» Обмен веществ растений: Обмен веществ у растений — урок. Биология, Бактерии. Грибы. Растения (5–6 класс).

Обмен веществ растений: Обмен веществ у растений — урок. Биология, Бактерии. Грибы. Растения (5–6 класс).

Обмен веществ растений: Обмен веществ у растений — урок. Биология, Бактерии. Грибы. Растения (5–6 класс).

Содержание

Комплекс витаминов и биологических активных веществ растений способствующий идеальным формам

Доступно для покупки на сайте и в официальных магазинах MIXIT.

Витаминно-минеральный комплекс, направленный на регуляцию обмена жиров и углеводов, что обеспечивает правильное похудение без вреда организму. Рекомендуется принимать в качестве источника бета-каротина, дополнительного источника витаминов А, D3, Е, С, В1, В2, В6, В12, никотинамида, фолиевой кислоты, L-карнитина, цинка, меди и хрома. Содержит сапонины и селен. Биологически активная добавка. Не является лекарством.

Как работает:

  • сухой экстракт момордики оказывает благоприятное влияние на обмен веществ и нормализует уровень сахара в крови;
  • l-карнитин ускоряет процессы жирового обмена и понижает уровень холестерина. Рекомендован при повышенных физических и умственных нагрузках;
  • хром – необходимый микроэлемент, отвечающий за регуляцию углеводного обмена и поддержание баланса глюкозы, контролирует тягу к сладкому;
  • фолиевая кислота (витамин В9) отвечает за рост клеток и сохранение целостности ДНК, оказывает успокаивающее действие на нервную систему;
  • витамин С предотвращает повреждение клеток и способствует синтезу коллагена, повышает эластичность кожи;
  • никотинамид (витамин РР или В3) рекомендован при неполноценном и несбалансированном питании. Участвует в метаболизме жиров и нормализует клеточное дыхание.

Результат:

  • стремительное ускорение жирового обмена;
  • благоприятное влияние на обмен веществ;
  • активная нормализация уровня сахара в крови;
  • отличное успокаивающее действие на нервную систему;
  • заметное повышение эластичности кожи;
  • быстрая регуляция углеводного обмена.

Для кого:

Для тех, кто хочет приблизиться к фигуре мечты, при этом не навредив организму.

Линейка SMART:

Компания MIXIT совместно со своим партнёром, крупной научно-производственной компанией «Натурофарм», произвела эффективно работающие капсулированные биологически активные комплексы, в состав которых входят натуральные витамины, минералы и экстракты лекарственных растений. Они предназначены для сохранения здоровья и предотвращения негативного воздействия окружающей среды на организм человека.

Форма выпуска:

30 капсул (15 капсул по 0,47 г и 15 капсул по 0,55 г).





Показатель капсулы № 1Механизм действияСодержание в 1 капсуле (470 мг)% от адекватного уровня суточного потребления
L-карнитинускорение жирового обмена и понижение уровня холестерина64,021,3
Хромподдержание баланса глюкозы, контроль тяги к сладкому50,0 мкг100
Сапониныобмен веществ организма и нормализация уровня сахара в крови11,8

 
















Показатель капсулы № 2Механизм действияСодержание в 1 капсуле (550мг)% от рекомендуемого*/адекватного** уровня суточного потребления
Витамин Сантиоксидант, синтез коллагена в организме, повышение эластичности кожи170283,3*
L-карнитинускорение процесса жирового обмена и снижение уровня холестерина102,334,1**
Витамин Еантиоксидант, повышение физической выносливости и препятствование старению18,9189*
Никотинамидклеточное дыхание, при неполноценном и несбалансированном питании, метаболизм жиров17,697,8*
Цинкрегуляция гормональной системы3,020*
Витамин В6препятствование преждевременному старению кожи2,1105*
Бета-каротинобновление тканей и регулирование иммунной систему1,020**
Витамин В2зрение, здоровье кожи, волос и ногтей1,8112,5*
Витамин В1стимулирование умственной деятельности1,5107*
Фолиевая кислотауспокаивающее действие на нервную систему0,3150*
Медьповышение упругости и эластичности кожи0,330**
Селенукрепление иммунной систему и нормализация работы репродуктивной системы6,7мкг9,6*
Витамин В12работа нервной системы, снятие чувства тревоги3,6 мкг360*
Витамин D3укрепление костей, нормализация гормональной системы2,75мкг55*

*- по ТР ТС 022/2011 «Пищевая продукция в части ее маркировки».

** — по Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к продуктам, подлежащим санитарно — эпидемиологическому контролю (надзору). Не превышает верхний допустимый уровень суточного потребления.

Свидетельство о гос.регистрации: RU.77.99.11.003.E.011050.11.14 от 20/11/2014 г.

К 100-летию со дня рождения профессора А.А. Землянухина

А.Т. Епринцев, О.А. Землянухина, А.У. Игамбердиев, ВГУ, Воронеж

28 сентября 2018 года Александру Алексеевичу Землянухину исполнилось бы 100 лет. Ровесник Воронежского государственного университета, он родился в семье селян-строителей в селе Казинка Грязинского района Липецкой области. В 1934 г. А.А. Землянухин поступил в фабрично-заводское училище в Липецке, затем перешел в зоотехникум. Добирался до места учебы на товарняках, замерзал, недоедал, но учился на «отлично» и получал за это дополнительный паек. Большая сила воли, тяга к знаниям, к науке помогли ему сдать экстерном экзамены сразу за несколько лет на аттестат об окончании средней школы и поступить на биолого-почвенный факультет ВГУ. Диплом университета получил ускоренно, в 1941 г., т.к. началась война. В Москве его как биолога утвердили слушателем Военно-ветеринарной академии. После её окончания он служил в рядах Красной Армии на Дальнем Востоке, а затем в Китае и Корее, принимал участие в боевых действиях до июля 1945 года.

После демобилизации А.А. Землянухин вернулся в Воронеж, устроился сначала работать лаборантом, а затем ассистентом на кафедре физиологии растений биофака ВГУ. В конце 40-х годов он много работал в Ботаническом саду ВГУ, в то время одном из богатейших в стране. В 1953 г. утвержден решением ВАК доцентом, а с сентября 1963 г. ‒ заведующим кафедрой физиологии и биохимии растений ВГУ, где работал до самой смерти, последовавшей 28 октября 1996 г. В период 1970-73 гг. был деканом биолого-почвенного факультета госуниверситета. Первая научная работа А.А. Землянухина увидела свет еще в 1942 г., но основные публикации начались в послевоенный период и были посвящены исследованию распространения и роли аскорбиновой кислоты в растениях [1,2]. На эту тему в 1951 г. им была защищена кандидатская диссертация «Динамика аскорбиновой кислоты в связи с онтогенетическим развитием растений», а в 1964 г. ‒ докторская диссертация «Физиологическая роль аскорбиновой кислоты и кислот трикарбонового цикла в растениях». В 1966 г. решением ВАК Александр Алексеевич был утвержден в ученом звании профессора. За этим последовали изучение влияния янтарной кислоты и орошения на сельскохозяйственные растения. Значительный интерес вызывают его исследования по влиянию предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений органическими кислотами. Было показано, что экзогенная янтарная кислота влияет на обмен веществ, оводненность тканей растений и уровень их полива [3].

Постепенно научные интересы А.А. Землянухина переместились в область исследования проблем адаптации растительных клеток к неблагоприятным условиям окружающей среды и к изучению дыхательного метаболизма при гипоксии и аноксии. Именно с вопросами воздействия дефицита кислорода на основные метаболические пути растительных клеток были связаны работы, начатые и продолженные А. А. Землянухиным и его учениками в созданной им на кафедре радиоизотопной лаборатории (1964 г). В растения, подвергавшиеся различным срокам экспозиции в атмосфере гелия или азота, вводили все основные промежуточные метаболиты цикла трикарбоновых кислот и аминокислоты, в которых различные углеродные атомы были замещены изотопом 14С. В результате этого цикла работ были выявлены существенные закономерности метаболического ответа растительной клетки на дефицит кислорода [4]. Было установлено, что биохимическим способом резервирования при недостатке кислорода восстановительных эквивалентов и легко мобилизуемого субстрата дыхания является аккумуляция в листьях в клетках растений значительных количеств гамма-аминомасляной кислоты, источником которой является отдельный подфонд глутаминовой кислоты, не совпадающий с общим ее содержанием в клетке [5]. Большой вклад ученого в решение этой проблемы получил широкое признание в нашей стране и за рубежом [6].

В 1970-80-е годы под руководством Александра Алексеевича были развернуты интенсивные исследования по энзимологии растений. Изучались основные ферменты окислительного метаболизма растений и их регуляторные особенности. Были разработаны эффективные способы выделения и получения электрофоретически гомогенных ферментов цикла лимонной и глиоксилевой кислот [7]. Было показано значение ферментных систем в осуществлении биохимических механизмов адаптации в растениях, подвергшихся стрессовому воздействию.

Значительное время профессор А.А. Землянухин уделял научным проблемам прикладного характера. В частности, на руководимой им кафедре в течение нескольких лет проводились исследования, направленные на улучшение системы водоснабжения города Воронежа. Заработанные финансовые средства использовались в том числе для развития материально-технической базы нашей кафедры.  

Профессор А.А. Землянухин много внимания уделял развитию материальной базы научных исследований. На кафедре физиологии и биохимии растений была организована радиоизотопная лаборатория, появились первые спектрофотометры, ультрацентрифуги, аминокислотные анализаторы, хроматографы и другое новейшее для того времени оборудование. С началом ХХI века на нашей кафедре, которая стала называться кафедрой биохимии и физиологии клетки, наряду с традиционными направлениями стала активно развиваться новая область исследований ‒ молекулярная биология. Создана научная лаборатория молекулярных методов исследований. Появилась возможность идентифицировать гены различных организмов с помощью амплификатора и определять интенсивность экспрессии отдельных генов в реальном времени.

Педагогические заслуги Александра Алексеевича трудно переоценить, так как он был и остается образцом служения идеям русской педагогической школы. Александр Алексеевич выпустил много учебных пособий, в частности, практикум по биохимии находит применение в настоящее время в учебном процессе. Несколько десятков кандидатских и докторских диссертаций были выполнены соискателями под его чутким и внимательным руководством. Им была создана своя Воронежская школа физиологов-биохимиков растений. Многие выпускники стали известными учеными в стране и за рубежом. Руководят научно-исследовательскими институтами, кафедрами и лабораториями. Недавно ученики Александра Алексеевича посвятили его памяти статью, в которой дается обзор исследований по метаболизму органических кислот растений, проводившихся на кафедре, и анализируется первостепенная значимость данных исследований в контексте мировой науки [8].  

