetritikale
AT kolpakovavv aktivnostʹfermentovobmenaglutaminavprorastaûŝemzernetritikale
AT topunovaf aktivnostʹfermentovobmenaglutaminavprorastaûŝemzernetritikale
first_indexed 2025-07-14T11:56:40Z
last_indexed 2025-07-14T11:56:40Z
_version_ 1837623359197675520
fulltext ›◊Ç◊Ÿ÷Ÿæ◊ß ÈΩÑfiÅÿ◊É ◊ æÅÿÅfi◊‘Ω. 2013. fi. 45. Ò 5 ÓÄÊ581.1; 634.8; 633.11 ÀÊÒÈÂÍÎÑÒÜ ÔÅÐÌÅÍÒΠÎÁÌÅÍÀ ÃËÓÒÀÌÈÍÀ  ÏÐÎÐÀÑÒÀÞÙÅÌ ÇÅÐÍÅ ÒÐÈÒÈÊÀËÅ Ë.Â. ×ÓÌÈÊÈÍÀ1, Ë.È. ÀÐÀÁÎÂÀ1, Â.Â. ÊÎËÏÀÊÎÂÀ2, À.Ô. ÒÎÏÓÍÎÂ1 1◊íñòèòóò áèîõèìèè èì. Ω.ÿ. ’àõà Èîññèéñêîé àêàäåìèè íàóê 119071 ¤îñêâà, ÷åíèíñêèé ïÍîñï., 33 e-mail: chumikina@mail.ru 2›åäåÍàëüíîå ãîñóäàÍñòâåííîå áÓä≥åòíîå îáÍàçîâàòåëüíîå ó»Íå≥äåíèå âûñ¥åãî ïÍîôåññèîíàëüíîãî îáÍàçîâàíè… π¤îñêîâñêèé ãîñóäàÍñòâåííûé óíèâåÍñèòåò ïèùåâûõ ïÍîèçâîäñòâ∫ 125080 ¤îñêâà, ”îëîêîëàìñêîå ¥îññå, 11 Óñòàíîâëåíî, ÷òî â ïðîöåññå ïðîðàñòàíèÿ çåðíà òðèòèêàëå çíà÷èòåëüíî ïîâûøà- ëàñü àêòèâíîñòü êëþ÷åâûõ ôåðìåíòîâ àçîòíîãî ìåòàáîëèçìà — ãëóòàìàòäåãèäðî- ãåíàçû (ÃÄà ñ ÍÀÄÍ), ãëóòàìèíñèíòåòàçû (ÃÑ), ãëóòàìèíàçû.  íàèáîëüøåé ñòåïåíè ýòîò ïîêàçàòåëü ïîâûøàëñÿ â çàðîäûøåâîé ÷àñòè çåðíà. Àêòèâíîñòü ÃÑ â çàðîäûøàõ ñóõèõ ñåìÿí áûëà ïî÷òè â 3 ðàçà âûøå, ÷åì â ýíäîñïåðìå. Ïðè íà- áóõàíèè ñåìÿí óäåëüíàÿ àêòèâíîñòü ÃÑ çàðîäûøåé ðåçêî âîçðàñòàëà ê 24 ÷ è äàëüøå ïî÷òè íå èçìåíÿëàñü, ÷òî õàðàêòåðíî äëÿ ôåðìåíòà, èãðàþùåãî ïåðâî- ñòåïåííóþ ðîëü â ïåðèîä ïåðåñòðîéêè ìåòàáîëèçìà.  ýíäîñïåðìå àêòèâíîñòü ÃÑ ïëàâíî ïîâûøàëàñü âïëîòü äî 72 ÷ íàáóõàíèÿ, íî ê ýòîìó âðåìåíè îñòàâà- ëàñü â 1,5 ðàçà íèæå àêòèâíîñòè ÃÑ â çàðîäûøàõ. Óäåëüíàÿ àêòèâíîñòü ÃÄà çà- ðîäûøà âñåãäà â 2—3 ðàçà ïðåâûøàëà àêòèâíîñòü ýíäîñïåðìà — çàïàñàþùåé ÷à- ñòè çåðíà, ãäå ìåòàáîëè÷åñêèå ïðîöåññû ïðîõîäÿò ñ ìåíüøåé ñêîðîñòüþ. Ñëåäîâàòåëüíî, ïðè íàáóõàíèè è íà ðàííèõ ñòàäèÿõ ïðîðàñòàíèÿ çåðíà òðèòèêà- ëå àêòèâíîñòü ôåðìåíòîâ îáìåíà ãëóòàìèíà ñîñðåäîòî÷åíà ãëàâíûì îáðàçîì â çàðîäûøå çåðíà. Âûÿâëåíà çàâèñèìîñòü àêòèâíîñòè ôåðìåíòîâ â òêàíÿõ îò âðå- ìåíè íàáóõàíèÿ çåðíà è èññëåäóåìîé åãî ÷àñòè. ‘ëÓ»åâûå ñëîâà: Triticosecale Wittm. & A. Camus, çàðîäûø, ýíäîñïåðì, ïðîðàñòà- íèå, ãëóòàìèíàçà, ãëóòàìàòäåãèäðîãåíàçà, ãëóòàìèíñèíòåòàçà. Êóëüòóðà òðèòèêàëå (ãèáðèä ïøåíèöû è ðæè) çàâîåâûâàåò âñå áîëüøåå ïðèçíàíèå âî ìíîãèõ ñòðàíàõ êàê ïîòåíöèàëüíûé èñòî÷íèê óâåëè÷åíèÿ ïðîèçâîäñòâà ïðîäîâîëüñòâåííîãî è ôóðàæíîãî çåðíà. Îñîáàÿ öåííîñòü áåëêà òðèòèêàëå çàêëþ÷àåòñÿ â âûñîêîì ñîäåðæàíèè â íåì ëèçèíà (íà 15—30 % áîëüøå, ÷åì ó ïøåíèöû), ñáàëàíñèðîâàííîñòè àìèíîêèñëîòíî- ãî ñîñòàâà, áëèçêîé ê èäåàëüíîé, è ìåíüøåì, ÷åì ó äðóãèõ êóëüòóð, ñî- äåðæàíèè àíòèïèòàòåëüíûõ âåùåñòâ [6]. Íà ñîâðåìåííîì ýòàïå òðèòèêà- ëå ìîæíî ñ÷èòàòü ïåðñïåêòèâíîé êîììåð÷åñêîé çåðíîâîé êóëüòóðîé, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóþò ðåãóëÿðíî ïðîâîäèìûå ìåæäóíàðîäíûå êîíãðåññû.  òî æå âðåìÿ áèîõèìèÿ çåðíà òðèòèêàëå èçó÷åíà êðàéíå ìàëî, îñîáåí- íî ýòî êàñàåòñÿ ïðîöåññà ïðîðàñòàíèÿ [1, 3, 24]. Íà ðàííèõ ýòàïàõ ïðîðàñòàíèÿ ñåìÿí çàðîäûø (çàðîäûøåâàÿ îñü) ðàçâèâàåòñÿ çà ñ÷åò ãåòåðîòðîôíîãî ïèòàíèÿ ìåòàáîëèòàìè, îáðàçóþùè- ìèñÿ â ïðîöåññå ìîáèëèçàöèè îñíîâíûõ çàïàñíûõ âåùåñòâ ñåìåíè, êî- òîðûå ãèäðîëèçóþòñÿ ïîä äåéñòâèåì îïðåäåëåííûõ ôåðìåíòîâ. Îñîáûé © Ë.Â. ×ÓÌÈÊÈÍÀ, Ë.È. ÀÐÀÁÎÂÀ, Â.Â. ÊÎËÏÀÊÎÂÀ, À.Ô. ÒÎÏÓÍÎÂ, 2013 390 èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò èçó÷åíèå àêòèâíîñòè êëþ÷åâûõ ôåðìåíòîâ ìåòàáî- ëèçìà ãëóòàìèíà è ãëóòàìèíîâîé êèñëîòû â ïðîöåññå ïðîðàñòàíèÿ, òàê êàê çàðîäûø íà ðàííèõ ýòàïàõ ïîëó÷àåò α-àìèííûé àçîò â âèäå ãëóòàìè- íîâîé êèñëîòû è íåîðãàíè÷åñêèé àçîò â âèäå àììîíèÿ, êîòîðûé èñïîëü- çóåòñÿ äëÿ ñèíòåçà de novo áèîëîãè÷åñêèõ ìîëåêóë.  