РНК хромопластов
W.Straus изучал биохимический состав хромопластов корнеплодов моркови и оценил в них содержание РНК равным 3,3-5,9 % по отношению к сухому веществу пластид.
Подобные исследования других объектов не проводились. Однако имеются сведения об изменении количества РНК в хлоропластах фотосинтезирующих тканей высших растений.
Содержание РНК в амилопластах клубней картофеля составляло 0,4±0,012*10-14
г на одну органеллу.
Таблица 1. Содержание РНК в хромопластах корнеплодов красной моркови сорта Харьковская, Нантская и амилопластах корнеплодов белой моркови сорта Белая зеленоголовая
| Возраст корнеплода, дни после посева | Диаметр корнеплода, мм | РНК | ||
| % к сухому веществу пластид | % к массе белка пластид | на одну огранеллу, 10-14 г |
||
| 3-5 | 0,08 | 0,19 | 0,24 | |
| 5-7 | 0,081 | 0,16 | 0,24 | |
| 7-10 | 0,248 | 0,40 | 0,74 | |
| 9-12 | 0,375 | 0,66 | 1,31 | |
| 13-18 | 0,181 | 0,44 | 0,63 | |
| 18-22 | 0,111 | 0,30 | 0,39 | |
| 5-8 | 0,157 | 0,36 | 0,63 | |
| 8-10 | 0,114 | 0,50 | 0,57 | |
| 12-16 | 0,102 | 0,94 | 0,56 | |
| 18-24 | 0,090 | 2,20 | 0,49 | |
| 25-30 | 0,076 | 2,08 | 0,42 | |
В. П. Лобов и И. А. Петров проводили определение содержания РНК в хромо- и амилопластах корнеплодов красной и белой моркови. Расчет проводился на сухое вещество пластид, белок пластид и на одну органеллу (табл. 1).
Содержание РНК в хромопластах, моркови сорта Харьковская Нантская изменялось на протяжении вегетации и в целом составляло 0,080-0,375 % к сухому веществу пластид, 0,16-0,66 % к массе белка пластид, 0,24-0,74 * 10-14
г при расчете на один хромопласт. Содержание РНК в амилопластах тоже изменялось от 0,068 до 0,157 % при расчете на сухое вещество органелл, от 0,07 до 0,81 % при расчете на белок пластид и от 0,20 до 0,65* 10
-14г при расчете на один амилопласт.
В целом изменения содержания РНК в хромо-и амилопластах были сходны с изменениями содержания ДНК в этих органеллах. При этом РНК было в 2-3 раза выше по сравнению с содержанием ДНК для обоих типов пластид на всех этапах развития корнеплодов белой и красной моркови.
Биосинтез РНК хромопластов
Известно, что хлоропласты зеленых растений и амилопласты клубней картофеля способны синтезировать РНК на собственной матрице, причем в молодых листьях этот процесс идет более интенсивно по сравнению с хлоропластами зрелых и старых листьев.
Интенсивность включения меченого предшественника в амилопласты клубней картофеля также зависит от физиологического состояния запасающих органов. Амилопласты молодых клубней наиболее активно включали 3
Н-УТФ в кислото-нерастворимый материал органелл. По мере увеличения размера клубней включение метки в кислото-нерастворимый материал заметно понижалось и почти полностью прекращалось в амилопластах зрелых клубней.
Пластиды покоящихся и вышедших из состояния покоя клубней не включали меченого предшественника биосинтеза РНК, тогда как в опытах с амилопластами прорастающих клубней отмечалось незначительное повышение радиоактивности кислото-нерастворимой фракции.
В настоящее время наиболее удобна для изучения синтеза система изолированных пластид. Синтезируемые в такой системе РНК представляют собой продукты экспрессии генома исследуемых органелл, поскольку исключается возможность загрязнения продуктами экспрессии ядерного генома.
В основу исследований была положена инкубационная среда, предложенная для изучения синтеза РНК в системе изолированных хлоропластов. В качестве осмотического реагента использовали маннит. Кроме того, в инкубационную среду вводили одновалентные катионы в виде 0,03 М КС1, необходимые для стабилизации транскрипции на пластидных рибосомах.
Таблица 2.
| Возраст, дни после посева | Диаметр, мм | Вариант | Время инкубации, мин | ||
| 10 | 20 | 60 | |||
| 3-5 | Опыт | 1220 ± 309 | 1744 ± 332 | 2327 ± 514 | |
| Контроль | 29 ± 5 | 32 ± 8 | 34 ± 6 | ||
| 6-8 | Опыт | 2060 ± 440 | 3017 ± 523 | 4001 ± 604 | |
| Контроль | 28 ± 10 | 32 ± 8 | 34 ± 8 | ||
| 12-16 | Опыт | 816 ± 127 | 1020 ± 153 | 1572 ± 308 | |
| Контроль | 28 ± 7 | 26 ± 4 | 25± 7 | ||
| 3-5 | Опыт | 1067 ± 351 | 1562 ± 406 | 2108 ± 423 | |
| Контроль | 27 ± 8 | 34 ± 5 | 28 ± 6 | ||
| 8-10 | Опыт | 613 ± 142 | 1060 ± 143 | 1328 ± 160 | |
| Контроль | 26 ± 1 | 29 ± 7 | 29 ± 3 | ||
| 16-20 | Опыт | 123 ± 30 | 160 ± 31 | 213 ± 60 | |
| Контроль | 28 ± 8 | 27 ± 3 | 28 ± 3 | ||
В опытах по включению 3
Н-УТФ в кислото-нерастворимый материал хромопластов красной моркови было установлено, что они включают меченые предшественники. Интенсивность включения метки в хромопласты, выделенные из корнеплодов в середине вегетации, возрастала по сравнению с хромопластами формирующихся корнеплодов (диаметр 3-5 мм) почти в 2 раза.
В конце вегетационного периода наблюдалось некоторое снижение включения 3
Н-УТФ в РНК этих органелл.
Таким образом, полученные нами результаты свидетельствовали о том, что хромопласты способны осуществлять синтез РНК на протяжении всего периода вегетации растений красной моркови (табл. 2).
Амилопласты, выделенные из формирующихся корнеплодов белой моркови сорта Белая зеленоголовая, также включали заметные количества 3
Н-УТФ в кислото-нерастворимый материал пластид, причем интенсивность этого включения мало отличалась от интенсивности включения в хромопласты формирующихся корнеплодов красной моркови (см. табл. 2).
Однако уже в середине вегетации, когда корнеплоды составляли 8-10 мм в диаметре, наблюдалось значительное снижение включения меченого предшественника амилопластами, а в конце вегетации (диаметр корнеплодов 16-20 мм) включение 3Н-УТФ в РНК этих органелл уменьшалось почти в 10 раз по сравнению с включением в амилопласты формирующихся корнеплодов.
Таким образом, исследования включения 3
Н-УТФ в кислото-нерастворимый материал органелл показало, что интенсивность биосинтеза РНК в хромопластах и амилопластах находится в определенной зависимости от физиологического состояния корнеплодов. При этом хромопласты обладали высокой РНК-синтезирующей способностью на протяжении всего периода вегетации растений.
Амилопласты же интенсивно синтезировали РНК в формирующихся корнеплодах, По мере увеличения последних в размере РНК-синтезирующая способность амилопластов резко снижалась.