Работы А.А. Землянухина отличались тщательностью и продуманностью к деталям исследований. Он всегда много читал, круг его интересов был очень широк, а домашняя научная библиотека – книги и выписываемые журналы  – была огромной. Любил поэзию и сам писал стихи, всю войну носил за спиной «Божественную комедию» Данте. А.А. Землянухин был активным общественным деятелем, в 1969 г. работал депутатом в Городском совете Воронежа, имел многочисленные награды, в том числе 11 военных медалей и один орден. Его эрудиция и трудоспособность помогли ему стать фактическим лидером воронежских энзимологов и физиологов растений.

Хорошо были известны его высокая требовательность к выполняемой работе, нетерпимость к глупости или спекуляциям.

Александр Алексеевич был увлеченным наукой человеком, до последних лет он не оставлял занятий спортом, поддерживал морально и  материально сотрудников факультета. Традиции, заложенные А.А. Землянухиным, сохраняются и развиваются на кафедре биохимии и физиологии клетки, которая успешно готовит квалифицированных специалистов ‒ биохимиков, физиологов и молекулярных биологов.

 

Список цитируемой литературы

[1] Землянухин А.А. Влияние аскорбиновой кислоты на рост и обмен веществ растения // Рост растений. Львов, 1959. С. 56-59.

[2] Землянухин А.А. Влияние аскорбиновой кислоты на водообмен у растений // Физиология растений. 1964. Т. 11. Вып. 6. С. 1047-1054.

[3] Землянухин А.А., Симонова Р.В. Влияние предпосевной обработки семян кукурузы янтарной кислотой на метаболизм органических кислот // Научные доклады высшей школы. Биологические науки. 1964. № 3. С. 127-134.

[4] Землянухин А.А., Иванов Б.Ф., Сосновская Н.Г., Кандиль К.М. Метаболизм экзогенных 1-14С-глицина и 3-14С-аланина в проростках гороха, экспонированных в различных газовых средах. Физиология растений. 1980. Т. 27. № 2. С. 348-355.

[5] Землянухин А.А., Макеев А.М., Иванов Б.Ф., Ершова А.Н. Исследование метаболизма γ-аминомасляной кислоты в проростках гороха в условиях различного газового состава атмосферы // Физиология растений. 1974. Т. 21. № 5.  С. 1025-1033.

[6] Zemlianukhin А.А., Ivanov B.F. Metabolism of organic acids of plants in the conditions of hypoxia // Plant Life in Anaerobic Environments. Аnn Arbor (МI): Ann Arbour Science. 1978. Р. 203-228.

[7] Землянухин Л.А., Епринцев А.Т., Игамбердиев А.У. Выделение, очистка и некоторые физико-химические свойства аконитатгидратазы из кукурузы // Научные доклады высшей школы. Биологические науки. 1982. № 10. С. 77-82.

[8] Igamberdiev A.U., Eprintsev A.T. Organic acids: the pools of fixed carbon involved in redox regulation and energy balance in higher plants // Frontiers in Plant Science. 2016. V.7. № 1042. P. 1-15.

«Обмен веществ и энергии у растений»

Цель урока. Показать сущность обмена
веществ у растений.

Задачи.

Образовательная: дать представление
о процессе обмена веществ и энергии у растений,
знать способы получения и превращение энергии,
сравнивать процессы газообмена при дыхании с
процессом при питании.

Развивающие: развитие логического
мышления, умений сравнивать и обсуждать
проблему, навыков работы с учебником, другими
источниками информации, демонстрационным
материалом.

Воспитательные: развитие навыков и умений
необходимых для групповой работы,
познавательного интереса к предмету.

Оборудование: комнатное растение,
электрическая лампа, стаканы с водой, спиртом,
известковой водой, настойка йода, чашки Петри,
штатив, пипетка, пинцет, ножницы, скрепки,
фотографическая бумага, колба, стеклянный
колпак, вазелин, спиртовка. Таблица “Клеточное
растение листа”, набор карточек для
самостоятельной работы, колосья пшеницы, мешочки
с мукой, зерном, результат опыта по фотосинтезу.

Основные понятия и термины: обмен веществ,
превращение энергии, фотосинтез, дыхание,
энергия, вода, кислород, углекислый газ,
органические и неорганические вещества,
пластиды, хлоропласты, хлорофилл, свет, устьица,
корневые волоски, минеральные соли, орган,
вещества. Личная значимость изучаемого для
школьника. Живой организм – открытая система.

Методы обучения. Частично поисковый,
проблемный.

Форма организации учебной деятельности. Комбинированный
урок.

Приемы решения познавательной задачи.
Эвристическая беседа с опорой на таблицу
“Клеточное строение листа”, демонстрация опыта,
составление схемы, таблицы, самостоятельная
работа, самоконтроль, групповая работа, работа в
паре, использование личного опыта, наблюдения,
решение логических задач, задания творческого
характера, постановка проблемы, работа со
смысловым диктантом, понятийным аппаратом.

На классной доске записан текст смыслового
диктанта: “Все эти превращения, связанные с
образованием сложных веществ из простых и,
наоборот, распадом сложных соединений на простые
с выделением энергии называются обменом
веществ”. Слова “образованием”, “распадом”,
“выделением” пропущены. Записана учебная
проблема: “Что называется обменом веществ и
способы получения и превращения энергии у
растений”. Помещены красочные рисунки, имеющие
вид листьев клена, березы. На рисунках изображено
строение устьиц, хлоропластов. Начерчена таблица
“Сравнительная характеристика питания и
дыхания у растений”, схема “Питание растений”.

План урока.

  1. Постановка учебной проблемы.
  2. Актуализация знаний по изученному материалу.
  3. Решение познавательной задачи.
  4. Фотосинтез и его значение в обмене веществ и
    превращении энергии.
  5. Роль почвенного питания в этих процессах.
  6. Дыхание и его значение в обмене веществ и
    превращение энергии.
  7. Взаимосвязь процессов в организме.

  8. Постановка учебной проблемы.

    Учитель. В живых клетках постоянно
    происходит непрерывное движение веществ – из
    внешней среды в клетку и из клетки во внешнюю
    среду. Живые системы пропускают через себя
    потоки вещества и энергии, сохраняя постоянство
    внутренней среды, поэтому организмы называют
    открытыми системами. Прекращение обмена веществ
    свидетельствует о прекращении жизни.


    Актуализация знаний. Проверка домашнего
    задания.

    1. Подведение итогов домашней работы о значении
      листопада.
    2. Используя цветные иллюстрации выбранных
      растений и животных, укажите органы выделения.
    3. Подберите дополнительные примеры животных,
      обсудите в паре с товарищем, сделайте записи в
      тетради.

    4. Решение познавательной задачи.

      Учитель. Под обменом веществ и энергии в
      живой материи понимают последовательное
      потребление, превращение, использование,
      накопление, потерю веществ и энергии в живых
      организмах в процессе жизни. Обмен веществ лежит
      в основе самосохранения, роста, развития и
      самовоспроизведения организмов. Обмен веществ
      способствует и помогает растениям и животным
      приспосабливаться к изменяющимся условиям
      окружающей среды.


      Побуждающий к теме вопрос.

      1. Назовите признаки живого организма.
      2. Отметьте те признаки, которые изучили.
      3. Выскажите свои суждения о признаках живого
        наиболее важных для организма.



      Учитель. Обмен веществ и энергии одно из
      важных свойств живого организма. Чтобы жить,
      организму необходимо получать из окружающей
      среды простые и сложные вещества: углекислый газ,
      кислород, воду, минеральные вещества, белки, жиры,
      углеводы.


      Информация с мотивирующим примером.

      Послушайте и выскажите свое мнение.



      Учитель. Многие птицы в зимнюю бескормицу
      обитают возле жилья человека. В снегопад,
      гололедицу и в мороз, например, синицы питаются
      только теми кормами, которые находят в
      специально оборудованных кормушках… Как вы
      думаете, что страшнее для домового воробья голод
      или холод?

      Учащиеся делают вывод, что опаснее для птиц
      голод; они делятся наблюдениями, личным опытом
      подкармливания птиц, изготовление кормушек.


      Решить биологическую задачу.

      Учитель. Рассмотрите колосья пшеницы.
      Известно, что из одной зерновки пшеницы
      вырастает, примерно, десять колосьев. В каждом
      колосе созревает около шестидесяти зерен.
      Сколько даст зерен в будущем одна зерновка?


      Задание к рассуждению.

      1. Какие вещества использовал зародыш пшеницы для
        прорастания?
      2. Где запасаются органические питательные
        вещества в семени однодольных и двудольных
        растений?
      3. Какими исследованиями определяли химические
        свойства белков, жиров, углеводов?
      4. Назовите процесс образования органических
        веществ в растениях.
      5. Перечислите условия, необходимые для
        осуществления фотосинтеза.
      6. Продемонстрируйте опыт, доказывающий, что для
        процесса фотосинтеза необходим солнечный свет.
      7. Проанализируйте результаты опыта, покажите на
        карточках стрелками условия фотосинтеза и
        конечный продукт.
      8. По опорной схеме расскажите о питании растений. Схема № 1.



      Учитель. Без пищи человек может обходиться
      более месяца, без воды – около недели, а без
      воздуха – всего несколько минут.

      Обсудите в группах и решите три задачи:

      1. Объясните причину взрывов и самовозгораний на
        элеваторе при закладке на хранение влажных семян
        подсолнечника.
      2. Почему дыхательные корни образуются у растений
        заболоченных мест?
      3. Сообщение ученика об опыте Пристли. Почему мышь,
        помещенная под стеклянный колпак вместе с
        растением, не погибла?

      Выскажите свое мнение, что происходит в
      процессе дыхания с энергией, которая
      накапливается при фотосинтезе?


      Задания для индивидуальной работы.

      На карточке укажите стрелками поступление и
      выделение веществ, при процессе дыхания.


      Индивидуальная работа с цветными
      иллюстрированными карточками.

      Задания. Указать, что дыхание и фотосинтез
      – два противоположных процесса обмена веществ у
      растений. Два ученика, из имеющихся названий, с
      помощью магнитов прикрепляют вещества на
      зеленый и красный фоны листа.


      Самоконтроль, самооценка.

      1. Сравнить самостоятельную работу.
      2. Оценить свою работу отметкой.

      Учащиеся в личных карточках ручкой отмечают
      правильность выполненного задания с образцом на
      доске. Учитель при оценивании работы выставляет
      в журнале две оценки дробью. В числителе ставится
      оценка, выставленная учащимися при самоконтроле,
      в знаменателе будет стоять оценка учителя при
      проверке задания.