ñîñòàâå çàïàñíûõ áåëêîâ ýíäîñïåðìà çëàêîâûõ ðàñòåíèé, íàïðè- ìåð ïøåíèöû, ñîäåðæèòñÿ äî 45 % îñòàòêîâ ãëóòàìèíîâîé êèñëîòû [4], êîòîðûå íà 85 % àìèäèðîâàíû, ïîýòîìó ïðè ïðîòåîëèçå âûñâîáîæäàåò- ñÿ ãëóòàìèí. Êàê è ãäå ãëóòàìèí ïðåâðàùàåòñÿ â ãëóòàìèíîâóþ êèñëîòó ïîêà íåèçâåñòíî. Ýòî âîçìîæíî ïîä äåéñòâèåì ãëóòàìèíàçû (ÊÔ 3.5.1.2), êàòàëèçèðóþùåé ãèäðîëèç ãëóòàìèíà äî L-ãëóòàìèíîâîé êèñëî- òû è NH3. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ãëóòàìèíàçà âûñøèõ ðàñòåíèé èçó÷åíà ìàëî, â òî âðåìÿ êàê î ãëóòàìèíàçå ó æèâîòíûõ, áàêòåðèé è äðóãèõ ìè- êðîîðãàíèçìîâ ñâåäåíèé äîñòàòî÷íî ìíîãî [12]. Êëþ÷åâûå ïîçèöèè ïðè ïåðâè÷íîé àññèìèëÿöèè è ðåàññèìèëÿöèè àììîíèÿ çàíèìàþò ãëóòàìèíñèíòåòàçà (ÃÑ, ÊÔ 6.3.1.2), êàòàëèçèðóþùàÿ ñèíòåç ãëóòàìèíà èç ãëóòàìàòà è àììèàêà, è ãëóòàìàòäåãèäðîãåíàçà ñ ÍÀÄÍ â êà÷åñòâå êîôåðìåíòà (ÃÄÃ, ÊÔ 1.4.1.2 + 1.4.1.3), êàòàëèçèðóþ- ùàÿ ñèíòåç ãëóòàìàòà èç 2-îêñîãëóòàðàòà è NH3.  ïðîöåññå ïåðâè÷íîé àññèìèëÿöèè ñâÿçûâàåòñÿ àììîíèé, ïîñòóïèâøèé èç îêðóæàþùåé ñðå- äû èëè îáðàçîâàâøèéñÿ â ðåçóëüòàòå ñèìáèîòè÷åñêîé àçîòôèêñàöèè, à òàêæå ïðè âîññòàíîâëåíèè íèòðàòà. Ïðè ðåàññèìèëÿöèè ñâÿçûâàåòñÿ àì- ìîíèé, îáðàçîâàâøèéñÿ ëèáî ïðè ãèäðîëèçå çàïàñíûõ áåëêîâ âî âðåìÿ ïðîðàñòàíèÿ ñåìÿí è ñîïðîâîæäàþùåì åãî ïðîöåññå äåçàìèíèðîâàíèÿ àìèíîêèñëîò, ëèáî ïðè ðàñïàäå áåëêîâ â ñòàðåþùèõ âåãåòàòèâíûõ îðãà- íàõ ðàñòåíèÿ è ïåðåäâèæåíèè òðàíñïîðòíûõ ôîðì àçîòà ê ôîðìèðóþ- ùèìñÿ ñåìåíàì. Îñîáûé èíòåðåñ ê ÃÑ âûçâàí òàêæå èìåþùèìèñÿ ñâå- äåíèÿìè î åå âçàèìîñâÿçè ñ ýôôåêòèâíîñòüþ òàêèõ âàæíûõ ôèçèîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, êàê ïðîðàñòàíèå ñåìÿí è ôîðìèðîâàíèå óðîæàÿ [16]. ÃÄà ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç íàèáîëåå øèðîêî ðàñïðîñòðàíåííûõ ôåð- ìåíòîâ â ìèðå æèâûõ ñóùåñòâ. Îí êàòàëèçèðóåò îáðàòèìóþ ðåàêöèþ ñâÿçûâàíèÿ àììîíèÿ è 2-îêñîãëóòàðàòà ñ îáðàçîâàíèåì ãëóòàìàòà. Ñâîé- ñòâà ÃÄà ïîäðîáíî èçó÷åíû â ïðîðîñòêàõ è âåãåòàòèâíûõ îðãàíàõ ðàñòå- íèé, à ñâåäåíèé î ñâîéñòâàõ ÃÄà â ïðîöåññå ïðîðàñòàíèÿ çåðíà íåäîñòà- òî÷íî.  ñâÿçè ñ ýòèì èçó÷åíèå äèíàìèêè àêòèâíîñòè ÃÄà â çàðîäûøå è ýíäîñïåðìå ñåìÿí òðèòèêàëå â ïåðèîä íàáóõàíèÿ è ïðîðàñòàíèÿ äàñò äîïîëíèòåëüíóþ èíôîðìàöèþ î ìåõàíèçìàõ àêòèâàöèè ÃÄà íà ðàííèõ ýòàïàõ ïðîðàñòàíèÿ çåðíà. Öåëü íàøåé ðàáîòû ñîñòîÿëà â èçó÷åíèè èçìåíåíèé àêòèâíîñòè êëþ÷åâûõ ôåðìåíòîâ ìåòàáîëèçìà ãëóòàìèíà, ãëóòàìèíîâîé êèñëîòû â ïðîöåññå ïðîðàñòàíèÿ çåðíà òðèòèêàëå — ãëóòàìèíàçû, ãëóòàìèíñèíòå- òàçû, ãëóòàìàòäåãèäðîãåíàçû. Ìåòîäèêà Îáúåêòîì èññëåäîâàíèé áûëè ñåìåíà òðèòèêàëå (Triticosecale Wittm. & A. Camus) (ãèáðèä ðæè è ïøåíèöû) ñîðòà Ãåðìåñ îòå÷åñòâåííîé ñåëåê- öèè, ñîçäàííîãî â Ìîñêîâñêîì ÍÈÈ ñåëüñêîãî õîçÿéñòâà «Íåì÷èíîâêà» Ðîññåëüõîçàêàäåìèè, êîòîðûå õðàíèëèñü ïðè 10—12 °Ñ â òå÷åíèå ãîäà ïî- ñëå ñáîðà óðîæàÿ.  ýêñïåðèìåíòàõ èñïîëüçîâàëè âîçäóøíî-ñóõèå ñåìåíà, ïîâåðõíîñòíî ñòåðèëèçîâàííûå ñëàáûì ðàñòâîðîì ïåðìàíãàíàòà êàëèÿ â 391 ÀÊÒÈÂÍÎÑÒÜ ÔÅÐÌÅÍÒΠÎÁÌÅÍÀ ÃËÓÒÀÌÈÍÀ ISSN 2308-7099. Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé è ãåíåòèêà. 2013. Ò. 45. ¹ 5 òå÷åíèå 2 ìèí ïðè èíòåíñèâíîì ïåðåìåøèâàíèè ñ ïîñëåäóþùèì îïîëà- ñêèâàíèåì áèäèñòèëëèðîâàííîé âîäîé è îáñóøèâàíèåì ôèëüòðîâàëüíîé áóìàãîé. Ïðåäâàðèòåëüíî îïðåäåëÿëè îïòèìàëüíóþ òåìïåðàòóðó ïðîðàñ- òàíèÿ è èçìåíåíèå ìàññû ñûðîãî âåùåñòâà ñåìÿí â ïðîöåññå íàáóõàíèÿ è íà÷àëå ðîñòà. Äëÿ ïðîâåäåíèÿ àíàëèçîâ áðàëè öåëûå çåðíà, çàðîäûøè è ýíäîñïåðì, êîòîðûå ðàçäåëÿëè âðó÷íóþ. Îäèíàêîâûå ïî ðàçìåðó ñåìå- íà ïðîðàùèâàëè ïðè îïòèìàëüíîé òåìïåðàòóðå (21 °Ñ) â òåðìîñòàòå â òå- ÷åíèå 72 ÷, ïðîáû äëÿ àíàëèçà îòáèðàëè ÷åðåç 12, 18, 24, 48 è 72 ÷ [1]. Áåñêëåòî÷íûé ýêñòðàêò ïîëó÷àëè