СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ МЕМБРАН КЛЕТОК ЗАРОДЫША В ХОДЕ ЕСТЕСТВЕННОГО СТАРЕНИЯ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ

Вишнякова Е. А., Головина Е. А., Рууге Ан. Э., Хукстра Ф. А., Тихонов А. Н.
Физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва; *Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева, Москва; **Дeпapтaмeнт физиологии растений Сельскохозяйственного университета, Вагенинген, Нидерланды
Методом спектроскопии ЭПР спиновых меток изучены структурные изменения в мембранах клеток зародышей семян пшеницы, происходящие при естественном старении семян. Для определения целостности цитоплазматических мембран использовали метод, основанный на измерении проницаемости мембран для ионов феррицианида. Проникновение феррицианида через мембрану детектировали по уширению спектра ЭПР молекул спиновой метки ТЕМПОН, локализованных внутри клеток зародыша. Показано, что потеря всхожести семян коррелирует со значительным увеличением проницаемости мембран клеток зародышевой оси. Нарушение барьерной функции мембран коррелирует с изменениями структурного состояния мембран. Для регистрации структурных перестроек мембран зародышевой оси были использованы липидорастворимые спиновые метки - производные стеариновой кислоты (5-SASL, 12-SASL и 16-SASL), парамагнитные фрагменты которых локализованы в гидрофобной области на различной глубине относительно поверхности мембраны. Для образцов пшеницы урожаев 1971-1997 годов были проведены измерения трех типов спектров ЭПР: 1) первая производная сигнала поглощения СВЧ; 2) вторая производная сигнала поглощения СВЧ; 3) спектр ЭПР с переносом насыщения (вторая гармоника со сдвигом фазы на 90°). Комбинация этих методов регистрации спектров ЭПР позволяет выявлять различия в подвижности спиновых меток в широком диапазоне времен вращательной корреляции (фс ? l0-11-l0-3 с). Показано, что подавляющее большинство молекул 5-SASL, 12-SASL и 16-SASL встраивается в липидные области мембран, а не во внутриклеточные масляные тельца. Способность липидорастворимых спиновых меток проникать внутрь клеток и накапливаться в мембранах гидратированной зародышевой оси возрастает по мере старения семян. Высушивание спин-меченых препаратов зародыша приводит к существенному замедлению вращательной подвижности спиновых меток. Проведено сравнение температурных зависимостей различных параметров спектра ЭПР 5-SASL (ширины отдельных линий спектра ЭПР и расстояний Аmax между крайними компонентами спектров - для обычных спектров; и отношений величин соответствующих компонент спектров с переносом насыщения - параметры L''/L, C'/C) для гидратированных и дегидратированных образцов. Показано, что высушивание приводит также к существенному сдвигу температурных зависимостей этих параметров в сторону более высоких температур (более 20°С). Выявлено различие в ходе температурных зависимостей параметров спектров ЭПР липидорастворимых спиновых меток для образцов пшеницы урожаев 1976, 1986, 1996 и 1997 годов, которое проявляется как в случае гидратированных, так и для дегидратированных образцов. Полученные результаты свидетельствуют, что мембраны клеток зародышей жизнеспособных семян пшеницы (1996-1997 гг.) обладают большей "жесткостью" по сравнению с семенами пшеницы, потерявшими всхожесть (1976-1986 гг.). Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (грант № 97-04-49554) и гранта Научного фонда Нидерландов.