      Закрепление и обобщение знаний.

      Организация работы с текстом, записанным на
      доске.

      1. Прослушайте текст смыслового диктанта.
      2. Подумайте, какие слова в тексте пропущены?
      3. Восстановите текст процесса обмена веществ.
      4. Сравните восстановленный вами текст с
        определением обмена веществ в учебнике.
      5. Заполните сравнительную характеристику
        питания и дыхания у растений. Таблица
        № 1.
      6. Проверьте правильность заполнения таблицы,
        вашим товарищем, на доске.
      7. Сделайте вывод о значении обмена веществ и
        превращение энергии у растений.

      8. Реализация полученных знаний.

        Задание. Определите по проблемным
        ситуациям процессы, используя сигнальные
        карточки: зеленый цвет карточки – фотосинтез,
        красный – дыхание.


        Вопросы для контроля знаний по теме “Обмен
        веществ в растениях”.

        1. Поглощение углекислого газа, выделение
          кислорода, образование органических веществ.
        2. Поглощение кислорода и выделение углекислого
          газа.
        3. Процесс осуществляется клетками мякоти листа с
          хлорофилловыми зернами.
        4. Процесс осуществляется через устьица.
        5. Процесс протекает в течение суток.
        6. Процесс идет на свету.
        7. Органические вещества образуются.
        8. Органические вещества расходуются.


        Подведение итогов урока.

        Отслеживание планируемого результата об
        обмене веществ и превращение энергии у растений
        проходило по индивидуальным и сигнальным
        карточкам, заполнению таблицы, ответам на
        проблемные вопросы, решению биологических задач,
        знаниям демонстративного оборудования.
        Оцениваются и поощряются выводы, сделанные
        учащимися, суждения, высказывания, умение
        работать в паре, группе.


        Домашнее задание.

        1. Изучить текст раздела 14, с. 86.
        2. Проблемный текст. Проанализировать материал об
          известном в истории разговоре между Стефенсоном
          (изобретатель паровоза) и Бугландом (геолог),
          когда они смотрели на быстро пробегающий поезд.

        — Ну, Бугланд, – обратился Стефенсон к своему
        приятелю, – ответьте мне на вопрос, может быть не
        особенно легкий. Можете ли вы сказать, какая сила
        двигает поезд?

        — Я полагаю, – ответил Бугланд, – сила одной из
        ваших больших машин.

        — Да, но что приводит в действие машину?

        — О весьма возможно, что один из ваших
        машинистов?

        Приведите возможные варианты ваших суждений,
        что приводит в действие машину?

        Литература

        1. Каменский А.А., Соколов Н.А., Биология. Ответы на
          вопросы. Москва, Экзамен, 1999 г.
        2. Овчаров Е.К. Тайны зеленого растения, Москва,
          Наука 1989 г.
        3. Овчинников Н.Н., Шиханова Н.М. Зеленый щит нашей
          планеты. Москва, Просвещение, 1980 г.
        4. Сонин Н.И., Бровкина Е.Т. Биология. Живой
          организм. Методическое пособие. Москва, Дрофа, 2002
          г.

        Ученые заставили табак светиться.

        Во-первых, это красиво

        28 апреля 2020 г. 16:07

        А во-вторых, поможет исследовать обмен веществ растений


        ТАСС, 27 апреля. Пересадив в ДНК табака несколько генов светящихся грибов, молекулярные биологи создали первые в мире флуоресцентные растения, свечение которых можно увидеть невооруженным глазом. Об этом пишет пресс-служба МГУ со ссылкой на статью в научном журнале Nature Biotechnology.

        «Свечение трансгенных растений достаточно переменчиво. Молодые побеги растений, особенно цветки, светятся ярче. Их излучение постоянно меняется, оно может образовывать необычные узоры и волны на листьях. Эти первичные наблюдения позволили нам предположить, что биолюминесценция в искусственно разработанной системе отражает интенсивность метаболизма в растениях», – прокомментировал работу один из ее авторов, директор Ботанического сада МГУ Владимир Чуб.

        Табак, который заставили светиться российские ученые

        © Planta / EurekAlert!.

        На Земле обитает множество живых организмов, которые светятся в темноте. К их числу относятся рыбы-удильщики, которые приманивают жертву свечением «крючка» на своей «удочке», а также светлячки, которые используют биолюминесценцию для привлечения половых партнеров, и десятки видов грибов и микробов.

        Чтобы подобные организмы могли светиться, особые белки в их составе с помощью кислорода и клеточной «энерговалюты» АТФ окисляют пигменты люциферины. Биологов очень интересует то, как работает этот механизм, так как такие белки и пигменты можно использовать для «подсветки» клеток во время экспериментов.

        За последние несколько лет биологи создали десятки новых светящихся живых существ, которые не существуют в природе, начиная с дрожжей и заканчивая кошками и собаками, тело которых вырабатывает зеленый и красный свет. Несмотря на столь большое количество флуоресцирующих представителей фауны, ученым не удавалось создать полноценные светящиеся растения, так как их клетки вырабатывали слишком мало света.

        Зеленое сияние табака

        Чуб и его коллеги под руководством Карена Саркисяна и Ильи Ямпольского из Института биоорганической химии РАН смогли решить эту задачу благодаря открытию двухлетней давности. Тогда российские ученые выяснили, как светятся лесные грибы-«гнилушки» вида Neonothopanus nambi. Биологи обнаружили, что для яркого зеленого свечения нужно всего четыре гена этих грибов. При этом их можно пересадить в геном любого многоклеточного организма.

        Опробовав эту идею на примере дрожжей и зародышей лягушек, биологи задумались, можно ли сделать это и с растениями. В пользу того, что это возможно, говорило то, что этот механизм очень похож на так называемый «цикл кофейной кислоты», в котором задействованы вещества из класса фенолов, которые растения вырабатывают в больших количествах.

        Эта идея привлекла внимание участников стартапа Planta, одного из резидентов «Сколково». Они предложили ученым использовать этот набор генов для создания первых разновидностей табака, которые могут светиться в темноте. Руководствуясь этой идеей, ученые встроили гены гриба в ДНК двух видов табака – Nicotiana tabacum и Nicotiana benthamiana. Как показали их последующие наблюдения, подобная процедура не вызвала никаких очевидных побочных эффектов, кроме того, что растения выросли чуть выше. 

        По текущим оценкам исследователей, их светящийся табак по яркости примерно в десять раз превосходит результаты самых удачных предыдущих попыток сделать биолюминесцентные растения. Это интересно не только с точки зрения выведения светящихся декоративных представителей флоры, но и для проведения серьезных научных исследований, которые связаны с изучением обмена веществ растений.

        «До разработки светящихся растений об изучении динамики метаболизма можно было только мечтать. Новая технология позволяет оценивать фенольный метаболизм в минутных интервалах времени и получать информацию о локализации процессов с точностью до миллиметров», – подытожил Чуб.

             

        Источник: nauka.tass. ru

        Фитотоксичность | справочник Пестициды.ru

        Пример фитотоксичности


        Пример фитотоксичности



        Поле перца демонстрирует искусственный пример фитотоксичности в ширину штанги опрыскивателя. В этом случае смесь пестицидов была применена в полдень в жаркий день, в результате чего были сожжены растения перца.


        Использовано изображение:[2]

        Симптомы

        Признаки фитотоксического действия пестицидов на культурные растения различны и могут проявляться в:

        • Уменьшении всхожести и энергии прорастания семян,
        • Снижении накопления сухого вещества.

        Химические соединения (пестициды и удобрения) могут:

        • Вызывать хлорозы листьев, их опадение, ожоги;
        • Приводить к образованию стерильной пыльцы, опадению завязей, повреждению плодов («сетка»), нарушению нормального плодообразования, разрастанию некоторых тканей и органов, а также угнетать рост и развитие растения,
        • Приводить к искривлению стеблей, нарушению обмена веществ, накоплению остаточных количеств пестицидов в урожае, снижению урожайности, ухудшению качества плодов. [1]

        Признаки фитотоксического действия характерны для некоторых групп препаратов, в зависимости от их химического состава. Некоторые фосфорорганические препараты и неорганические соединения меди вызывают ожоги молодых растений, особенно в жаркую и влажную погоду. Пестициды на основе неорганической серы могут вызвать опадение листьев у чувствительных к ним растений (тыквенные культуры, крыжовник). Гербициды – производные карбаминовой кислоты убивают молодые проростки, а гербициды, являющиеся производными 2,4-Д, 2М-4Х, замедляют рост растений и способствуют появлению формативных изменений – неравномерному разрастанию тканей.[1]

        Устойчивость к действию пестицидов

        В основе формирования устойчивости различных сортов и видов растений к пестицидам лежат различия в их биохимических и физиологических реакциях обмена веществ. Установлено, что среди растений нет ни одной систематической группы (род, семейство, класс), в пределах которой были бы одинаково устойчивы все до единого представители. Даже в пределах вида отдельные сорта растений могут вести себя по-разному по отношению к действующим веществам пестицидов, что подтверждают результаты проведенных опытов. Например, двойные межлинейные гибриды кукурузы более устойчивы к гербициду 2,4-Д, чем самоопыленные линии или простые гибриды. Сортовые различия в реакции на обработки пестицидами обнаружены у многих растений: гороха, картофеля, сахарной свеклы, люпина, табака, ягодных и плодовых культур.[1]

        Пути проникновения пестицидов в растения

        Корни. Действующие вещества пестицидов могут легко проникать в растения через корни, особенно если была проведена предпосевная обработка препаратами или они были внесены непосредственно в почву. Будучи растворимыми в липидах, вещества проникают в растение через корневую систему, хотя они могут быть слабо растворимы в воде. С повышением дозы интенсивность поступления токсических веществ через корни увеличивается.[1]

        Очевидно, что поглощение пестицидов корнями происходит таким же путем, как и поглощение питательных веществ — в результате обменной адсорбции, диффузии и активного переноса ионов и молекул. Этот процесс может быть пассивным, когда адсорбированные на поверхности корней молекулы и ионы пестицидов проникают в свободное пространство клетки в неизменном виде и далее продвигаются по проводящим сосудам в клетки тканей наземных органов с током воды. В это же время, пестициды способны поступать и метаболическим путем: будучи адсорбированными на внешней поверхности, они сразу же вовлекаются в интенсивный обмен, поступая в цитоплазму клеток. Вследствие биохимических реакций пестициды могут образовывать комплексы с компонентами клеток или необратимо разрушаться.[1]

        Поступление пестицидов в растение из почвенного раствора в большой степени зависит от свойств почвы. Перегнойные и глинистые почвы сильно адсорбируют эти вещества, вследствие чего пестициды становятся менее доступны для растений. Влажность тоже имеет существенное значение. При достаточном увлажнении интенсивное поглощение инсектицидов растением из почвы находится в тесной связи с поступлением и передвижением в нем воды и питательных веществ. [1]

        Листья. При обработке растений в фазе вегетации, инсектициды, как правило, проникают в растения через листья (устьица и кутикулу) в виде паров или жидкости. Проникновение через кутикулу зависит от анатомо-морфологических особенностей покровных тканей.[1]

        Распространение пестицидов. Пестициды, которые были поглощены растением, могут передвигаться внутри него по лучевой паренхиме, флоэме, клеточным стенкам, межклеточным пространствам, ксилеме с транспирационным током жидкости.