ïî ñõåìå, îïèñàííîé â ðàáîòàõ [8, 11]. Äëÿ ýòîãî ñ öåëüþ îïðåäåëåíèÿ ôåðìåíòàòèâíîé àêòèâíîñòè îá- ðàçöû îïûòíîãî ìàòåðèàëà — öåëûõ ñåìÿí è îòäåëåííûõ îò íèõ çàðîäû- øåé è ýíäîñïåðìà — çàìîðàæèâàëè â æèäêîì àçîòå, ðàçìàëûâàëè â êî- ôåìîëêå è ýêñòðàãèðîâàëè áåëêè â òå÷åíèå 1 ÷ ïðè 4 °Ñ òðåìÿ îáúåìàìè 5 ìÌ òÍèñ-ÍÑl-áóôåðà (ðÍ 7,2), ñîäåðæàùåãî 2 ìÌ ÝÄÒÀ, 2 ìÌ MgSO4, 2 ìÌ 2-ìåðêàïòîýòàíîëà. Ïîëó÷åííûé ýêñòðàêò ôèëüò- ðîâàëè ÷åðåç 4 ñëîÿ ìàðëè, çàòåì öåíòðèôóãèðîâàëè â òå÷åíèå 30 ìèí ïðè 18 000 g. Íàäîñàäî÷íóþ æèäêîñòü èñïîëüçîâàëè â êà÷åñòâå áåñêëå- òî÷íîãî ôåðìåíòíîãî ïðåïàðàòà. Àêòèâíîñòü ÃÑ îïðåäåëÿëè ïî ìåòîäó Øàïèðî è Ñòåäìàíà [22] â òðàíñôåðàçíîé ðåàêöèè ïî êîëè÷åñòâó îáðàçîâàâøåãîñÿ ãëóòàìèëãèäðîê- ñàìàòà.  êà÷åñòâå åäèíèöû àêòèâíîñòè (Å) ïðèíèìàëè êîëè÷åñòâî ôåð- ìåíòà, êàòàëèçèðóþùåãî îáðàçîâàíèå 1 ìêìîëü L-γ-ãëóòàìèëãèäðîêñà- ìîâîé êèñëîòû (γ-ÃÃÊ) çà 1 ìèí; óäåëüíóþ àêòèâíîñòü âûðàæàëè êàê ÷èñëî åäèíèö àêòèâíîñòè íà 1 ìã áåëêà. Àêòèâíîñòü ÃÄà íàõîäèëè ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêèì ìåòîäîì [8] ïî èçìåíåíèþ îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè ïðè 340 íì è 25 °Ñ â ðåàêöèè àìè- íèðîâàíèÿ 2-îêñîãëóòàðàòà ñ ÍÀÄÍ â êà÷åñòâå êîôàêòîðà. Âûðàæàëè åå êîëè÷åñòâîì ìèêðîìîëåé íà 1 ìã áåëêà çà 1 ìèí. Àêòèâíîñòü ãëóòàìèíàçû óñòàíàâëèâàëè ïî êîëè÷åñòâó îáðàçóþ- ùèõñÿ ïðè ôåðìåíòàòèâíîì ãèäðîëèçå L-ãëóòàìèíà ïðîäóêòîâ ðåàê- öèè — L-ãëóòàìàòà è NH3 [7].  êà÷åñòâå åäèíèöû àêòèâíîñòè (Å) ïðè- íèìàëè êîëè÷åñòâî ôåðìåíòà, êàòàëèçèðóþùåãî îáðàçîâàíèå 1 ìêìîëü ïðîäóêòà çà 1 ìèí. NH3 êàê ïðîäóêò ðåàêöèè îïðåäåëÿëè ìèêðîäèôôóçèîííûì ìåòî- äîì ñ ðåàêòèâîì Íåññëåðà, êàê îïèñàíî â ðàáîòå [5]. Ñîäåðæàíèå àììè- àêà âûðàæàëè â ìèêðîãðàììàõ íà 1 ìë ýêñòðàêòà. Ñîäåðæàíèå áåëêà íàõîäèëè ïî ìåòîäó Áðåìõîëëà [10]. Ñîäåðæàíèå îáùåãî êîëè÷åñòâà è îòäåëüíûõ ñâîáîäíûõ àìèíîêèñ- ëîò èçìåðÿëè íà àâòîìàòè÷åñêîì àíàëèçàòîðå àìèíîêèñëîò Liquimat III (Ãåðìàíèÿ) ñ ðàçäåëåíèåì â öèòðàòíî-ëèòèåâîì áóôåðå ïðè ÷åòûðåõñòó- ïåí÷àòîì ãðàäèåíòå ðÍ è òåìïåðàòóðå êîëîíêè îò 26 äî 67 °Ñ. Àìèíî- êèñëîòû ýêñòðàãèðîâàëè òðèæäû ãîðÿ÷èì ýòàíîëîì (85 °Ñ), óïàðèâàëè íà êèïÿùåé âîäÿíîé áàíå è ðàñòâîðÿëè â öèòðàòíî-ëèòèåâîì áóôåðå (ðÍ 2,2) äëÿ âíåñåíèÿ â êîëîíêó; îáúåì âíîñèìîé ïðîáû — 25 ìêë. Âñå îïûòû ïðîâîäèëèñü â òðåõ ïîâòîðíîñòÿõ, ñðåäíåêâàäðàòè÷íûå ïîãðåøíîñòè ñîñòàâëÿëè 5 %. Ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèå  íàøåé ïðåäûäóùåé ðàáîòå [1] áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî èñòî÷íèêîì ñî- åäèíåíèé àçîòà äëÿ ìåòàáîëè÷åñêèõ ïîòðåáíîñòåé êëåòîê çàðîäûøà â õî- äå íà÷àëüíûõ ñòàäèé ïðîðàñòàíèÿ ìîãóò ñëóæèòü åãî ñîáñòâåííûå ðàñ- òâîðèìûå áåëêè, âûïîëíÿþùèå ôóíêöèþ çàïàñíûõ âåùåñòâ. Äåñòðóêöèÿ 392 Ë.Â. ×ÓÌÈÊÈÍÀ, Ë.È. ÀÐÀÁÎÂÀ, Â.Â. ÊÎËÏÀÊÎÂÀ, À.Ô. ÒÎÏÓÍΠISSN 2308-7099. Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé è ãåíåòèêà. 2013. Ò. 45. ¹ 5 ïîñëåäíèõ ñîçäàåò ôîíä íèçêîìîëåêóëÿðíûõ àçîòñîäåðæàùèõ ñîåäèíå- íèé — àìèíîêèñëîò è àììèàêà, ÿâëÿþùèõñÿ ñòðîèòåëüíûì ìàòåðèàëîì äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ïðîòåêàíèÿ ìåòàáîëèçìà, õàðàêòåðíîãî äëÿ ïåðåõîäíî- ãî ïåðèîäà îò ñîñòîÿíèÿ ïîêîÿ ê ïðîðàñòàíèþ, èíòåíñèâíîìó ðîñòó è ðàçâèòèþ, ÷òî â êîíå÷íîì ñ÷åòå ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ ðàñòåíèÿ ñ ïðèñóùèì åìó àâòîòðîôíûì ïèòàíèåì.  