СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОСТАВА И СОДЕРЖАНИЯ ЛИПИДОВ СЕМЯН МАГНИТООРИЕНТАЦИОННЫХ ТИПОВ РЕДИСА, ВЫРОСШИХ В СЛАБОМ ПОСТОЯННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ И ГМП

Новицкий Ю.И., Новицкая Г.В., Кочешкова Т.К., Добровольский М.В., Сердюков Ю.А., Буровкин А.А.

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук,

Москва, Россия

e-mail:  yinov@ippras.ru

Апериодические изменения геомагнитного поля в истории Земли вплоть до его полного исчезновения, обращения и возрастания всегда привлекали внимание биологов, палеонтологов и геофизиков с точки зрения влияния этого фактора на эволюцию жизни на земле. В настоящее время история вновь повторяется: напряженность поля Н снова падает и неизвестно, сколько это будет продолжаться и скажется ли это падение Н сколь-нибудь существенно на эволюцию биосферы Земли. Окончательно не известно, является ли подобное падение напряженности чисто земным или в какой-то мере космическим событием.

Механизмы воздействия слабого магнитного поля на биоту до сих пор окончательно не известны. По крайней мере, ясно, что они затрагивают функционирование мембранного аппарата клетки со всеми составляющими его липидами и их функциями, включая нарушение этих функций, связанное с перекисным окислением липидов.

В группе магнитобиологии Института исследовали влияние слабого постоянного горизонтального магнитного поля (ПМП) ~400 А/м на состав и содержание липидов и входящих в них жирных кислот семян редиса (Raphanus sativus L. var. radicula D.C), выращенного в оранжерее Института в марте-июле 2008 г в почвенной культуре при естественной длине дня, освещенности, температуре – «от семени до семени» в апреле-июле 2008 г. и сравнивали его с составом и содержанием липидов семян, выросших в магнитном поле Земли (ГМП). Слабое горизонтальное ПМП создавали с помощью колец Гельмгольца, питаемых постоянным током. Контрольные растения выращивались в такой же установке в ГМП, ток через которую не пропускали, напряженность поля в этом случае составляла ~31 А/м и была направлена под углом 73° к горизонту.

Семена для анализа из ГМП и ПМП отбирали из растений 2-х основных магнитоориентационных типов (МОТ) редиса по характеру ориентации плоскости корневых борозд относительно горизонтальной составляющей: вдоль магнитного меридиана – северо-южный тип (СЮ МОТ) и поперек магнитного меридиана – западно-восточный тип (ЗВ МОТ). В ПМП принадлежность растений к основным МОТ определяли по направлению корневых борозд относительно горизонтального направления поля (СЮ – вдоль, ЗВ – поперек силовых линий магнитного поля).

Полярные (ПЛ) и нейтральные (НЛ) липиды определяли с помощью метода ТСХ, содержание жирных кислот – методом ГЖХ. Большую часть липидов контрольных семян составляли НЛ, соответственно, 98% СЮ МОТ и 97% ЗВ МОТ. Основная масса НЛ приходилась на долю триацилглицеринов (ТАГ) – 96 и 94%, на долю эфиров стеринов (ЭС) приходилось 1,3 и 1,2 %; на долю свободных стеринов (СС) - 0,7 и 1,3%. Доля ПЛ от общего содержания липидов (ОСЛ) у СЮ МОТ составляла 1,8%, у ЗВ МОТ - 3,1%. Среди ПЛ обнаружены гликолипиды (ГЛ) – 0,5 и 0,8% и фосфолипиды (ФЛ) – 1,3 и 2,3%. Среди ГЛ идентифицированы моногалактозилдиацилглицерины (МГДГ) – 0,4 и 0,6%; дигалактозилдиацилглицерины (ДГДГ) – 0,1 и 0,6%; сульфахиновозил-диацилглицерины (СХДГ) – 0,1 и 0,1%.

Среди ФЛ идентифицированы фосфатидилхолины (ФХ) – 0,9 и 1,4%; фосфатидилэтаноламины (ФЭ) – 0,3 и 0,5%; фосфатидилглицерины (ФГ) – 0,04 и 0,2%; фосватидилинозиты (ФИ) – 0,1 и 0,2%; дифосфатидилглицерины (ДФГ) – 0,1 и 0,1%, а также фосфатидилсерины и фосфатидная кислота в следовых количествах.