        По флоэме передвигаются многие вещества, которые проникают в лист. Пестициды, растворенные в маслах, движутся в растениях по микропорам клеточных стенок благодаря капиллярному току, а пары летучих препаратов передвигаются по межклетникам.[1]

        В основном, пестициды перемещаются в быстрорастущие части растения, причем, это происходит с различной скоростью. Фосфоорганические препараты, некоторые фунгициды, а также многие гербициды достаточно быстро распространяются по сосудистой системе растений, так же, как и многие эндогенные вещества. [1]

        Метаболизм пестицидов в растениях

        В растениях под действием ферментных систем действующие вещества пестицидов подвергаются метаболизму. Скорость его различна (от 7-8 до 15-20 дней) и зависит от возрастных и видовых особенностей культуры, а также от свойств препарата. Этот процесс в молодых растениях идет быстрее, чем в старых, что обусловлено более высокой физиологической активностью первых. В связи с усиленной меристематической деятельностью, в молодых тканях преобладают синтетические процессы, при этом содержание биокатализаторов и веществ высокой физиологической активности (гормонов, ферментов, витаминов) в них увеличивается. Активная форма этих соединений вступает во взаимодействие с токсическим веществом, вызывая его изменения. В старых тканях не создается благоприятных условий для этого, поскольку в них преобладают гидролитические процессы, связанные с образованием простейших низкомолекулярных соединений и разложением органических соединений.[1]

        Метаболизм пестицидов в растениях проходит по-разному, но практически в любом случае идет с образованием продуктов распада. Одно вещество может подвергаться обмену в растении не единственным, строго определенным путем, а вступать в различные реакции, результатом которых станет образование продуктов метаболизма. На первом его этапе возможен синтез и более токсичных соединений, чем исходные.[1]

        Пестициды в растениях способны образовывать липофильные конъюгаты с различными соединениями. Так, стабильные конъюгаты с углеводами растений были обнаружены для большинства пестицидов и их метаболитов, в том числе, для ароматических карбоновых кислот, синтетических пиретроидов (циперметрин, перметрин), производных мочевины, триазинов, карбаминовой кислоты (карбаматы) и арилооксиалканкарбоновых кислот.[1]

        Пестициды или их метаболиты также могут образовывать конъюгаты с аминокислотами. В большинстве случаев конъюгаты с аминокислотами и сахарами менее токсичны, чем исходные вещества, но известны и обратные случаи.[1]

        Соединения многих пестицидов и их метаболитов являются малоподвижными и могут сохраняться в растениях длительное время, вплоть до полного созревания урожая. Применение таких препаратов должно быть строго регламентировано: необходимо, чтобы в растениях оставалось наименьшее количество химических веществ, безопасное для животных и человека.

        В сельском хозяйстве при выборе пестицидов для практического использования предпочтение, при прочих равных, должно быть отдано препаратам, которые разлагаются с образованием нетоксичных продуктов.[1]

        Ссылки:

        Раздел: Основы токсикологии

        Тема: Биологические термины

         

        Статья составлена с использованием следующих материалов:

        Литературные источники:

        1.

        Груздев, Г.С. Химическая защита растений / Под ред. Г.С. Груздева.- X 46 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Агропромиздат, 1987.- 415с.

        Изображения (переработаны):

        2.

        Свернуть
        Список всех источников

        Питательные вещества растений

        Под питанием понимают поступление и поглощение питательных веществ — живым организмом или растением.

        В строгом смысле питательными веществами растений (и винограда в т.ч.) нужно считать все те элементы, которые необходимы (незаменимы) для роста и развития растения. Следовательно, если один такой элемент отсутствует или не может быть поглощен в достаточном количестве, то возникают нарушения в вегетативном или генеративном развитии даже в том случае, когда все другие факторы роста имеются в оптимальном сочетании. Элемент, как питательное вещество, должен влиять специфически, т. е. признаки его недостатка можно устранить только внесением этого элемента. Кроме того, элемент, чтобы его можно было считать питательным веществом, должен участвовать непосредственно в обмене веществ, а не просто нейтрализовать или своим присутствием ослаблять или устранять какое-то токсическое действие.

        Согласно этому положению, следующие элементы можно считать питательными веществами: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий, кальций, серу, магний, железо, цинк, бор, марганец, медь, молибден, хлор.

        Кроме этих незаменимых питательных веществ существуют еще так называемые «полезные элементы». В строгом смысле они не считаются питательными веществами растений, однако они также поглощаются корнями и своим присутствием в растении могут способствовать росту или образованию веществ, но их отсутствие не отражается на вегетативном развитии. Это полезное влияние может проявляться различным образом, хотя бы в том, что один такой полезный элемент может частично выполнять функции какого-то питательного вещества и тем самым оказывать полезное влияние. Например, натрий своим присутствием может значительно смягчать возникновение острого недостатка калия. Полезное влияние проявляется также и в тех случаях, когда такой элемент способствует мобилизации питательного вещества, находящегося в минимуме.

        К полезным элементам относятся прежде всего кремний, натрий, алюминий, кобальт и другие, о пользе которых пока нет полной ясности, например хром, йод, селен, рубидий.

        Основные питательные вещества и микроэлементы

        Питательные вещества растений в зависимости от их количества в растении разделяют на основные питательные вещества и микроэлементы. Основные питательные вещества часто обозначают как макроэлементы; их доля в вегетативных и генеративных органах виноградного куста очень велика. Микроэлементы содержатся в растении винограда лишь в очень незначительных количествах. Из этих данных вытекает, что потребность винограда в основных питательных веществах велика, а в микроэлементах — низкая.

        В соответствии с их наличием в кусте винограда питательные вещества делятся, как показано ниже.







        Основные питательные вещества

        Микроэлементы

        Основные питательные вещества

        Микроэлементы

        Углерод (C)

        Железо (Fe)

        Калий (К)

        Медь (Cu)

        Кислород (О)

        Цинк (Zn)

        Магний (Mg)

        Молибден (Мо)

        Водород (Н)

        Марганец (Mn)

        Фосфор (Р)

        Хлор (Cl)

        Кальций (Са)

        Бор (В)

        Сера (S)

         

        Азот (N)

         

         

         

        Литература: 

        Ein Lehr- und Handbuch fur Praxis und Schule

        Begrundet von E. VOGT, Herausgegeben von B. GOTZ

        Основные функции растительного Организма

        Познакомившись с внешним и внутренним строением отдельных органов цветковых растений, следует более детально ознакомиться с тем, как они взаимодействуют в растительном организме, как живет зеленое растение. Известно, что все цветковые растения имеют клеточное строение, что строение клеток зависит от той функции, которую они выполняют. В едином растительном организме все клетки, сходные по строению и выполняемым функциям, образуют ткани, из тканей сложены органы растений, из органов — единый целостный организм. Как же он живет?

        Одним из основных проявлений жизни является обмен веществ, или метаболизм (от греч. «метаболе» — изменение, превращение). В растительных организмах происходит внешний обмен — поглощение и выделение веществ, и внутренний обмен — превращение веществ в клетке. Внешний обмен может происходить с расходованием энергии или без нее. Внутренний же обмен веществ состоит из двух взаимосвязанных процессов: ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция (от лат. «ассимиляцио» — употребление) — процесс образования из простых веществ более сложных, из которых строится тело растения. Для этого необходима энергия. Диссимиляции — процесс распада сложных веществ, из которых построено тело, на более простые. При этом освобождается энергия.

        Способность к фотосинтезу — основной признак зеленых растений.

        Газообмен в листе происходит по закону диффузии (взаимного проникновения веществ). Днем, когда происходит фотосинтез, внутри листа концентрация углекислого газа уменьшается сравнительно с внешним воздухом, поскольку он расходуется на образование углеводов. Поэтому углекислый газ и проникает через устьица к межклетникам губчатой ткани, а оттуда к клеткам. В это же время из листьев выделяется кислород, освобождающийся в процессе фотосинтеза. Ночью происходит обратный процесс, а именно: количество углекислого газа в листьях возрастает и он выделяется в воздух, происходит интенсивно процесс дыхания. Дыхание происходит во всех живых клетках днем и ночью. Растение, как и человек, дышит кислородом, а выдыхает углекислый газ. Однако на свету, когда происходит фотосинтез, растения поглощают углекислого газа больше, чем выделяют при дыхании.

        Испарение воды, или транспирация — это процесс испарения воды листьями, который имеет очень важное значение в жизни растений. Он осуществляется в основном через устьица. Благодаря испарению вокруг растения создается определенный микроклимат, необходимый для нормальной жизнедеятельности.

        Испарение в жаркую погоду способствует охлаждению листьев» передвижению воды и растворенных в ней веществ. Различают испарение воды через кутикулу (восковой налет на кожице) и через устьица. Скорость транспирации зависит от многих причин: биологических особенностей самих растений, экологических условий.

        Таким образом, ассимиляция и диссимиляция — взаимосвязанные процессы обмена веществ и энергии. Самым важным ассимиляционным процессом у растений является фотосинтез, а диссимиляционным — дыхание.

        Фотосинтез осуществляется в клетках ассимиляционной ткани, в которых содержатся зеленые пластиды — хлоропласты. Ассимиляционную ткань называют еще основной. Она состоит из клеток двух типов. Под верхней кожицей располагаются в два-три плотных слоя клетки столбчатой ткани, а под ними рыхло лежат клетки губчатой ткани, имеющей кмежклетники — пространства, заполненные воздухом. В кожице, преимущественно с нижней стороны листа, имеются многочисленные образования — устьица, обеспечивающие газообмен и испарение воды растением

        Минеральное питание. Для нормальной жизнедеятельности растениям нужны не только углеводы, образующиеся в процессе фотосинтеза, но и белки, жиры и другие вещества. Для их образования растению, кроме кислорода, водорода (из которых состоят углеводы), необходимы другие химические элементы.