òàáëèöå ïðèâåäåíû äàííûå îá èçìåíåíèè ñîäåðæàíèÿ îáùåãî ðàñ- òâîðèìîãî áåëêà è àììèàêà â ïðîðàñòàþùåì çåðíå òðèòèêàëå. Êàê è íà ðàííèõ ñòàäèÿõ ïðîðàñòàíèÿ ñåìÿí ïøåíèöû, â ñåìåíàõ òðèòèêàëå ñíè- æàåòñÿ êîëè÷åñòâî ðàñòâîðèìîãî áåëêà â ðåçóëüòàòå ïðîòåîëèçà çàïàñíûõ áåëêîâ ïîä äåéñòâèåì ïðîòåèíàç è ïåïòèäàç, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î åãî äåãðàäàöèè [1]. Îáðàçóþùèåñÿ àìèíîêèñëîòû è àìèäû ìîãóò ïðîõîäèòü ñêâîçü ùèòîê èç ýíäîñïåðìà â çàðîäûøåâóþ ÷àñòü ïðîðàñòàþùåãî ñåìå- íè è èñïîëüçîâàòüñÿ â ñèíòåçå áåëêîâ, â òîì ÷èñëå ôåðìåíòîâ de nîvî. Êîëè÷åñòâî àììèàêà â èññëåäîâàííûå ñðîêè ïðîðàñòàíèÿ (ñì. òàá- ëèöó) ïîääåðæèâàëîñü íà äîñòàòî÷íîì óðîâíå äëÿ îáåñïå÷åíèÿ èíòåí- ñèâíî ïðîòåêàþùèõ ïðîöåññîâ ñèíòåçà àçîòñîäåðæàùèõ ìåòàáîëèòîâ ôîðìèðóþùåãîñÿ ðàñòåíèÿ. Ñ ýòèì, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíî ïîâûøåíèå ñîäåðæàíèÿ àììèàêà â öåëîì çåðíå è ýíäîñïåðìå. Êðîìå òîãî, óâåëè÷å- íèå åãî ñîäåðæàíèÿ ìîæåò áûòü îáóñëîâëåíî äåçàìèíèðîâàíèåì ãëóòà- ìèíà êàê ñâîáîäíîãî, òàê è âûñâîáîæäàþùåãîñÿ â ïðîöåññå ïðîòåîëèçà, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóþò äàííûå, ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ. 1. Èç íèõ âèäíî, ÷òî ñîäåðæàíèå ãëóòàìèíà ñíèæàåòñÿ, à ãëóòàìèíîâîé êèñëîòû ïîâûøà- åòñÿ. Ïðîöåññ ïðîèñõîäèò êàê ïîä äåéñòâèåì ãëóòàìèíàçû, òàê è â ðå- çóëüòàòå êèñëîòíîãî ãèäðîëèçà àìèäíûõ ãðóïï àñïàðàãèíà è ãëóòàìèíà, ñîäåðæàùèõñÿ â çàïàñíûõ áåëêàõ. Èõ ãèäðîëèç îáóñëîâëåí òåì, ÷òî â ñå- ìåíàõ ïðè èõ ïðîðàñòàíèè ðÍ ñìåùàåòñÿ îò 7 äî 5 âñëåäñòâèå âûñâîáîæ- äåíèÿ ìàëàòà èç àëåéðîíîâîãî ñëîÿ [13]. Èçâåñòíî, ÷òî ãëóòàìèí íåñòà- áèëåí â êèñëîé ñðåäå, õîòÿ â îïûòàõ in vitro ïðè îïðåäåëåíèè ãëóòàìèíàçíîé àêòèâíîñòè ïðè ðÍ 4,7 îí íå ãèäðîëèçîâàëñÿ, ïî êðàéíåé ìåðå â òå÷åíèå 30 ìèí.  çàðîäûøàõ â îòëè÷èå îò ýíäîñïåðìà ñîäåðæàíèå àììèàêà óìåíü- øàëîñü (ñì. òàáëèöó), ÷òî ñâÿçàíî ñ âûñîêîé àêòèâíîñòüþ ÃÑ. Èç îáðà- çóþùåãîñÿ de novo ãëóòàìèíà ñèíòåçèðóþòñÿ âàæíåéøèå ìåòàáîëèòû, íåîáõîäèìûå äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ âåãåòàòèâíûõ îðãàíîâ ðàñòåíèÿ. 393 ÀÊÒÈÂÍÎÑÒÜ ÔÅÐÌÅÍÒΠÎÁÌÅÍÀ ÃËÓÒÀÌÈÍÀ ISSN 2308-7099. Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé è ãåíåòèêà. 2013. Ò. 45. ¹ 5 ◊çìåíåíèå ñîäåÍ≥àíè… ÍàñòâîÍèìîãî áåëêà, àììèàêà è óäåëüíîé àêòèâíîñòè ãëóòàìèíàçû â öåëîì çåÍíå, çàÍîäû¥àõ è ÏíäîñïåÍìå ïÍîÍàñòàÓùèõ ñåì…í òÍèòèêàëå Áåëîê, ìã/ìë ýêñòðàêòà Àììèàê, ìêã/ìë ýêñòðàêòà Àêòèâíîñòü ãëóòàìèíàçû, 10-3 Å/ìã áåëêàÂðåìÿ ïðîðàñ- òàíèÿ, ÷ Öåëîå çåðíî Öåëîå çåðíî Çàðî- äûø Ýíäî- ñïåðì Öåëîå çåðíî Çàðî- äûø Ýíäî- ñïåðì 0 5,7±0,2 12,0±0,6 22,0±0,7 12,4±0,5 30±2 30±3 20±2 6 4,3±0,2 18,4±0,7 12,8±0,5 16,0±0,8 40±1 30±1 10±0,5 12 4,1±0,1 14,8±0,6 10,4±0,4 19,2±0,3 60±3 40±1 20±1 18 4,0±0,2 15,6±0,5 9,6±0,5 21,2±0,4 80±2 50±3 20±3 24 3,2±0,1 21,2±0,8 8,8±0,4 25,2±1,1 110±5 70±5 30±2 48 1,7±0,1 22,4±0,6 8,2±0,4 34,0±1,1 120±7 100±7 50±4 72 1,2±0,1 24,8±0,6 8,0±0,3 27,2±1,3 110±7 140±5 60±3 Àêòèâíîñòü ãëóòàìèíàçû. Èç äàííûõ òàáëèöû âèäíî, ÷òî àêòèâíîñòü ãëóòàìèíàçû ñåìÿí ïî ìåðå èõ ïðîðàñòàíèÿ çíà÷èòåëüíî ïîâûøàëàñü. Óâåëè÷åíèå êîëè÷åñòâà ôåðìåíòíîãî ýêñòðàêòà â óñëîâèÿõ îïûòà íå ñíè- æàëî åå, ÷òî óêàçûâàåò íà îòñóòñòâèå â íåì èíãèáèòîðîâ. Îïòèìàëüíûå çíà÷åíèÿ ðÍ (7,6—7,8) áëèçêè ê òàêîâûì, ïîêàçàííûì ðàíåå äëÿ ëþïè- íà [7], íî îòëè÷àþòñÿ îò îïòèìàëüíûõ ðÍ ãëóòàìèíàç E. coli [19].  ëèñòüÿõ 10-ñóòî÷íûõ ïðîðîñòêîâ òðèòèêàëå, êàê è ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû [8], àêòèâíîñòü ãëóòàìèíàçû è ñîäåðæàíèå àììèàêà íèæå, ÷åì â ïðîðàñòàþùåì öåëîì çåðíå. Î÷åâèäíî, òàêîå ñíèæåíèå õàðàêòåðíî äëÿ àâòîòðîôíîãî ìåòàáîëèçìà ðàçâèâàþùåãîñÿ ðàñòåíèÿ. Âîçìîæíî, ÷òî àê- òèâíîñòü ãëóòàìèíàçû ðåãóëèðóåòñÿ ïî ïðèíöèïó èíäóêöèÿ (â ïðîöåññå ãåòåðîòðîôíîãî ïèòàíèÿ ïðîðàñòàþùåãî çàðîäûøà) — ðåïðåññèÿ (ïðè ïîëíîì ïåðåõîäå íà àâòîòðîôíîå îáåñïå÷åíèå ðîñòà) åå ñèíòåçà. Àêòèâíîñòü ãëóòàìèíñèíòåòàçû. ÃÑ ÿâëÿåòñÿ ãëàâíûì ôåðìåíòîì ïåðâè÷íîé àññèìèëÿöèè àììîíèÿ â ïðîöåññå óñâîåíèÿ ðàñòåíèÿìè íå- îðãàíè÷åñêîãî àçîòà. Ðàíåå áûëî ïîêàçàíî, ÷òî â ñåìåíàõ ïøåíèöû — îäíîãî èç ðîäèòåëåé òðèòèêàëå — ñîäåðæèòñÿ òîëüêî îäèí èçîôåðìåíò ÃÑ, ëîêàëèçîâàííûé èñêëþ÷èòåëüíî â çàðîäûøå, â òî âðåìÿ êàê â ëèñ- òüÿõ íàéäåíû äâà èçîôåðìåíòà, êàê ó áîëüøèíñòâà ðàñòåíèé [15].  