Анотація до роботи:

Величко О.І. Рецепція і первинні етапи трансдукції сигналу лазерного світла насінням та проростками крес-салату.– Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.12 – фізіологія рослин – Інститут фізіології рослин та генетики НАН України, Київ, 2004.

Дисертація присвячена дослідженню природи рецепції та первинним етапам трансдукції лазерного світла у клітинах насіння і проростків крес-салату.

Досліджено динаміку проростання насіння і можливості її регуляції лазерним випромінюванням. Встановлено вплив інтенсивності й характеру лазерного опромінення на проростання насіння, а також на люмінесценцію комплексу Са²⁺-ХТЦ і величину внутрішньоклітинного рН; на вміст хлорофілу та інтенсивність його природної червоної флуоресценції у клітинах проростків крес-салату. Досліджено динаміку активності карбоангідрази у проростках і показана здатність її активувати лазерним світлом. Обговорюється природа впливу лазерного світла через фітохромну систему реакцій і про реверсійність дії лазерного і червоного світла далеким червоним світлом, а також про вплив блокаторів кальцієвих каналів (верапамілу) і хелаторів кальцію (ЕГТА) на активність карбоангідрази під впливом лазерного світла. Встановлено вплив лазерного світла на інтенсивність дихання та відносну цитохімічну активність сукцинатдегідрогенази у клітинах меристематичної зони та в кореневих волосках крес-салату. На підставі здійсненого двофакторного дисперсійного аналізу встановлено істотність впливу лазерного світла на ріст коренів та пагонів крес-салату.

Результати проведених досліджень можуть розглядатися як теоретичне обґрунтування перспективності передпосівного опромінення насіння лазерним світлом як екологічно безпечного заходу з метою покращення його посівних якостей та підвищення врожайності.

1. На основі експериментальних досліджень росту проростків крес-салату, отриманих з насіння, опроміненого лазерними променями у різних варіантах та їх статистичної обробки двофакторним дисперсійним аналізом встановлено стимулюючий вплив опромінення на ріст пагонів і коренів молодих проростків.

2. Уперше встановлено, що рецепція лазерного світла здійснюється за участю фітохромної систему реакцій і що, залежно від інтенсивності, дія лазерного світла може здійснюватися через низько- або високоенергетичну системи фітохрому.

3. Відсутність реверсії впливу червоного нелазерного світла далеким червоним світлом свідчить, що відсутність реверсії стимулюючого впливу лазерного опромінення зумовлена не тільки природою лазерного світла, а й станом фітохрому у сухому насінні крес-салату.

4. Встановлено, що далеке червоне світло здатне реверсувати стимулюючий вплив низьких інтенсивностей лазерного світла у 7-ми денних проростках крес-салату, що переконливо свідчить про рецепцію лазерного світла фітохромом.

5. Стимулюючий вплив лазерного світла відображаться на зростанні вмісту мембрано-зв’язаного кальцію і залужненні цитозолю клітин кореневих волосків і меристематичної зони коренів, що свідчить про ймовірність зростання під впливом лазерного світла вмісту вільного Са²⁺.

6. Встановлено, що лазерне випромінювання активує карбоангідразну активність у пагонах 7-ми денних проростків крес-салату, а далеке червоне світло здатне реверсувати вплив лазерного світла.

7. Лазерне світло здатне активувати інтенсивність дихання етиольованих проростків і цитохімічну активність сукцинатдегідрогенази у кореневих волосках коренів, що є вигідною умовою для росту активованих проростків.

8. Опромінення насіння лазерним світлом індукує зростання вмісту хлорофілів у листках молодих проростків крес-салату, що визначає більші можливості фотосинтетичної діяльності пагонів опромінених проростків.

На підставі проведених експериментів, проведених аналізів й аналізу отриманих результатів можна зробити загальний висновок про те, що рецепція лазерного світла здійснюэться за участі фітохромної системи реакцій, а у трансдукції сигналу лазерного світла задіяні процеси мембранного транспорту Са²⁺. Найімовірніша схема початкових етапів трансдукції сигналу лазерного світла може бути такою (рис. 8):

П

рН _{3 2} К

4 Са²⁺

активація ПК

Ф₇₃₀

активація лазерне світло

метаболізму ₁

стимуляція Ф₆₆₀

ростових процесів

Рис. 8 Схема ймовірної участі фітохрому та Са²⁺ у трансдукції сигналу лазерного світла

Умовні позначення: 1 – активація фітохрому лазерним світлом; 2 – вхід Са²⁺; 3 – залужнення цитозолю; 4 – вплив Са²⁺ на активність протеїнкіназ; П – плазмалема; К – кальцієвий канал.

Публікації автора:

1. Величко О.І., Демків О.Т. Фітохром залежна фотоактивація лазерним світлом проростання насіння Lepidium sativum L. // Укр. ботан. журн. – 2003. – 60, № 1. – С. 81 – 88. – здобувачем опрацьовано літературні дані, виконано експериментальну частину, проведено статистичний аналіз, за участю наукового керівника проведено аналіз та інтерпретацію отриманих результатів і підготовлено матеріал для публікації.