        Их растение получает из почвы в виде минеральных веществ, следовательно, почва — не только среда обитания, но и источник минерального питания растений. Из почвы в растение поступают такие элементы, как калий, фосфор, азот и другие, а также микроэлементы: бор, кальций, магний, сера, кобальт, марганец, медь, цинк и др.

        При недостатке в почве минеральных солей их вносот в виде минеральных удобрений. Удобрения бывают минеральные: азотные (селитра, мочевина, сульфат аммония), фосфорные (суперфосфат) и калийные (хлорид калия). Золу также считают калийным удобрением. Вносят в почву и органические удобрения. Это вещества органического происхождения — навоз, птичий помет, перегной, торф. Есть еще и гранулированные удобрения. Их готовят в форме гранул (шариков). Вносят удобрения в почву весной или осенью, а также во время роста растений — подкормка.

        Выращивать растения можно и без почвы, на водных питательных смесях, если в их составе будут все элементы, необходимые для питания растений. Такой способ выращивания растений получил название гидропоника.

        Есть еще и аэропоника, когда растения выращивают без почвы и находящиеся в воздухе корни периодически опрыскивают мелкими капельками питательного раствора.

        Транспорт веществ в растении — этот процесс в растении осуществляется в виде восходящего и нисходящего потоков. Штриховой стрелкой обозначен восходящий поток, непрерывной — нисходящий.

        Вода с растворенными в ней веществами попадает в растение через корневые волоски, дальше поднимается по корню к стеблю и по стеблю — к листьям и другим органам (восходящий поток). Проводящая ткань, по которой движутся вода и минеральные соли, называется ксилемой, находится она в древесине стебля.

        Ткань, по которой движутся вещества, образовавшиеся в листе (нисходящий поток), называется флоэмой. Флоэма расположена в коре. Проводящие клетки флоэмы живые и называются ситовидными трубками. Проводящие клетки ксилемы мертвые и называются сосудами.

        Движение веществ проходит под силой действия корневого давления и транспирации. Под действием корневого давления раствор воды и минеральных солей через корневые волоски попадает в кору, а затем в сосуды ксилемы. По сосудам корня раствор поднимается к стеблю и по сосудам стебля движется вверх к листьям уже под действием силы транспирации.

        Получая необходимые для жизнедеятельности вещества, растение растет, развивается и размножается.

        Растение растет — значит, организм находится в движении, так как при этом идет деление клеток (в живых клетках цитоплазма постоянно находится в движении). Разрастаясь, корневая система увеличивает площадь минерального питания, а рост надземной части увеличивает площадь воздушного питания. Взаимосвязь подземной и надземной частей обеспечивает жизнь растению как целостному организму.

        Рост и развитие растений тесно связаны между собой, но не заменяют друг друга. Регуляция этих процессов осуществляется на клеточном уровне. Процессы роста происходят ритмично.

        Развитие растений — это те качественные изменения, которые происходят в растении на протяжении его жизни, начиная с деления зиготы. Из нее формируется зародыш с зачаточными органами, расположенный в семени. После прорастания семени из зародыша развивается растение, на котором образуются цветки, происходят цветение, опыление и оплодотворение, развитие плода и семени, их созревание и рассеивание. Развитие отдельного организма от семени до семени, то есть от рождения до смерти, называется индивидуальным, или онтогенезом (от греч. «онтос» — существо и «генио» — рождение). Развитие организмов в процессе эволюции, то есть в процессе исторического развития, называют филогенезом.

        Размножение — основная биологическая функция всякого живого организма. В одних случаях у растений размножением завершается жизненный путь, например, у однолетних и тех многолетних растений, у которых плодоношение бывает одни раз в жизни (бамбук, некоторые пальмы и др.). В других случаях размножение совершается многократно (многолетние травы, деревья и кустарники)

        Каждое растение начинает размножаться в определенную пору своей жизни. И независимо от того, семенным или вегетативным способом происходит размножение, растения воспроизводят себе подобных. Способы размножения у растений разнообразны, но их можно свести в основном к трем: бесполому, вегетативному и половому.

        При бесполом размножении воспроизведение себе подобных происходит без участия половых клеток и без оплодотворения. Бесполое размножение с помощью спор и вегетативных (растущих) частей тела свойственно всем растениям.

        Как уже отмечалось, для жизненного цикла растений характерно чередование двух поколений — полового (гаплоидного, т. е. с одинарным набором хромосом) и бесполого (диплоидного, с двойным набором хромосом) (рис. 55).

        При половом размножении у растений обычно происходит чередование поколений: на одном формируются органы и клетки бесполого размножения — это спорофит, а на другом образуются половые органы и половые клетки — это гаметофит.

        Приспосабливаясь к жизни на суше, наземные растения развивались по пути усовершенствования спорофита (бесполого поколения) и редукции (изменения) гаметофита (половые поколения). Гаметофит, который очень чувствителен к недостатку влаги, постепенно уменьшается в размерах, что дает ему возможность быстрее развиться и, таким образом, стать менее зависимым от воды.

        Как видим, растение — очень сложная система, обеспечивающая не только свою жизнедеятельность, но и создающая условия для жизни всех живых существ на Земле.

        Метаболизм растений — обзор

        4.58.5 Другие эндофитные механизмы, влияющие на статус питательных веществ растений

        Некоторые эндофиты, по-видимому, обладают способностью манипулировать метаболизмом растения-хозяина для увеличения поглощения питательных веществ и изменения гомеостаза питательных веществ. Когда гриб AM G. intraradices заселяет корни кукурузы, одним из ответных действий хозяина является подавление его собственной нитратредуктазы, что позволяет более эффективному грибу уменьшать весь ассимилят азота [105]. С другой стороны, заражение корней томатов G.intraradices Sy167 усиливает экспрессию высокоаффинного транспортера нитратов LeNRT2.3 в корнях, стимулируя большее поглощение нитратов растениями [106]. Трава Broomsedge ( Andropogon virginicus L.), зараженная двумя грибами AM и растущая на песке с низким содержанием фосфора, имеет более высокую эффективность использования фосфора при низких концентрациях Pi и поддерживает постоянный уровень фосфора в тканях не только за счет увеличения поглощения P, но и за счет изменения растительные закономерности распределения и использования фосфора [107]. Как микориза вызывает эти изменения в гомеостазе питательных веществ растений, неизвестно.Грибковый эндофит P. indica может колонизировать внутреннюю часть корней ряда различных видов растений, где он способствует их росту. В Arabidopsis и корнях табака P. indica стимулирует поглощение / уменьшение / накопление нитратов путем активации фактора транскрипции хозяина, который активирует -ответную нитратредуктазу P. indica и разрушающий крахмал фермент глюкан-водная дикиназа (SEX1 ) [108]. Овсяница высокорослая ( Festuca arundinacea ), выращенная с грибковым эндофитом N.coenophialum способен поглощать большее количество почвенных нитратов и накапливать больше аминокислот в своих побегах, особенно аргинина в листьях [109]. Столкнувшись с конкуренцией за азот между растением и его эндофитом, похоже, что растение увеличивает свою потребность в поглощении азота за счет усиления активности глутаминсинтетазы в побегах (на 32%). Аналогичным образом, у растений овсяницы высокорослой ( F. arundinacea Schreb.), Инфицированных грибковым эндофитом N. coenophialum (Morgan-Jones and Gams), наблюдается усиленный рост растений и повышенное содержание P в тканях, что позволяет предположить, что N.coenophialum является дополнительным стоком фосфора и стимулирует растение к увеличению поглощения фосфора [110]. У тополя, инфицированного азотфиксирующим эндофитным штаммом Paenibacillus , метаболическая сигнатура растения была изменена, увеличивая уровни аспарагина и мочевины при одновременном снижении содержания сахаров ТЦА и органических кислот [111]. В отличие от вышеупомянутых стратегий, пониженные уровни нитратов и аминокислот в тканях растений были зарегистрированы у Lolium perenne , инфицированного N. lolii [112]; Предполагается, что такое сокращение питательных веществ делает растение менее привлекательным для травоядных животных.

        Некоторые из сигналов, используемых эндофитами для воздействия на своих хозяев, начинают обнаруживаться: Epichloë festucae выделяет активные формы кислорода (АФК) для связи со своим травяным хозяином, L. perenne ; когда уровни АФК изменяются, отношения переключаются с мутуалистических на антагонистические, что приводит к болезни и гибели растения [113]. Другой элиситор был обнаружен в фильтратах культур стимулирующего рост микроба B. thuringiensis NEB17, которые содержат новый белок бактериоцин, называемый туригеном, который увеличивает биомассу как сои, так и кукурузы [114]. P. fluorescens B16 — это стимулирующие рост ризобактерии, которые продуцируют пирролохинолинхинин в условиях с низким содержанием питательных веществ; Исследования бактериальных мутантов с использованием биоанализа на проростках огурцов показали, что это соединение отвечает за наблюдаемую стимуляцию роста растений [115]. Давно известно, что факторы Nod, секретируемые ризобиями, важны для образования клубеньков, но эти соединения также способны влиять на другие изменения в растении, такие как повышенное поглощение кальция корнями сои, посредством неизвестных механизмов [116].Обработка семян Z. mays (кукуруза), O. sativa (рис), Beta vulgaris (сахарная свекла), G. max (соя), P. vulgaris (фасоль) и Gossypium hirsutum (хлопок) с Nod-фактором BjV, равным B. japonicum 532C, привел к усиленному прорастанию семян и раннему росту в лабораторных и полевых условиях, которые могут обеспечить развивающимся сеянцам оптимальный доступ к питательным веществам в ризосфере [117]. Трансгенный рис, сверхэкспрессирующий ортолога раннего гена нодулина, OsENOD93-1, имел более высокую сухую биомассу побегов, урожай семян, общее количество аминокислот и общее количество азота в корнях [118].Хотя функция этого гена неизвестна, учитывая его гомологию с генами бобовых, участвующих в формировании клубеньков, интересно предположить, что небобовые растения могут иметь древний бактериально-зависимый путь стимуляции роста растений.