ñóõèõ ñåìåíàõ òðèòèêàëå ÃÑ àêòèâíàÿ êàê â çàðîäûøå, òàê è â ýí- äîñïåðìå, ïðè÷åì â çàðîäûøàõ åå ïî÷òè â 3 ðàçà áîëüøå, ÷åì â ýíäî- 394 Ë.Â. ×ÓÌÈÊÈÍÀ, Ë.È. ÀÐÀÁÎÂÀ, Â.Â. ÊÎËÏÀÊÎÂÀ, À.Ô. ÒÎÏÓÍΠISSN 2308-7099. Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé è ãåíåòèêà. 2013. Ò. 45. ¹ 5 Ðèñ. 1. Ñîäåðæàíèå îòäåëüíûõ ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò â çàðîäûøàõ (à), ýíäîñïåðìå (á) è öåëûõ ïðîðàñòàþùèõ ñåìåíàõ (â), % îáùåãî êîëè÷åñòâà èç 1 ã îïûòíîãî ìàòåðèàëà ñïåðìå (äî 18 ÷ íàáóõàíèÿ) (ðèñ. 2, à). Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî â ïðîöåñ- ñå ïðîðàñòàíèÿ óäåëüíàÿ àêòèâíîñòü ÃÑ çàðîäûøåé ðåçêî ïîâûøàëàñü ê 24 ÷ íàáóõàíèÿ, ò.å. êî âðåìåíè íà÷àëà ðîñòà çàðîäûøåâîãî êîðíÿ, çàòåì ïî÷òè íå èçìåíÿëàñü.  ýíäîñïåðìå îíà âîçðàñòàëà ïëàâíî âïëîòü äî 72 ÷ íàáóõàíèÿ, íî ê ýòîìó âðåìåíè (ê 72 ÷) áûëà â 1,5 ðàçà íèæå àêòèâíîñ- òè ÃÑ â çàðîäûøàõ. Ïîäîáíîå ïîâûøåíèå àêòèâíîñòè ÃÑ íàáëþäàëîñü â íàáóõàþùèõ ñåìåíàõ ïøåíèöû [8] è êóêóðóçû [16]. Âñå ýòî ñâèäåòåëü- ñòâóåò î òîì, ÷òî äëÿ ðàííèõ ñòàäèé ïðîðàñòàíèÿ ñåìÿí õàðàêòåðåí ïå- ðèîä èíòåíñèâíîé ìåòàáîëè÷åñêîé àêòèâíîñòè âñëåäñòâèå ðåàññèìèëÿ- öèè àììîíèÿ, âûäåëÿþùåãîñÿ ïðè ãèäðîëèçå çàïàñíûõ áåëêîâ. Èç îáðàçóþùåãîñÿ ïîä äåéñòâèåì ÃÑ àìèäíîãî è àìèííîãî àçîòà ãëóòàìèíà ñèíòåçèðóþòñÿ ìíîãèå ìåòàáîëè÷åñêè âàæíûå àçîòñîäåðæà- ùèå ñîåäèíåíèÿ ðàñòèòåëüíîé êëåòêè [2, 18], à îáðàçóþùàÿñÿ èç íåãî ãëóòàìèíîâàÿ êèñëîòà, êàê îòìå÷àëîñü âûøå, ÿâëÿåòñÿ åäèíñòâåííûì èñòî÷íèêîì àëüôà-àìèííîãî àçîòà äëÿ ñèíòåçà àìèíîêèñëîò. Ðàñïàä ïî- ñòóïàþùåãî â çàðîäûø ãëóòàìèíà è åãî ðåñèíòåç ìîãóò óêàçûâàòü íà ôóíêöèîíèðîâàíèå òàê íàçûâàåìîãî ãëóòàìèíîâîãî öèêëà, êîòîðûé âïåðâûå áûë îáíàðóæåí ó Neurospora crassa [18]. Íåäàâíèå ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé, ïîëó÷åí- íûå íà òðàíñãåííûõ ðàñ- òåíèÿõ, äàþò îñíîâàíèå ïðåäïîëàãàòü, ÷òî èçìåíå- íèÿ ýêñïðåññèè ÃÑ ñïî- ñîáíû óñêîðÿòü ðàçâèòèå ðàñòåíèé. Âèíêåíò è ñî- àâò. [23] îáíàðóæèëè, ÷òî òðàíñãåííûå ðàñòåíèÿ Lotus corniculatus L., ñî- äåðæàùèå âñòðîåííûé ãåí ÃÑ1 ñîè, ðàçâèâàþòñÿ áû- ñòðåå è öâåòóò ðàíüøå, ÷åì îáû÷íûå. Êðîìå ó÷à- ñòèÿ ÃÑ â óñêîðåííîì ðàçâèòèè îáíàðóæåíà åå êîððåëÿöèÿ ñ ýôôåêòèâ- íîñòüþ ïðîðàñòàíèÿ ñå- ìÿí. Íàïðèìåð, âàæíàÿ ðîëü ÃÑ â ýòîì ïðîöåññå ó êóêóðóçû ïîäòâåðæäåíà ñîâïàäåíèåì QTLs (ëîêó- ñîâ êîëè÷åñòâåííûõ ïðè- çíàêîâ) äëÿ ýôôåêòèâíîñ- òè ïðîðàñòàíèÿ ñ ãåíàìè, êîäèðóþùèìè ÃÑ1 [16].  ðåçóëüòàòå ðàçâèòèÿ ãåííîé èíæåíåðèè, ïîëó- ÷åíèÿ ìóòàíòíûõ è òðàíñ- ãåííûõ ðàñòåíèé óñòàíîâ- ëåíà âçàèìîñâÿçü ìåæäó ÃÑ è ýôôåêòèâíîñòüþ òà- 395 ÀÊÒÈÂÍÎÑÒÜ ÔÅÐÌÅÍÒΠÎÁÌÅÍÀ ÃËÓÒÀÌÈÍÀ ISSN 2308-7099. Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé è ãåíåòèêà. 2013. Ò. 45. ¹ 5 Ðèñ. 2. Èçìåíåíèå àêòèâíîñòè ãëóòàìèíñèíòåòàçû (à) è ãëóòàìàòäåãèäðîãåíàçû (á) â öåëîì çåðíå (1), çàðî- äûøå (2) è ýíäîñïåðìå (3) ïðè ïðîðàñòàíèè à êèõ âàæíûõ ôèçèîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, êàê ïðîðàñòàíèå ñåìÿí, ôîð- ìèðîâàíèå óðîæàÿ. Àêòèâíîñòü ãëóòàìàòäåãèäðîãåíàçû. ÃÄà ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ñàìûõ ðàñïðîñòðàíåííûõ ôåðìåíòîâ, à ïîÿâèâøèåñÿ â ïîñëåäíèå ãîäû äàííûå ñâèäåòåëüñòâóþò î åãî âàæíîé ðîëè â ðàñòèòåëüíîì ìåòàáîëèçìå. Ñ ìî- ìåíòà ïðèçíàíèÿ ÃÑ/ÃÎÃÀÒ-öèêëà êàê îñíîâíîãî ïóòè àññèìèëÿöèè