В абсолютных значениях в контроле содержание НЛ у СЮ МОТ составляло 486 мг/г сырой массы, а у ЗВ МОТ – 315 мг/г сырой массы. Таким образом, ОСЛ семян ЗВ МОТ в 1,6 раза меньше, чем у СЮ МОТ. Отношение ФЛ/СТ, показатель текучести липидного бислоя мембран, в контроле у ЗВ МОТ в 1,4 раза больше, чем у СЮ МОТ.

Под действием ПМП ОСЛ у СЮ МОТ не изменялось, у ЗВ МОТ уменьшилось на 10%, при этом количество ПЛ увеличилось у СЮ МОТ на 60%, а у ЗВ МОТ содержание ПЛ осталось без изменений, а  содержание НЛ уменьшилось на 11%. Отношение ПЛ/НЛ возросло как у СЮ, так и у ЗВ МОТ.

Содержание отдельных классов ГЛ под влиянием ПМП в семенах СЮ МОТ возросло в пределах 53-84%, их суммарное содержание – на 63%. Поле увеличило так же содержание всех классов ФЛ, в том числе ФГ – главного фосфолипида мембран хлоропластов – более чем на 400%, но на ГЛ и ФЛ семян редиса ЗВ МОТ ПМП влияния не оказало.

Во фракции НЛ в ПМП возросло содержание эфиров стеринов (ЭС) у обоих МОТ – на 50% у СЮ и на 30% у ЗВ и снизилось содержание свободных стеринов (СС) у ЗВ МОТ. Фракция триацилглицеринов (ТАГ) уменьшилась ~ на 20% в липидах семян ЗВ МОТ

Главной насыщенной жирной кислотой (ЖК) липидов семян редиса в контроле обоих МОТ являлась пальмитиновая кислота (16:0) – 7,8% у СЮ МОТ и 7,0% у ЗВ МОТ. Среди ненасыщенных жирных кислот обнаружены: олеиновая (18:1) – 36 и 28%; линолевая (18:2) – 15 и 14%; линоленовая (18:3) – 17 и 20% и эруковая (22:1) – 20 и 28% у СЮ и ЗВ МОТ, соответственно.

При выращивании в ПМП в семенах редиса у обоих МОТ уменьшилось относительное содержание линолевой ЖК, доля линоленовой и эруковой  - увеличилась. Поле не повлияло на общее содержание ненасыщенных жирных кислот в липидах семян СЮ МОТ, но увеличило его у ЗВ МОТ. Относительное содержание насыщенных жирных кислот в контроле и ПМП у СЮ МОТ несколько выше, чем у ЗВ МОТ.

В слабом ПМП состав липидов семян редиса не изменялся ни у СЮ МОТ, ни у ЗВ МОТ по сравнению с его составом в ГМП, однако значительно изменилось соотношение между различными классами липидов, а так же их количественное содержание, увеличилось отношение ФЛ/СТ у СЮ МОТ, что указывает на повышение текучести липидного бислоя мембран, т. е. на приспособляемость к неблагоприятному изменению окружающей среды именно у СЮ МОТ редиса, хотя в контроле отношение ФЛ/СТ выше чем у семян ЗВ МОТ.. Результаты настоящей работы о действии ПМП на липидный состав семян редиса подтвердили полученные ранее данные на 4-ых листьях редиса СЮ и ЗВ МОТ, где так же как и в семенах содержание НЛ, как правило, выше у СЮ МОТ, чем у ЗВ МОТ. Что указывает на возрастные изменения СЮ МОТ по сравнению с ЗВ МОТ.

В целом, под влиянием ПМП, состав и содержание липидов семян у СЮ и ЗВ МОТ изменялись неодинаково, часто противоположно, что, по-видимому, вызвано их различной чувствительностью к действию поля, связанной с особенностями их физиологического статуса.

© Copyright 2008. All rights reserved. Contact to Victor Martynyuk: ubs@science-center.net  tel.: +38 050 6535592