Анотація до роботи:

Топчій Н.М. Роль світлозбирального комплексу в адаптації вищих рослин до умов освітлення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2006.

Дисертація присвячена з’ясуванню особливостей організації світлозбирального хлорофіл а/b білкового комплексу (СЗКII) та функціональних характеристик фотосинтетичного апарату (ФСА) рослин гороху посівного (Pisum sativum L.) при адаптації рослин до змін спектрального складу світла.

Встановлено, що додавання червоного випромінювання світлодіодів L-53SRC-F (l_макс = 660 нм) вузького спектрального діапазону (l = 20 нм) до фонового освітлення люмінесцентних ламп різної інтенсивності призводить до: підвищення вмісту пігментів (хлорофілів а, b і каротиноїдів) в листках; швидкості фотохімічних реакцій в ізольованих хлоропластах; стабільності олігомерних форм СЗКII та найближчого до реакційного центру фотосистеми II (ФСII) світлозбирального пігмент-білкового комплексу; ефективності функціонування ФСА, що підтверджується зростанням квантового виходу фотохімічних реакцій ФСII та електронного транспорту, рівня окисненості пулу первинних акцепторів хінонової природи Q_А; інтенсивності переходу ФСА із “Стану 1” у “Стан 2” та зниження кількості Q_B-невідновлюючих комплексів ФСII. Нижчий рівень нефотохімічного гасіння флуоресценції хлорофілу листків гороху, вирощеного за умов збільшення частки червоного світла, узгоджується із виявленими змінами в організації СЗКІІ, більшою стабільністю його олігомерної структури.

1. Досліджено організацію світлозбирального хлорофіл a/b білкового комплексу та функціональні характеристики фотосинтетичного апарату рослин гороху (Pisum sativum L.). Знайдено, що за умов збільшення частки червоної складової у спектрі ФАР відбувається формування більш стабільного та ефективного світлозбирального комплексу.

2. Встановлено, що вміст пігментів (хлорофіли а, b і каротиноїди) є вищим в листках гороху, вирощеного при додаванні червоного випромінювання світлодіодів вузького спектрального діапазону (l_макс = 660 нм, Дl = 20 нм) до фонового освітлення люмінесцентних ламп ЛБ-40 низької та високої інтенсивності. Хлоропласти, ізольовані з цих рослин, характеризуються більшою швидкістю фотохімічних реакцій.

3. Показано, що у відповідь на підвищення частки червоної складової спектру спостерігається зростання відносного вмісту олігомерних форм світлозбирального хлорофіл a/b білкового комплексу та найближчого до реакційного центру ФСII світлозбирального пігмент-білкового комплексу, що вказує на збільшення їх стабільності.

4. У листках рослин, що зростали на світлі, зміненому в червоній області спектра, виявлено вищу ефективність функціонування фотосинтетичного апарату. Це підтверджується зростанням рівнів ефективного квантового виходу фотохімічних реакцій ФСII, квантового виходу електронного транспорту та ступеня окисненості пула первинних акцепторів Q_А. Нижчий рівень нефотохімічного гасіння флуоресценції хлорофілу в листках цих рослин узгоджується із виявленими змінами в організації світлозбирального хлорофіл a/b білкового комплексу, більшою стабільністю його олігомерної структури.

5. Збільшення частки червоного випромінювання у спектрі ФАР призводить до зниження кількості Q_B-невідновлюючих комплексів ФСII в хлоропластах, що може бути результатом як вищої швидкості відновлення комплексів ФСII, так і кращої збалансованості освітлення, що зменшує імовірність дезактивації центрів ФСII.

6. Встановлено, що додавання червоного світла сприяє посиленню інтенсивності переходу фотосинтетичного апарату із “Стану 1” у “Стан 2”. Це забезпечує ефективніший перерозподіл енергії збудження між фотосистемами.