àçîòà ó âûñøèõ ðàñòåíèé â ëèòåðàòóðå ñëîæèëèñü äâå òî÷êè çðåíèÿ î âîçìîæíîé ðîëè ÃÄà â ðàñòèòåëüíîì ìåòàáîëèçìå. Ñîãëàñíî ïåðâîé, ÃÄà ìîæåò ýôôåêòèâíî îñóùåñòâëÿòü ïåðâè÷íóþ àññèìèëÿöèþ àììîíèÿ â äîïîëíåíèå ê ÃÑ/ÃÎÃÀÒ-öèêëó, ÷òî îñîáåííî âàæíî ïðè ïîâûøåííûõ êîíöåíòðàöèÿõ àììîíèÿ â ñðåäå èëè ïðè äåéñòâèè íà ðàñòåíèå ñòðåññî- âûõ ôàêòîðîâ. Ñîãëàñíî âòîðîé, ïðåîáëàäàþùåé òî÷êå çðåíèÿ, ÃÄà ôóíêöèîíèðóåò ïðåèìóùåñòâåííî â íàïðàâëåíèè äåçàìèíèðîâàíèÿ ãëó- òàìàòà, â òîì ÷èñëå è â ñòðåññîâûõ óñëîâèÿõ. Çà ïîñëåäíèå ïîëòîðà äå- ñÿòèëåòèÿ íàêîïèëîñü çíà÷èòåëüíîå êîëè÷åñòâî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ â ïîëüçó êàê ïåðâîé [9, 20], òàê è âòîðîé òî÷åê çðåíèÿ [17, 21]. Ïîýòîìó, íåñìîòðÿ íà óáåäèòåëüíûå äîêàçàòåëüñòâà êàòàáîëè÷åñêîé ðî- ëè ÃÄÃ, íåëüçÿ óòâåðæäàòü, ÷òî åå ðîëü â ðàñòèòåëüíîì ìåòàáîëèçìå îã- ðàíè÷èâàåòñÿ òîëüêî ýòèì. Âåðîÿòíåå âñåãî ôóíêöèÿ ÃÄà çàêëþ÷àåòñÿ â ïîääåðæàíèè Ñ/N-áàëàíñà ðàñòåíèé [17, 21]. Ïðè ýòîì íàïðàâëåííîñòü êàòàëèçèðóåìîé ÃÄà ðåàêöèè èçìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò ñòàäèè ðàç- âèòèÿ ðàñòåíèÿ, èññëåäóåìîé ÷àñòè çåðíà, ïåðèîäà ñóòî÷íîãî öèêëà è âíåøíèõ óñëîâèé [8, 14]. Èç ïîëó÷åííûõ íàìè äàííûõ, ïðåäñòàâëåííûõ íà ðèñ. 2, á, âèäíî, ÷òî óäåëüíàÿ àêòèâíîñòü ÃÄà â çàðîäûøàõ â 15—20 ðàç âûøå àêòèâíîñ- òè ÃÑ, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ ãëàâíûì ôåðìåíòîì ïåðâè÷íîé àññèìèëÿöèè àììîíèÿ â ïðîöåññå óñâîåíèÿ ðàñòåíèÿìè íåîðãàíè÷åñêîãî àçîòà. Îäíà- êî õîä çàâèñèìîñòè àêòèâíîñòè ÃÄà îò âðåìåíè íàáóõàíèÿ ïîäîáåí õî- äó êðèâîé äëÿ ÃÑ äî 24 ÷ íàáóõàíèÿ, ò.å. äî ïåðèîäà íà÷àëà óâåëè÷åíèÿ çàðîäûøåâîãî êîðíÿ.  ýíäîñïåðìå óäåëüíàÿ àêòèâíîñòü ÃÄà áûëà â 2— 3 ðàçà íèæå, ÷åì â çàðîäûøå, è ìàëî èçìåíÿëàñü ïîñëå 24 ÷ íàáóõàíèÿ. Èòàê, ìû ýêñïåðèìåíòàëüíî äîêàçàëè, ÷òî äèíàìèêà àêòèâíîñòè ÃÄà ïðè íàáóõàíèè è ïðîðàñòàíèè ñåìÿí òðèòèêàëå çàâèñèò îò ëîêàëè- çàöèè ôåðìåíòà â ñåìåíè. Óäåëüíàÿ àêòèâíîñòü ÃÄà çàðîäûøà âñåãäà âûøå, ÷åì ýíäîñïåðìà, çàïàñàþùåé ÷àñòè çåðíà, ãäå ìåòàáîëè÷åñêèå ïðîöåññû ïðîòåêàþò ñ ìåíüøåé ñêîðîñòüþ. Òàêèì îáðàçîì, íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ìîæíî çà- êëþ÷èòü, ÷òî ïðè íàáóõàíèè è íà ðàííèõ ýòàïàõ ïðîðàñòàíèÿ ñåìåíè òðèòèêàëå àêòèâíîñòü ôåðìåíòîâ îáìåíà ãëóòàìèíà ñîñðåäîòî÷åíà ãëàâ- íûì îáðàçîì â åãî çàðîäûøå. Óäåëüíàÿ àêòèâíîñòü ôåðìåíòîâ çàâèñèò îò âðåìåíè íàáóõàíèÿ çåðíà è îò èññëåäóåìîé åãî ÷àñòè. Âûðàæàåì áëàãîäàðíîñòü êàíäèäàòó áèîëîãè÷åñêèõ íàóê, ñòàðøåìó íàó÷íîìó ñîòðóäíèêó Àëåêñåþ Âëàäèìèðîâè÷ó Ñîôüèíó çà ïîëåçíûå ñî- âåòû ïðè íàïèñàíèè äàííîé ñòàòüè. 1. ΩÍàáîâà ÷.◊., óìèêèíà, ÷.”., fiîïóíîâ Ω.›. Äåéñòâèå òåïëîâîãî øîêà íà ïðîðàñòàíèå è ìîáèëèçàöèþ çàïàñíûõ áåëêîâ çåðíà òðèòèêàëå, ðæè è ïøåíèöû // Âåñòí. Ìè÷ÃÀÓ. — 2011. — ¹ 2, ÷. 1. — Ñ. 81—87. 2. Åâñòèãíååâà Ç.æ. Ãëóòàìèíàçà: ðîëü â àçîòíîì ìåòàáîëèçìå ðàñòåíèé, ðåãóëÿöèÿ è ñòðóêòóðà // 41-å Áàõîâñêîå ÷òåíèå. — Ì.: Íàóêà, 1988. — Ñ. 64. 3. ≠ìàêèíà Ÿ.Ω., ‘Íåòîâè» ”.÷., ÑàõàÍîâà ◊.Ω. Íåêîòîðûå áèîõèìè÷åñêèå îñîáåííîñ- òè çåðíà òðèòèêàëå // Ïðèêë. áèîõèìèÿ è ìèêðîáèîëîãèÿ. — 1976. — Õ²², âûï. 6. — Ñ. 909—913. 4. ‘Íåòîâè» ”.÷. Áèîõèìèÿ çåðíà è õëåáà. — Ì.: Íàóêà, 1991. — 131 ñ. 396 Ë.Â. ×ÓÌÈÊÈÍÀ, Ë.È. ÀÐÀÁÎÂÀ, Â.Â. ÊÎËÏÀÊÎÂÀ, À.Ô. ÒÎÏÓÍΠISSN 2308-7099. Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé è ãåíåòèêà. 2013. Ò. 45. ¹ 5 5. ÷Óáèìîâ ”.◊., ÷üâîâ ÿ.⁄., ‘èÍ¥òåéíå ’.Î. Ìîäèôèêàöèÿ ìèêðîäèôôóçèîííîãî ìåòî- äà îïðåäåëåíèÿ àììèàêà // Ïðèêë. áèîõèìèÿ è ìèêðîáèîëîãèÿ. — 1968. — 4, ¹ 1. — Ñ. 120—121. 6. Ñå»í…ê ÷.‘., Ñóëèìà Ì.æ. Òðèòèêàëå. — Ì.: Êîëîñ, 1984. — 317 ñ. 7. Ñèäåëüíèêîâà ÷.