ВЛИЯНИЕ УФ-ОБЛУЧЕНИЯ НА ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ КЛЕТОК МИКРОВОДОРОСЛИ ANKISTRODESMUS FALCATUS
Погосян С. И., Волкова Э. В., Казимирко Ю. В., Максимов В. Н., Рубин А. Б.
МГУ, Биологический факультет, 119899 Москва
Адаптация и устойчивость
клеточных популяций, а также динамика их численности в большой
мере связаны с распределением особей по показателям их функциональной
активности. Гетерогенность значительно повышает степень выживаемости
популяции при интенсивных повреждающих воздействиях. При изучении
популяции используют различные подходы. Но наиболее значимыми
являются методы, характеризующие энергетику организма, так как
действие неблагоприятных факторов существенно увеличивает затраты
энергии для поддержания его нормального состояния. В настоящее
время детально исследовано действие множества различных факторов
среды на изменения функционирования фотосинтетических реакций,
физиологическое состояние микроводорослей. В частности, большое
внимание уделяется действию одного из важнейших экологических
факторов - УФ- излучению. Разработанный ранее метод оценки
функционального состояния популяции, основанный на измерении кривых
индукции флуоресценции хлорофилла, при определенных достоинствах
требует длительного времени проведения эксперимента и сложной
математической обработки первичных материалов. Для исследования
изменений структуры популяций микроводорослей создан микрофлуориметрический
метод оценки состояния фотосинтетического аппарата одиночных клеток
по переменной флуоресценции хлорофилла. Измерение флуоресценции
хлорофилла одиночных клеток микроводоросли проводили на люминесцентном
микроскопе ЛЮМАМ-ИЗ с флуориметрической насадкой ФМЭЛ 1-А, модифицированном
импульсными источниками света, компьютерной системой управления
и автоматической регистрацией сигнала с накоплением. По команде
оператора с компьютера запускали цикл, состоящий из измерения
флуоресценции в ответ на импульс малой интенсивности и продолжительности,
не влияющий на состояние фотосинтетического аппарата клетки, а
затем на идентичный импульс, следующий с небольшим временным интервалом
за насыщающим фотосинтез импульсом света. Эта методика позволяет
измерять интенсивность флуоресценции при открытых и закрытых
реакционных центрах, а также вычислять безразмерную величину относительной
переменной флуоресценции хлорофилла, характеризующую эффективность
первичных процессов фотосинтеза. Изучение функциональной структуры
популяции при кратковременном УФ-облучении большой мощности проводили
на стадии линейного роста микроводоросли. Начиная с мощности облучения
150 Вт
м-2 B
течение 3 мин, происходило уменьшение относительной переменной
флуоресценции, указывающее на снижение эффективности первичных
процессов фотосинтеза. Более мощное и длительное облучение приводит
к полному ингибированию фотосинтеза. Однако и после УФ-облучения
большой мощности в популяции сохраняются клетки с высокой эффективностью
первичных процессов фотосинтеза с относительной переменной флуоресценции
до 0,65. Присутствие в облученной суспензии таких клеток указывает
на устойчивость популяции в целом к таким повреждающим воздействиям.
При этом большая часть клеток оказывается неспособной к эффективному
фотосинтезу. Видимо, возможности дальнейшего развития культуры
микроводорослей после таких воздействий будут связаны с наиболее
устойчивыми особями, сохранившими достаточно высокий уровень относительной
переменной флуоресценции хлорофилла.