        Модификация почвы через экссудаты — важный способ, которым корни могут увеличить доступность питательных веществ. Было показано, что растения секретируют до 40% связанного углерода через корневую систему в виде аминокислот, органических кислот, сахаров, фенолов, слизи, белков и множества дополнительных вторичных метаболитов, которые могут помочь в оптимизации их ризосфер химически и микробиологически. [119].Пример измененного экссудата, влияющего на питание растений, был замечен при заражении овсяницы высокорослой ( F. arundinacea Shreb.) Грибком N. coenophialum (Morgan-Jones and Gams), который, как наблюдали, стимулировал поглощение и транспорт большего P Ca, Zn и Cu в корнях, выращенных в питательном растворе с низким содержанием P [28]. Этот эффект был специфическим для генотипа растения DN2 и, по-видимому, был связан с репрограммированием роста корней и измененным паттерном кислотной экссудации корнями. Инфекция N. coenophialum , как было показано, увеличивает высвобождение овсяницей органического углерода из ее корней, что приводит к повышению микробной активности и дыхания, стимулируемого изменениями в ризодепозитах [120].Овсяница высокорослая, лишенная фосфора, инфицированная этим эндофитом, также может увеличивать корневую экссудацию фенольных соединений на 7%, что приводит к увеличению на 375% скорости восстановления почвенного Fe 3+ , что является необходимым шагом в поглощении железа (Fe 2+ ) растениями [110]. При определенных условиях запасы углерода и азота в почве могут также увеличиваться эндофитной инфекцией овсяницы высокорослой, вызванной либо снижением микробного дыхания почвы [121], либо уменьшением количества определенных видов ризобактерий, потребляющих углерод [122].Это может быть вызвано изменением характера экссудации корней или накоплением в почве алкалоидов эндофитного происхождения [123]. В дополнение к Neotyphodium было показано, что AM-грибы изменяют экссудаты растений в почву, в том числе снижают уровни общих сахаров, выделяемых из корней, изменяя пропорции выделяемых аминокислот, уменьшая утечку K + и P, и увеличение выделения азота, фенолов и ГА [124].

        В отличие от эндофитов Neotyphodium , которые изменяют почву изнутри своих растений-хозяев, AM-подобные грибы способны вырастать из корней и напрямую изменять почву.Как упоминалось ранее, по крайней мере один вид (http://www.nature.com/nature/journal/v413/n6853/full/413297a0.html) AM, по-видимому, способен усиливать разложение органического N [16,125], но как это происходит, неизвестно. Некоторые AM способны влиять на поведение других почвенных микробов: прививка G. mosseae различным видам растений привела к метаболической стимуляции популяций бактериальной ризосферы, включая различные группы некультивируемых бактерий и видов Paenibacillus , вероятно, за счет изменения структуры экссудатов в почве. [126].Сами AM-грибы напрямую выделяют в почву большое количество гликопротеина, называемого гломалином, который может служить для агрегирования частиц почвы, увеличения удержания воды, хелатирования железа или служить источником энергии для почвенных микробов [124]. Другое исследование влияния мицелиальных экссудатов грибка AM Glomus spp. MUCL 43205 показал, что он вызывает увеличение популяции в почве нескольких Gammaproteobacteria, включая группу Enterobacteriaceae, хотя какие функциональные изменения привели к ризосфере, неясно [127].Точно так же было показано, что почти повсеместно распространенные корневые колонизирующие грибы, известные как DSE, производят гифы, которые выходят из корня растения и поглощают органически связанные минеральные питательные вещества. Было показано, что эти грибы секретируют целлюлазы, лакказы, амилазы, липазы, пектиназы, ксиланазы, протеолитические ферменты, тирозиназы и полифенолоксидазы, но пока не известно, секретируются ли эти ферменты в почву, чтобы способствовать усвоению питательных веществ [22] .

        В качестве последнего механизма некоторые почвенные ризосферные бактерии и грибы, которые могут существовать как эндофиты внутри корней, способны минерализовать органические или нерастворимые формы азота и фосфора.Поскольку редко было показано, что эндофиты выходят из корня, чтобы напрямую воздействовать на почву, неясно, как может происходить такая очевидная солюбилизация фосфатов или разложение органических соединений. Например, при исследовании эндофитов сои было обнаружено, что 49% были способны растворять минеральный фосфат по сравнению с 52% эпифитных бактерий листьев, хотя не было показано, перемещались ли эндофиты на поверхности растений или в почву, где фосфаты содержали фосфаты. солюбилизация была бы важна [128]. В салате-латуке и кукурузе инокуляция семян фосфат-солюбилизирующими штаммами R.leguminosarum bv. phaseoli увеличивает содержание фосфора на 6% и 8%, соответственно, в полевых условиях, хотя не было продемонстрировано, что эти обычно населяющие клубеньки бактерии ведут эндофитный образ жизни внутри этих растений [129]. Есть несколько примеров, когда подтвержденные эндофиты покидают растение, улучшая биодоступность питательных веществ в почве. Например, семена орхидей, которые малы и бедны питательными веществами для развития эмбриона, содержат эндофитные грибы Rhizoctonia , которые растут из семян и ферментативно разрушают окружающий субстрат, чтобы обеспечить зародыш питательными веществами для роста [130].Точно так же кактус кардон ( Pachycereus pringlei ) может расти на голой скале в Северной Мексике с помощью своих эндофитов, передаваемых через семена (в основном Bacillus spp., Klebsiella spp., Staphylococcus spp.), Которые появляются чтобы покинуть семя для колонизации и выветривания породы, высвобождая жизненно важные минералы для развития сеянца [95]. Бактерии, ассоциированные с кактусом cardon, могут либо солюбилизировать неорганические фосфаты, выделяя органические кислоты, такие как глюконовая кислота и 2-кетоглюконовая кислота, либо минерализовать органические фосфаты, секретируя внеклеточные фосфатазы [131].

        Метаболизм растений, разнообразный химический набор будущего

        Обзор

        . 2016 16 сентября; 353 (6305): 1232-6.

        DOI: 10.1126 / science.aad2062.

        Принадлежности

        Расширять

        Принадлежности

        • 1 Департамент биологических наук, Колледж Леман, Городской университет Нью-Йорка, 250 Bedford Park Boulevard West, Bronx, NY 10468, США.Аспирантура и университетский центр CUNY, 365 Fifth Avenue, New York, NY 10016-4309, США. [email protected] [email protected]
        • 2 Центр науки о растениях Дональда Дэнфорта, 975 North Warson Road, St. Louis, MO 63132, США. [email protected] [email protected]

        Элемент в буфере обмена

        Обзор

        Элеонора Т. Вуртцель и др.Наука.

        .

        Показать детали

        Показать варианты

        Показать варианты

        Формат

        АннотацияPubMedPMID

        .2016 16 сентября; 353 (6305): 1232-6.

        DOI: 10.1126 / science.aad2062.

        Принадлежности

        • 1 Департамент биологических наук, Колледж Леман, Городской университет Нью-Йорка, 250 Bedford Park Boulevard West, Bronx, NY 10468, США.Аспирантура и университетский центр CUNY, 365 Fifth Avenue, New York, NY 10016-4309, США. [email protected] [email protected]
        • 2 Центр науки о растениях Дональда Дэнфорта, 975 North Warson Road, St. Louis, MO 63132, США. [email protected] [email protected]

        Элемент в буфере обмена

        Полнотекстовые ссылки
        Опции CiteDisplay

        Показать варианты

        Формат
        АннотацияPubMedPMID

        Абстрактный

        Новые технологии меняют определение того, как биология растений решает социальные проблемы в области здравоохранения, питания, сельского хозяйства и энергетики.Быстрое и недорогое секвенирование генома и транскриптома используется для обнаружения биохимических путей, которые предоставляют инструменты, необходимые для синтетической биологии как в растительных, так и в микробных системах. Обнаружение метаболитов на клеточном и субклеточном уровнях дополняет секвенирование генов для открытия путей и метаболической инженерии. Создание метаболизма растений и микробов для платформ синтетической биологии завтрашнего дня потребует точного редактирования генов и доставки целых сложных путей.Растения поддерживают жизнь и играют ключевую роль в открытии и разработке новых лекарств и сельскохозяйственных ресурсов; Расширение исследований и обучения в области науки о растениях ускорит усилия по освоению химического богатства царства растений.

        Авторские права © 2016, Американская ассоциация развития науки.

        Похожие статьи

        • Использование метаболического разнообразия растений.

          Оуэн С., Патрон Нью-Джерси, Хуанг А., Осборн А.
          Оуэн С. и др.
          Curr Opin Chem Biol. 2017 Октябрь; 40: 24-30. DOI: 10.1016 / j.cbpa.2017.04.015. Epub 2017 17 мая.
          Curr Opin Chem Biol. 2017 г.

          PMID: 28527344
          Бесплатная статья PMC.

          Рассмотрение.

        • Путь для каждого продукта? Инструменты для открытия и проектирования метаболизма растений.

          Джеффрис Дж. Г., Сивер SMD, Фариа Дж. П., Генри К. С..Джеффрис Дж. Г. и др.
          Plant Sci. 2018 Август; 273: 61-70. DOI: 10.1016 / j.plantsci.2018.03.025. Epub 2018 30 марта.
          Plant Sci. 2018.

          PMID: 29907310

          Рассмотрение.

        • На пути к устойчивой биоэкономике: перенаправление первичного метаболизма на новые продукты с помощью синтетической биологии растений.

          Ши ПМ.
          Ши ПМ.
          Plant Sci. 2018 Август; 273: 84-91. DOI: 10.1016 / j.plantsci.2018.03.012. Epub 2018 14 марта.
          Plant Sci. 2018.

          PMID: 29907312
          Бесплатная статья PMC.

          Рассмотрение.

        • Грибковые экстролиты как новый источник терапевтических соединений и как строительные блоки для приложений в синтетической биологии.

          Leitão AL, Enguita FJ.
          Leitão AL, et al.
          Microbiol Res. 2014 сентябрь-октябрь; 169 (9-10): 652-65. DOI: 10.1016 / j.micres.2014.02.007. Epub 2014 25 февраля.Microbiol Res. 2014 г.

          PMID: 24636745

          Рассмотрение.

        • Натуральные продукты — модифицируют метаболиты в растениях.

          Staniek A, Bouwmeester H, Fraser PD, Kayser O, Martens S, Tissier A, van der Krol S, Wessjohann L, Warzecha H.
          Staniek A, et al.
          Biotechnol J. 2013 октябрь; 8 (10): 1159-71. DOI: 10.1002 / biot.201300224. Epub 2013 17 сентября.
          Биотехнология Ж. 2013.PMID: 24092673

          Рассмотрение.

        Процитировано

        44
        статей

        • Влияние резких перепадов температуры на содержание фенолов, флавоноидов и антиоксидантную активность проростков томатов ( Solanum lycopersicum L.).

          Alhaithloul HAS, Galal FH, Seufi AM.Alhaithloul HAS и др.
          PeerJ. 2021, 12 мая; 9: e11193. DOI: 10.7717 / peerj.11193. Электронная коллекция 2021 г.
          PeerJ. 2021 г.

          PMID: 34026345
          Бесплатная статья PMC.