◊. Áèîñèíòåç àñïàðàãèíîâîé è ãëóòàìèíîâîé êèñëîò ó âûñøèõ ðàñòå- íèé: Àâòîðåô. äèñ. … êàíä. áèîë. íàóê. — Ì., 1987. — 24 ñ. 8. Ñîëîâüåâà ÿ.Ω., Ñèäåëüíèêîâà ÷.◊., Æàïî¥íèêîâ æ.÷. è äÍ. Àêòèâíîñòü ôåðìåíòîâ, îò- âåòñòâåííûõ çà ìåòàáîëèçì àçîòà è óãëåðîäà â ïðîðàñòàþùèõ ñåìåíàõ ïøåíèöû // Ïðèêë. áèîõèìèÿ è ìèêðîáèîëîãèÿ. — 1998. — 34, ¹ 2. — Ñ. 189—192. 9. Aubert S., Bligny R., Douce R. et al. Contribution of glutamate dehydrogenase to mitochon- drial glutamate metabolism studied by C and P nuclear magnetic resonance // J. Exp. Bot. — 2000. — 52. — P. 354—367. 10. Bramhall S., Noack N., Wu M., Loewenberg J.R. A simple colorimetric method for determi- nation of protein // Anal. Biochem. — 1969. — 31, N 1—3. — P. 146—148. 11. Cabello P., Haba P., Maldonado J.M. Isoforms of glutamine synthetase in cotyledons, leaves and roots of sunflower plants // J. Plant Physiol. — 1991. — 137, N 3. — P. 378—380. 12. De la Rosa V., Campos-Sandoval J.A., Martin-Rufian M. et al. A novel glutaminase isoform in mammalian tissues // Neurochem. Internat. — 2009. — 55, N 1—3. — P. 76—84. 13. Drozdowicz Y.M., Jones R.L. Hormonal regulation of organic and phosphoric acid release by barley aleurone layers and scutella // Plant Physiol. — 1995. — 108, N 3. — P. 769—776. 14. Foyer Ch.H., Parry M., Noctor G. Markers and signals associated with nitrogen assimilation in higher plants // J. Exp. Bot. — 2003. — 54, N 382. — P. 585—593. 15. Kichey T., Jacques Le Gouis, Sangwan B. et al. Changes in the cellular and subcellular loca- lization of glutamine synthetase and glutamate dehydrogenase during flag leaf senescence in wheat (Triticum aestivum L.) // Plant Cell Physiol. — 2005. — 46, N 6. — P. 964—974. 16. Limami A.M., Rouillon C., Glevarec G. et al. Genetic and physiological analysis of germina- tion efficiency in maize in relation to nitrogen metabolism reveals the importance of cytoso- lic glutamine synthetase // Plant Physiol. — 2002. — 130. — P. 1860—1870. 17. Mamta M.J., Rekha G. Effect of cadmium on HADH-glutamate synthase activities in excised bean leaf segments: Role of glutatione // Indian J. Exp. Biol. — 1998. — 36, N 6. — P. 625— 627. 18. Mora J. Glutamine metabolism and cycling in Neurospora crassa // Microbiol. Rev. — 1990. — 54, N 3. — P. 293—304. 19. Prusiner S. The enzymes of glutamine metabolism // Ed. S. Prusiner, E.R. Stadtman. — New York: Acad. Press, 1973. — P. 293—318. 20. Robinson Sh.A., Stewart G.R., Phillips R. Regulation of glutamate dehydrogenase activity in relation of carbon limitation and protein catabolism in carrot cell suspension cultures // Plant Physiol. —1992. — 98. — P. 1190—1195. 21. Sawhney V., Sheoran I.S., Singh R. Nitrogen fixation, photosynthesis and enzymes of ammo- nia assimilation and ureide biogenesis in nodules of mungbean (Vigna radiata) grown in pre- sence of cadmium // Indian J. Exp. Biol. — 1990. — 28, N 9. — P. 883—886. 22. Shapiro B.S., Stadtman E.R. The regulation of glutamine synthesis in microorganisms // Annu. Rev. Microbiol. — 1970. — 24. — P. 501—522. 23. Vincent R., Fraisier V., Chaillou S. et al. Overexpression of a soybean gene encoding cytosolic glutamine synthetase in shoots of transgenic Lotus corniculatus L. plants triggers changes in ammonium assimilation and plant development // Planta. — 1997. — 201, N 4. — P. 424—433. 24. Weidner S., Lukaszewicz D., Amarowicz R. Significant role for polysomes associated with the cytoskeleton in the control of protein synthesis during germination of triticale caryopses in the presence of abscisic acid // Acta Physiol. Plant. — 2000. — 22, N 2. — P. 185—193. Ïîëó÷åíî 14.01.2013 ÀÊÒÈÂÍIÑÒÜ ÔÅÐÌÅÍÒI ÎÁÌIÍÓ ÃËÓÒÀÌIÍÓ Â ÇÅÐÍI ÒÐÈÒÈÊÀËÅ, ÙÎ ÏÐÎÐÎÑÒÀª ÷.”