Публікації автора:

1. Топчій Н.М., Сиваш О.О., Фомішина Р.М. Вплив світла різної інтенсивності та спектрального складу на пігментний апарат та функціональні характеристики хлоропластів гороху (Pisum sativum L.) // Український ботанічний журнал. – 2004. – Т. 61. – № 5. – С. 91–98. (Особистий внесок здобувача – опрацювання літератури за темою досліджень, визначення вмісту пігментів у листках та швидкості електронного транспорту, статистична обробка результатів).

2. Топчій Н.М., Сиваш О.О. Структурно-функціональні характеристики фотосинтетичного апарату гороху (Pisum sativum L.) в умовах варіації спектрального складу світла в червоному діапазоні // Український ботанічний журнал. – 2005. – Т. 62. – № 4. – С. 581–588. (Особистий внесок здобувача – аналіз пігмент-білкових комплексів тилакоїдних мембран, визначення параметрів індукції флуоресценції хлорофілу, статистична обробка результатів, написання статті).

3. Topchiy N.M., Sytnik S.K., Syvash O.O and Zolotareva O.K. The effect of additional red irradiation on the photosynthetic apparatus of Pisum sativum // Photosynthetica. – 2005. – Vol. 43, № 3. – P. 451–456. (Особистий внесок здобувача – вивчення організації ПБК та функціонального стану фотосинтетичного апарату методами електрофорезу та індукції флуоресценції хлорофілу, аналіз отриманих результатів, написання статті).

4. Топчій Н.М., Сиваш О.О. Вплив спектрального складу світла на функціональний стан фотосинтетичного апарату гороху (Pisum sativum L.), вирощеного за умов штучного освітлення // Актуальні проблеми ботаніки та екології. – Київ, 2005. – Випуск 10 (1). – С. 264– 271. (Особистий внесок здобувача – визначення інтенсивності переходу ФСА із “Стану 1” у “Стан 2” методом ІФХ, оцінка параметрів кривих індукцій, аналіз ПБК, статистична обробка результатів).

5. Топчій Н.М., Ситник С.К., Сиваш О.О. Вплив зміни спектрального складу світла на пігментний апарат хлоропластів гороху (Pisum sativum L.) // Матеріали VIII Українського біохімічного з’їзду (1–3 жовтня 2002 р.). Чернівці: Інститут біохімії

ім. О.В. Палладіна НАН України, 2002. – Т. 74, № 4б (додаток 2). – С. 144.

6. Topchiy N.M., Sytnik S.K., Syvash O.O. The effect of spectral composition of light on pigment apparatus and functional characteristics of pea chloroplasts // Photosynthesis and Сrop Рroduction: Аbstracts of the International Сonference (7–11 Осtober 2002). – Kyiv: : Institute of Plant Physiology and Genetics NASU, 2002. – P. 103.

7. Топчій Н.М., Подорванов В.В., Онойко О.Б. Залежність швидкості фотохімічних реакцій від інтенсивності збуджуючого світла в хлоропластах гороху, вирощеного при різному освітленні // Сучасні напрямки у фізіології та генетиці рослин: Матеріали конференції молодих вчених (23–25 жовтня 2002 р.). – Київ: Інститут фізіології рослин і генетики НАНУ, 2002. – С. 14.

8. Топчий Н.Н., Сытник С.К., Сиваш А.А. Изменение фотосинтетического аппа-рата гороха (Pisum sativum L.) при вариации интенсивности освещения в красной области // Физиология растений – основа фитобиотехнологии: Материалы V съезда общества физиологов растений России и Международной конференции (15–21 сентября 2003 г.). – Пенза: Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, 2003. – С. 81.

9. Топчій Н.М., Сиваш О.О. Фотосинтетичний апарат гороху (Pisum sativum L.) в умовах різної інтенсивності та якості світла // Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі. Фізіолого-біохімічні та екологічні аспекти: Матеріали II Міжнародної конференції (18–21 серпня 2004 р.). – Львів: Львівський національний університет ім. Івана Франка, 2004. – С. 283.

10. Topchiy N.M., Syvash O.O. The effect of light quality on State 1 – State 2 transitions in pea plants // Актуальні проблеми ботаніки та екології: Матеріали конфе-ренції молодих учених-ботаніків (7–10 вересня 2004 р.). – Канів: Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, 2004. – С. 205.