        • ТОМАТОМЕТ: База данных метаболома состоит из 7118 точных значений массы, обнаруженных в зрелых плодах 25 сортов томатов.

          Ара Т., Сакурай Н., Такахаши С., Ваки Н., Суганума Х., Айзава К., Мацумура Ю., Кавада Т., Шибата Д.Ара Т. и др.
          Завод Директ. 2021 29 апреля; 5 (4): e00318. DOI: 10.1002 / pld3.318. eCollection 2021 апр.
          Завод Директ. 2021 г.

          PMID: 33969254
          Бесплатная статья PMC.

        • Азотное удобрение влияет на количество, состав и тканевую ассоциацию фенольных соединений в листьях клубники.

          Нарвекар А.С., Тараил Н.
          Нарвекар А.С. и др.
          Фронтальный завод им.2021, 20 апреля; 12: 613839. DOI: 10.3389 / fpls.2021.613839. Электронная коллекция 2021 г.
          Фронтальный завод им. 2021 г.

          PMID: 33959135
          Бесплатная статья PMC.

        • Анализ пути разнообразия антоцианов в диплоидном картофеле.

          Парра-Галиндо М.А., Сото-Седано Дж.С., Москера-Васкес Т., Рода Ф.
          Парра-Галиндо М.А. и др.
          PLoS One. 2021 29 апреля; 16 (4): e0250861. DOI: 10,1371 / журнал.pone.0250861. Электронная коллекция 2021 г.
          PLoS One. 2021 г.

          PMID: 33914830
          Бесплатная статья PMC.

        • Метаболический анализ показал, что трансформация гена Cry1C не влияет на чувствительность риса к вирусу рисовых карликов.

          Чанг Х, Нин Д., Мао Л., Ван Б., Фанг Ц., Яо Х, Ван Ф, Е Г.
          Чанг X и др.
          Метаболиты. 2021 30 марта; 11 (4): 209. DOI: 10.3390 / metabo11040209.Метаболиты. 2021 г.

          PMID: 33808359
          Бесплатная статья PMC.

        Типы публикаций

        • Научно-исследовательская поддержка, N.I.H., заочная форма
        • Поддержка исследований, за пределами США. Правительство

        Условия MeSH

        • Биологические продукты * / химия
        • Биологические продукты * / выделение и очистка
        • Биологические продукты * / метаболизм
        • Метаболическая инженерия / методы *

        LinkOut — дополнительные ресурсы

        • Источники полных текстов

        • Другие источники литературы

        [Икс]

        цитировать

        Копировать

        Формат:

        AMA

        APA

        ГНД

        NLM

        Специальный выпуск: Функциональный метаболизм растений

        Уважаемые коллеги,

        Растения считаются основными производителями на нашей планете, поскольку с помощью солнечной энергии им удалось преобразовать CO 2 и H 2 O в различные органические соединения, которые фактически синтезируются посредством различных метаболических процессов.Метаболизм растений включает в себя как анаболические, так и катаболические реакции, происходящие в растении в результате катализируемых ферментами реакций, которые составляют метаболические пути, продукты которых называются метаболитами. Метаболиты растений считаются основными источниками питания и нутрицевтиков для человека и делятся на две категории: основные метаболиты (например, углеводы, органические кислоты, аминокислоты, нуклеотиды, жирные кислоты, стероиды или липиды), которые используются для роста, развития, а также репродуктивные и вторичные метаболиты (флавоноиды, антоцианы, продукты разложения хлорофилла, антиоксиданты) — соединения, используемые для защиты растений от травоядных животных и абиотического стресса или привлечения опылителей.

        ЯМР

        , жидкостная и газовая хроматография и МС — это различные аналитические методы с высокой чувствительностью и точностью, используемые для всестороннего целевого и нецелевого измерения и идентификации метаболитов. Использование этих методов может привести к химическому профилированию влияния различных биотических и абиотических стрессов (засоление, засуха, жара), статуса питания, а также генетических и экологических влияний на несколько метаболитов, что приводит к оптимизации метаболических процессов и, соответственно, повышение урожайности и качества продукции.

        Общая идея этого специального выпуска — предоставить международную базу для раскрытия лежащих в основе текущих знаний о первичном и вторичном метаболизме и путях биосинтеза различных метаболитов растений. В частности, приветствуются присылка обзорных статей и оригинальных исследований, содержащих новые научные открытия по следующим темам (но не ограничиваясь ими):

        • Рост растений и первичный / вторичный обмен веществ;
        • Первичный / вторичный обмен веществ и накопление углеводов;
        • Липиды и вторичный обмен веществ;
        • Азотфиксация и вторичный метаболизм;
        • Вторичный обмен веществ и сера;
        • метаболизм нуклеотидов в ответах различных растений на биотический и абиотический стресс;
        • Роль макроэлементов в первичном и вторичном метаболизме растений;
        • Роль микронутриентов в первичном и вторичном метаболизме растений;
        • Абиотический стресс и метаболизм растений;
        • Гормоны и накопление биологически активных соединений в растениях;
        • Метаболизм полиаминов и рост растений;
        • Обмен белков в условиях биотического и абиотического стресса;
        • Метаболизм пуриновых алкалоидов и рост растений;
        • Влияние PGPR и биостимуляторов на метаболизм и рост растений;
        • Оптимизация накопления биологически активных соединений в растениях;
        • Использование вторичных метаболитов, извлеченных из растений, в медицине;
        • Вторичные метаболиты растений в нектаре;
        • Метаболомная технология для решения ключевых вопросов оценки качества продукции;
        • Вторичные метаболиты, способствующие пищевому питанию и здоровью человека.

        Д-р Василиос Фотопулос
        доц. Папонов Иван
        Ассистент. Проф. Джорджия Нтаци
        Приглашенные редакторы

        Информация для подачи рукописей

        Рукописи должны быть представлены онлайн по адресу www.mdpi.com, зарегистрировавшись и войдя на этот сайт. После регистрации щелкните здесь, чтобы перейти к форме отправки. Рукописи можно подавать до установленного срока. Все статьи будут рецензироваться. Принятые статьи будут постоянно публиковаться в журнале (как только они будут приняты) и будут перечислены вместе на веб-сайте специального выпуска.Приглашаются исследовательские статьи, обзорные статьи, а также короткие сообщения. Для запланированных статей название и краткое резюме (около 100 слов) можно отправить в редакцию для объявления на этом сайте.

        Представленные рукописи не должны были публиковаться ранее или рассматриваться для публикации в другом месте (за исключением трудов конференции). Все рукописи проходят тщательное рецензирование путем слепого рецензирования. Руководство для авторов и другая важная информация для подачи рукописей доступна на странице Инструкции для авторов. Biomolecules — это международный рецензируемый ежемесячный журнал открытого доступа, публикуемый MDPI.

        Пожалуйста, посетите страницу Инструкции для авторов перед отправкой рукописи.
        Плата за обработку статьи (APC) для публикации в этом журнале с открытым доступом составляет 2000 швейцарских франков.
        Представленные документы должны быть хорошо отформатированы и написаны на хорошем английском языке. Авторы могут использовать MDPI
        Услуги редактирования на английском языке перед публикацией или во время редактирования автора.

        завод | Определение, эволюция, экология и систематика

        Растение , (царство Plantae), любая многоклеточная эукариотическая форма жизни, характеризующаяся (1) фотосинтетическим питанием (характеристика, присущая всем растениям, кроме некоторых паразитических растений и подземных орхидей), у которых химическая энергия производится из воды, минералов и углекислого газа с помощью пигментов и лучистой энергии Солнца, (2) практически неограниченный рост в локализованных областях, (3) клетки, которые содержат целлюлозу в своих стенках и поэтому в некоторой степени являются степень жесткости, (4) отсутствие органов передвижения, приводящее к более или менее стационарному существованию, (5) отсутствие нервной системы, и (6) истории жизни, которые показывают изменение гаплоидных и диплоидных поколений с преобладанием один над другим таксономически значим.

        Британская викторина

        Растения религиозного значения

        Проверьте свои знания о священных растениях с помощью этой викторины.

        Растения варьируются по размеру от миниатюрных ряски длиной всего несколько миллиметров до гигантских секвойей Калифорнии, достигающих в высоту 90 метров (300 футов) и более.По оценкам, науке известно 390 900 различных видов растений, и постоянно описываются новые виды, особенно из ранее неизведанных тропических областей мира. Растения произошли от водных предков и впоследствии мигрировали по всей поверхности Земли, заселяя тропические, арктические, пустынные и альпийские регионы. Некоторые растения вернулись в водную среду обитания в пресной или соленой воде.

        Растения играют жизненно важную роль в поддержании жизни на Земле.Вся энергия, используемая живыми организмами, зависит от сложного процесса фотосинтеза, который в основном осуществляется зелеными растениями. Лучистая энергия Солнца преобразуется в органическую химическую энергию в форме сахаров посредством фундаментальной серии химических реакций, составляющих фотосинтез. В природе все пищевые цепи начинаются с фотосинтетических автотрофов (первичных продуцентов), включая зеленые растения и водоросли. Первичные продуценты, представленные деревьями, кустарниками и травами, являются богатым источником энергии в виде углеводов (сахаров), хранящихся в листьях.Эти углеводы, производимые в процессе фотосинтеза, расщепляются в процессе, называемом дыханием; меньшие единицы молекулы сахара и его продуктов питают многочисленные метаболические процессы. Различные части растения (например, листья) являются источниками энергии, поддерживающими жизнь животных в различных средах обитания. Побочный продукт фотосинтеза, кислород, необходим животным.

        фотосинтез

        Схема фотосинтеза, показывающая, как вода, свет и углекислый газ поглощаются растением для производства кислорода, сахара и большего количества углекислого газа.

        Encyclopædia Britannica, Inc.

        Растения также напрямую влияют на повседневное существование человека. Растения снабжают пищей и ароматизаторами; сырье для промышленности, такое как дерево, смолы, масла и резина; волокна для изготовления тканей и снасти; лекарства; инсектициды; и топливо. Более половины населения Земли использует рис, кукурузу (кукурузу) и пшеницу в качестве основного источника пищи. Помимо своей коммерческой и эстетической ценности, растения сохраняют другие природные ресурсы, защищая почвы от эрозии, контролируя уровень и качество воды и создавая благоприятную атмосферу.

        Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
        Подпишитесь сейчас

        В следующей статье обобщаются морфологические, физиологические и экологические особенности растений. Основное внимание уделяется структуре и функциям, физиологии, истории жизни и экологии, а также тому, как различные группы растений эволюционировали, рассредоточились и стали адаптироваться к жизни на суше. Также обсуждаются особенности, которые определяют каждую основную группу растений, и роль, которую они играют в более широкой экосистеме.