. óìèêÛíà1, ÷.Ú. ΩÍàáîâà1, ”.”. ‘îëïàêîâà2, O.›. fiîïóíîâ1 1Iíñòèòóò á³îõ³ì³¿ ³ì. Î.Ì. Áàõà Ðîñ³éñüêî¿ àêàäå쳿 íàóê, Ìîñêâà 2Ôåäåðàëüíèé äåðæàâíèé áþäæåòíèé îñâ³òí³é çàêëàä âèùî¿ ïðîôåñ³éíî¿ îñâ³òè «Ìîñ- êîâñüêèé äåðæàâíèé óí³âåðñèòåò õàð÷îâèõ òåõíîëîã³é» Óñòàíîâëåíî, ùî â ïðîöåñ³ ïðîðîñòàííÿ çåðíà òðèòèêàëå çíà÷íî ï³äâèùóâàëàñü àêòèâí³ñòü êëþ÷îâèõ ôåðìåíò³â àçîòíîãî ìåòàáîë³çìó — ãëóòàìàòäåã³äðîãåíàçè (ÃÄà ç ÍÀÄÍ), ãëó- 397 ÀÊÒÈÂÍÎÑÒÜ ÔÅÐÌÅÍÒΠÎÁÌÅÍÀ ÃËÓÒÀÌÈÍÀ ISSN 2308-7099. Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé è ãåíåòèêà. 2013. Ò. 45. ¹ 5 òàì³íñèíòåòàçè (ÃÑ), ãëóòàì³íàçè. Íàéá³ëüøîþ ì³ðîþ öåé ïîêàçíèê ï³äâèùóâàâñÿ â çàðîä- êîâ³é ÷àñòèí³ çåðíà. Àêòèâí³ñòü ÃÑ ó çàðîäêàõ ñóõîãî íàñ³ííÿ áóëà ìàéæå ó 3 ðàçè âèùîþ, í³æ â åíäîñïåðì³. ϳä ÷àñ íàáóõàííÿ íàñ³ííÿ ïèòîìà àêòèâí³ñòü ÃÑ çàðîäê³â ð³çêî çðîñòà- ëà äî 24 ãîä ³ äàë³ ìàéæå íå çì³íþâàëàñü, ùî õàðàêòåðíî äëÿ ôåðìåíòó, ÿêèé â³ä³ãðຠïðîâ³äíó ðîëü ó ïåð³îä ïåðåáóäîâè ìåòàáîë³çìó.  åíäîñïåðì³ àêòèâí³ñòü ÃÑ ïëàâíî ï³äâè- ùóâàëàñü äî 72 ãîä íàáóõàííÿ âêëþ÷íî, àëå äî öüîãî ÷àñó çàëèøàëàñü â 1,5 ðàçà íèæ÷îþ çà àêòèâí³ñòü ÃÑ ó çàðîäêàõ. Ïèòîìà àêòèâí³ñòü ÃÄà çàðîäêà çàâæäè ó 2—3 ðàçè ïåðåâè- ùóâàëà àêòèâí³ñòü åíäîñïåðìó — çàïàñàëüíî¿ ÷àñòèíè çåðíà, äå ìåòàáîë³÷í³ ïðîöåñè â³äáó- âàþòüñÿ ç ìåíøîþ øâèäê³ñòþ. Îòæå, ï³ä ÷àñ íàáóõàííÿ é íà ðàíí³õ ñòàä³ÿõ ïðîðîñòàííÿ çåðíà òðèòèêàëå àêòèâí³ñòü ôåðìåíò³â îáì³íó ãëóòàì³íó çîñåðåäæåíà â îñíîâíîìó â çàðîä- êó çåðíà. Âèÿâëåíî çàëåæí³ñòü àêòèâíîñò³ ôåðìåíò³â ó òêàíèíàõ â³ä ÷àñó íàáóõàííÿ çåðíà òà äîñë³äæóâàíî¿ éîãî ÷àñòèíè. ACTIVITY OF THE GLUTAMINE METABOLIC ENZYMES IN GERMINATING TRITICALE GRAIN L.V. Chumikina1, L.I. Arabova1, V.V. Kolpakova2, A.F. Topunov1 1A.N. Bach Institute of Biochemistry Russian Academy of Sciences 33 Leninskii pr., Moscow, 119071, Russian Federation 2Moscow State University of Food Production 11 Volokolamskoye road, Moscow, 125080, Russian Federation During triticale grain germination high increase of activities of key enzymes of nitrogen metabo- lism — glutamate dehydrogenase (GDH with NADH), glutamine synthase (GS), glutaminase — took place. The largest activation was observed in the embryo of grain if compare with the endosperm. In the embryo of dry seeds GS activity was almost 3 times higher than in the endosperm. During grain imbibition GS specific activity of the embryo increased sharply at 24 h, and then remained almost stable, that is typical for an enzyme which plays a primary role in the restructuring of metabolism. In the endosperm GS activity increased gradualy up to 72 h of imbi- bition, but its value at this time (72 h) was 1.5 times lower than that in the embryos. The GDH specific activity of the embryo is always higher (2—3 times) than GDH activity of the endosperm, a store part of grain, where metabolic processes occur at slower rate. Thus, we can conclude that during imbibition and early stages of germination of triticale grain the activity of enzymes of glu- tamine exchange concentrated mainly in the embryo of grain. The dependence of the enzymatic activity in the cells on the time of grain imbibition and its explored part was revealed. Key words: Triticosecale Wittm. & A. Camus, embryo, endosperm, germination, glutaminase, glu- tamate dehydrogenase, glutamine synthase. 398 Ë.Â. ×ÓÌÈÊÈÍÀ, Ë.È. ÀÐÀÁÎÂÀ, Â.Â. ÊÎËÏÀÊÎÂÀ, À.Ô. ÒÎÏÓÍΠISSN 2308-7099. Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé è ãåíåòèêà. 2013. Ò. 45. ¹ 5

Схожі ресурси