2. Величко О.І., Демків О.Т. Вплив лазерного опромінення насіння та проростків на активність карбоангідрази у проростках Lepidium sativum L. // Фізіологія та біохімія культ. рослин. – 2003. – 35, № 1. – С. 22 – 28. – здобувачем виконано експериментальну частину, проведено статистичну обробку результатів, за участю наукового керівника проведено аналіз та інтерпретацію отриманих результатів і підготовлено матеріал для публікації.

3. Величко О.І., Демків О.Т., Скварко К.О. Вплив передпосівного опромінення лазерним світлом на вміст хлорофілу та інтенсивність його флуоресценції // Наукові записки Тернопільського ДПУ ім. В.Гнатюка. Сер. біол. – 2002. – № 3 (18). – С. 21 – 24. – здобувачем виконано експериментальну частину, проведено статистичний аналіз отриманих результатів, спільно із співавторами проаналізовано та підготовлено матеріал до публікації.

4. Сокальська (Величко) О.І., Скварко К.О., Тарахома Г.М. a-амілазна активність фотоактивованих проростків пшениці на початкових етапах їх розвитку // Вісник Львівського університету. Сер. біол. – Львів: Світ, 1997. – Випуск 24. – С. 88 – 93. – здобувачем виконано експериментальну частину, проведено статистичний аналіз отриманих результатів, спільно із співавторами проаналізовано та підготовлено матеріал до публікації.

5. Скварко К.О., Демків О.Т., Сокальська (Величко) О.І., Скрипа І.Д. Вплив низько-енергетичних лазерних випромінювань на ферментативну активність паростків кукурудзи у реальному часі // Вісник Львівського університету. Сер. біол. – Львів: Світ, 1997. – Випуск 24. – С. 81 – 88. – здобувачем виконано частину експериментальної роботи, проведено статистичний аналіз отриманих результатів, спільно із співавторами проаналізовано та підготовлено матеріал для публікації.

6. Величко О.И., Демкив О.Т. Рецепция и первичные этапы трансдукции лазерного света растительными организмами // Materialy II miedzynar. Konf. Naukowej “Agrolaser 2003. Oddziaywanie pl elektromagnetycznych na rodowisko rolnicze” (Polska, Lublin, 2003). – Lublin: Polskie Towarzystwo Agrofizyczne. – 2003. – P.148 – 150. – здобувачем виконано експериментальну частину, проведено статистичний аналіз отриманих результатів, за участю наукового керівника проаналізовано та підготовлено матеріал для публікації.

7. Величко О.І., Демків О.Т. Початкові етапи трансдукції лазерного світла у рослинній клітині // Тез. доп. ІІІ з’їзду укр. біофіз. товариства з міжнар. участю (Львів, 2002). – Львів, 2002. – С. 251. – здобувачем виконано експериментальну частину, проведено статистичний аналіз отриманих результатів, за участю наукового керівника проаналізовано та підготовлено матеріал для публікації.

8. Скварко К.О., Почтар О.М., Величко О.І., Скрипа І.Д. Світлолазерна фотоактивація росту салату in vivo та in vitro // Тези доп. VII Конф. мол. вчених “Проблеми фізіології рослин і генетики на рубежі третього тисячоліття” (18-20 жовтня, 2000 р., Київ). – Київ. – 2000. – С. 88. – здобувачем виконано експериментальну частину, за участю наукового керівника проаналізовано та підготовлено матеріал для публікації.

9. Величко О.И. Возможности использования лазерного излучения для оптимизации всхожести семян некоторых лекарственных растений // Materials of the 7 intern. confer. “International Meeting of Young Scientists in Horticulture” (Czech Republic, Lednice, 1999). – Lednice: Faculty of horticulture. – 1999. – P. 259 – 260.

10. Скварко К.О., Величко О.І., Скрипа І.Д. Відкасники в природі та в культурі // Інтродукція та збереження рослинного різноманіття. – К.: ВЦ Київського унів-ту. – 1999. – Випуск 2. – С. 28 – 29. – здобувачем виконано експериментальну частину.

11. Скварко К.О., Величко О.І., Скрипа І.Д., Пелюх О.М. Фітохроми, мембранно-зв’язаний Са²⁺ та внутрішньоклітинне рН в умовах світлолазерної фотоактивації росту рослин // Матеріали міжнар. конф. “Онтогенез рослин в природному та трансформованому середовищі” (Львів, 1998). – Львів: Сполом, 1998. – С. 126 – 127. – здобувачем виконано експериментальну частину та за участю співавторів проаналізовано матеріал.

12. Скварко К.О., Сокальська (Величко) О.І., Скрипа І.Д., Гах Г.А. Вплив низькоенергетичного лазерного випромінювання на енергію проростання насіння деяких лікарських рослин // Матеріали 4 міжнар. конф. з медичної ботаніки (Ялта, 1997). – К.: ЦРБС НАН України. – 1997. – С. 362. – здобувачем виконано експериментальну частину та підготовлено матеріал для публікації.

13. Сокальська (Величко) О.І., Скварко К.О., Капеліна І.Є. Ферментативна активність пероксидази в умовах лазерної фотоактивації ростових процесів // Матеріали міжнар. конф. “Вивчення онтогенезу рослин природних та культурних флор у ботанічних садах Євразії” (Київ, 1994). – Київ. – 1994. – С. 226.– здобувачем виконано експериментальну частину, проведено статистичний аналіз отриманих результатів та за участю співавторів проаналізовано й підготовлено матеріал до друку.