        Дыхание: энергия для метаболизма растений

        Дыхание: энергия для метаболизма растений

        Дыхание — это процесс высвобождения энергии, хранящейся в органических молекулах, для выполнения метаболической работы. Поэтапный процесс, проводимый во всех живых клетках, контролируется ферментами и выделяет углекислый газ и воду.

        Дыхание, вдох и выдох воздуха животными — это не то же самое, что дыхание.И животные, и растения дышат, но растения не дышат и не имеют специальной дыхательной системы, как животные. У растений газы пассивно диффундируют в растение (через устьица или непосредственно в клетки эпидермиса), где они контактируют с влажными клеточными мембранами, а затем перемещаются в воде по градиентам диффузии между клетками и внутри них. Никакие специальные переносчики (например, гемоглобин крови человека) или органы (например, легкие или жабры) не способствуют распространению.

        Глюкоза является исходной молекулой для дыхания; другие резервные продукты либо используют другие пути использования, либо, в случае сложных углеводов, расщепляются до глюкозы, прежде чем подвергнуться респираторному окислению.

        Дыхание можно разделить на следующие стадии (см. Рисунок):

        • Гликолиз — это распад 6-углеродной молекулы глюкозы на две молекулы 3-углеродного пирувата; он имеет место в цитоплазме всех живых клеток.
        • Если присутствует кислород ( аэробное дыхание ), пируват используется в следующих реакциях, протекающих в митохондриях:
          • Цикл Кребса (цикл лимонной кислоты) встречается в матрице.
          • Цепь переноса электронов и окислительное фосфорилирование происходит глубоко в кристах.
        • Если кислород отсутствует ( анаэробное дыхание ), пируват используется в ферментации .
          • Образование лактата происходит в клетках животных, бактерий, грибов и простейших.
          • Спиртовое брожение происходит в дрожжевых и растительных клетках.

        Термодинамическая эффективность — процент потенциальной энергии молекулы глюкозы, которая восстанавливается для выполнения работы в клетках — колеблется между 22–38 процентами при аэробном дыхании и значительно меньше при анаэробном. (Бензиновые двигатели в среднем КПД менее 25 процентов.) Потерянная энергия выделяется в виде тепла, часть которого используется заводами интересным образом.

        Первые шаги высвобождения энергии (гликолиза) у всех организмов следуют одной и той же общей схеме.Этот паттерн предположительно зародился на Земле у одноклеточных прокариот до того, как в атмосфере появилось изобилие молекулярного кислорода, и до появления клеточных органелл. Только после того, как фотосинтез изменил газовое содержание атмосферы, могла развиться вторая цепь респираторных реакций, в которых кислород используется в качестве акцептора электронов. Некоторые из мелких облигатных анаэробов сегодня все еще дышат исключительно гликолитическим путем, но большинство более крупных организмов прибегают к гликолизу только на короткие периоды времени, когда кислород временно отсутствует (например, корни растений в затопленных почвах) или кислород не может попасть в клетки. достаточно быстро (например, когда человеческие мышцы усиленно работают во время упражнений).

        Рисунок 1

        Сокращение метаболизма растений для увеличения биомассы сельскохозяйственных культур

        Растения преобразуют солнечный свет в энергию посредством фотосинтеза; однако большинство сельскохозяйственных культур на планете страдают от фотосинтетических сбоев, и чтобы справиться с ними, они разработали энергоемкий процесс, называемый фотодыханием, который резко снижает их потенциал урожайности.

        Теперь исследователи из Университета Иллинойса и США.Служба сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США сообщила в журнале Science , что культуры, созданные с помощью кратковременного фотодыхания, на 40% более продуктивны в реальных агрономических условиях.

        «Мы могли бы накормить до 200 миллионов дополнительных людей калориями, теряемыми из-за фотодыхания на Среднем Западе США каждый год», — сказал главный исследователь Дональд Орт, профессор Роберта Эмерсона по растениеводству и растениеводству в Университете Иллинойса Карл Р.Институт геномной биологии им. Везе. «Утилизация даже части этих калорий во всем мире будет иметь большое значение для удовлетворения быстро растущих потребностей в продуктах питания 21 века, обусловленных ростом населения и более богатыми высококалорийными диетами».

        Исследование проводилось в рамках международного исследовательского проекта «Реализация повышения эффективности фотосинтеза» (RIPE), направленного на создание сельскохозяйственных культур для более эффективного фотосинтеза для устойчивого повышения урожайности продуктов питания во всем мире при поддержке Фонда Билла и Мелинды Гейтс, Фонда продовольствия и сельского хозяйства. Research (FFAR) и U.K. Департамент международного развития правительства (DFID).

        Фотосинтез использует фермент rubisco — самый распространенный на планете белок — и энергию солнечного света для превращения углекислого газа и воды в сахара, которые способствуют росту и урожайности растений, говорится в сообщении.

        За тысячелетия Rubisco стал жертвой собственного успеха, создав богатую кислородом атмосферу. По словам исследователей, не имея возможности надежно различить две молекулы, rubisco захватывает кислород вместо углекислого газа примерно в 20% времени, в результате чего образуется токсичное для растений соединение, которое необходимо повторно использовать в процессе фотодыхания.

        «Фотодыхание — это антифотосинтез», — сказал ведущий автор Пол Саут, молекулярный биолог-исследователь из Службы сельскохозяйственных исследований, который работает над проектом RIPE в Иллинойсе. «Это стоит растению драгоценной энергии и ресурсов, которые оно могло бы вложить в фотосинтез, чтобы обеспечить больший рост и урожайность».

        Фотодыхание обычно проходит сложным путем через три отдела растительной клетки. Ученые разработали альтернативные способы изменения маршрута процесса, резко сократив время поездки и сэкономив достаточно ресурсов для ускорения роста растений на 40%, объявил университет, отметив, что это первый раз, когда инженерное решение проблемы фотодыхания было протестировано в реальных агрономических условиях. .

        «Подобно тому, как Панамский канал был инженерным достижением, увеличившим эффективность торговли, эти кратчайшие пути к световому дыханию являются подвигом инженерии растений, которые доказывают уникальное средство для значительного повышения эффективности фотосинтеза», — сказал директор RIPE Стивен Лонг, Ikenberry обеспечил университетскую кафедру наук о сельскохозяйственных культурах и биологии растений в Университете Иллинойса.

        Команда разработала три альтернативных маршрута, чтобы заменить обходной естественный путь. Чтобы оптимизировать новые маршруты, они разработали генетические конструкции с использованием различных наборов промоторов и генов, по сути создав набор уникальных дорожных карт.Они провели стресс-тестирование этих дорожных карт на 1700 заводах, чтобы отсеять лучших, сказал университет.

        За два года повторных полевых исследований исследователи обнаружили, что эти искусственно созданные растения развивались быстрее, становились выше и производили примерно на 40% больше биомассы, большая часть которой была обнаружена в стеблях, которые были на 50% больше.

        Команда проверила свои гипотезы на табаке — идеальном модельном растении для исследования сельскохозяйственных культур, потому что его легче модифицировать и тестировать, чем пищевые культуры, но, в отличие от альтернативных моделей растений, он развивает листовой покров и может быть испытан в полевых условиях.Теперь команда переводит эти результаты, чтобы повысить урожайность соевых бобов, вигнового гороха, риса, картофеля, помидоров и баклажанов.

        «Рубиско испытывает еще большие трудности с выделением углекислого газа из кислорода, когда он становится горячее, что вызывает большее фотодыхание», — сказала соавтор Аманда Кавана, научный сотрудник из Иллинойса, работающий над проектом RIPE. «Наша цель — построить более совершенные растения, способные выдерживать тепло сегодня, а в будущем — помочь фермерам получить необходимые технологии, чтобы накормить мир.”

        Хотя, вероятно, потребуется более десяти лет, чтобы эта технология была внедрена в пищевые культуры и получила одобрение регулирующих органов, RIPE и ее спонсоры привержены обеспечению того, чтобы мелкие фермеры, особенно в странах Африки к югу от Сахары и Юго-Восточной Азии, получали роялти: свободный доступ ко всем достижениям проекта, говорится в сообщении.

        RIPE возглавляется Университетом Иллинойса в партнерстве с Австралийским национальным университетом; Китайская академия наук; Организация Содружества научных и промышленных исследований; Ланкастерский университет; Государственный университет Луизианы; Калифорнийский университет в Беркли; Университет Эссекса и U.S. Служба сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства.

        Метаболизм растений | Метаболизм пестицидов

        Эксперты EAG по химии и метаболизму растений обладают обширным опытом в разработке и проведении исследований для оценки безопасности, распределения и метаболизма пестицидов и других химических веществ в почвах и тканях растений. ВЭЖХ, сцинтилляционный счетчик, ГХ-МС и ЖХ-МС являются основными аналитическими методами, хотя при необходимости доступны другие инструменты и инструменты.

        Наши ученые обладают непревзойденным аналитическим опытом от раннего тестирования потенциальных метаболитов до выявления биоаккумуляции химических веществ в различных матрицах. Мы помогаем клиентам отслеживать прогрессирование их химического вещества и его метаболитов на различных стадиях развития растения и в почву, выявляя потенциальные проблемы с безопасностью и распространением этих химикатов.

        • Биоаккумуляция и очистка : Ученые ЕАГ имеют опыт извлечения химикатов на нескольких стадиях жизненного цикла растений.Количество химического вещества определяется для каждой стадии и ткани с помощью одного из наших аналитических методов. Также прослеживается депуринизация нуклеиновых кислот.
        • Радиохроматографическое профилирование: Ученые EAG синтезируют химические вещества с радиоактивной меткой, а затем могут отслеживать профиль химического вещества по мере его метаболизма с помощью радиохроматографического профилирования. Химические вещества отслеживаются с помощью сцинтилляционного подсчета и хроматографии, так что можно определить полный профиль химического вещества.
        • Выделение и идентификация метаболитов: Наши специалисты разрабатывают надежные методы обнаружения и идентификации всех метаболитов химического вещества в различных матрицах, а не только в растениях. Затем эти методы можно перенести или использовать в последующих исследованиях метаболизма растений.
        • Химический состав продукта: Мы дополнительно характеризуем химические вещества и их метаболиты, проверяя стабильность продуктов разложения в различных условиях хранения. Влажность, температуру, воду и количество часов света можно контролировать для точной оценки разложения химических веществ в различных условиях.

        Наша команда научных экспертов обладает более чем двадцатилетним опытом химии в области распределения, безопасности и метаболизма химических веществ и их метаболитов в растениях.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.

You may use these HTML tags and attributes:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>