динамика накопления органических кислот в плодах и листьях

93
15.
Gaisler J. Comment volent les chauves-souris? // Sciena et Nature, 1964. – 66. – P.11–16.
16.
Harrison J.F., Roberts S.P. Flight respiration and energetics // Annual Rev. of Physiology, 2000. – 62. –
P.179–205.
17.
Hartman F.A. Some flight mechanisms of bats // Ohio J. Sci, 1963. – P.59–65.
18.
Kopka T. Beziehungen zwischen Flugelflache und Korpergrosse bei Chiropteren // Z. wiss. Zool. – 1973.
– 185, H. 3-4. – S. 235–284.
19.
Norberg U. Evolution of vertebrate flight: an aerodynamic model for the transition from gliding to active
flight // Amer.Nat., 1985. – 126, N 3. – Р.303-327.
20.
Pivkin I.V., Hueso E., Weinstein R., Laidlaw D.H., Swartz S., Karniadakis G.E. Simulation and
Visualization of Air Flow around bat wings during flight. – Eds. V.S.Sunderam et al., Springer-Verlag,
Berlin, Heidelberg, 2005. – P.689–694.
21.
Swartz S.M., Iriarte-Diaz J., Riskin D.K., Song A., Tian X., Willis D. J., Breuer K.S. Wing structure and
the aerodynamic basis of flight in bats // J. Zoology, 1996. – 4239. – P.357–378.
22.
Struhsaker T.T. Morphological factors regulating flight in bats // J. Mammal., 1961. –17. – P.412–413.
23.
Thomas S.P. Metabolism during flight in two species of bats, Phyllostomus hastatus and Pteropus gouldii
// J. Exp. Biol., 1975. – 63. – P. 273–293.
24.
Thomas S.P., Lust M.R., Van Piper H.J. Ventilation and oxygen extraction in the bat Phyllostomus
hastatus during rest and steady flight // Physiol. Zool., 1984. – 57, 2. – P.237–250.
25.
Thomas S.P., Suthers R. A.The physiology and energetics of bat flight // J. Exp.Biol., 1972. – 57. –
P. 317–335.
26.
Voigt C.C., Winter Y. Energetic cost of hovering flight in nectar-feeding bats (Phyllostomidae;
Glossophaginae) and its scaling in moths, birds and bats // J. Comp. Physiol. (B), 1999. – 169, 1. – P.38–
48.
27.
Winter Y., von Helversen O. The energy cost of flight: do small bats fly more cheaply than birds? //
J. Comp.Physiology B: Biochem., Syst., Env. Phys., 1998. – 168, 2. – P.105–111.
УДК 634.26:581.192
ДИНАМИКА НАКОПЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ
В ПЛОДАХ И ЛИСТЬЯХ НЕКТАРИНА В ПРОЦЕССЕ ВЕГЕТАЦИИ
Корнильев Г.В., младший научный сотрудник, Ежов В.Н., д.т.н., профессор, академик УААН
Никитский ботанический сад – Национальный научный центр
Приведены данные по динамике накопления органических кислот в плодах и листьях 8 сортов
нектарина селекции НБС – ННЦ, принадлежащих к различным группам созревания. В динамике
накопления кислот в плодах и листьях отмечен максимум в середине июля. Установлено, что в плодах
преобладают свободные формы органических кислот, в листьях – связанные с ионами металлов.
Методом ВЭЖХ определен состав органических кислот, установлено преобладание в плодах и
листьях нектарина яблочной кислоты.
Ключевые слова: органические кислоты, свободные формы кислот, связанные формы кислот,
высокоэффективная жидкостная хроматография, плоды нектарина, листья нектарина.
Корнільєв Г.В., Єжов В.М. ДИНАМІКА НАКОПИЧЕННЯ ОРГАНІЧНИХ КИСЛОТ У ПЛОДАХ І
ЛИСТІ НЕКТАРИНУ В ПРОЦЕСІ ВЕГЕТАЦІЇ / Нікітський ботанічний сад – Національний науковий
центр, Україна.
Наведено відомості щодо динаміки накопичення органічних кислот у плодах і листі 8 сортів
нектарина селекції НБС – ННЦ, що належать до різних груп достигання. У динаміці накопичення
кислот в плодах і листі відзначено максимум у середині липня. Встановлено, що в плодах
переважають вільні форми органічних кислот, в листі – зв'язані з іонами металів. Методом ВЕРХ
визначено склад органічних кислот, встановлено переважання в плодах і листі нектарина яблучної
кислоти.
Вісник Запорізького національного університету
№ 2, 2008
94
Ключові слова: органічні кислоти, вільні форми кислот, зв'язані форми кислот, високоефективна рідинна
хроматографія, плоди нектарина, листя нектарина.
Kornilyev G.V., Ezhov V.N. DYNAMICS OF ORGANIC ACIDS ACCUMULATION IN NECTARINE
FRUITS AND LEAVES DURING VEGETATION / Nikitsky Botanical Garden – National Scientific Centre.
The data on accumulation dynamic of organic acids in fruits and leaves of 8 nectarine varieties bred in NBG –
NSC, belonged to the different ripening group have been given. In accumulation dynamics of acids in fruits
and leaves the maximum was marked in the middle of July. It is established that the free forms of organic
acids prevail in fruits, leaves – combined with metal ions. The compound of organic acids has been
determined and predominance of malic acid in nectarine fruits and leaves has been set by HPLC.
Keywords: organic acids, free forms of acids, combined forms of acids, high-efficiency liquid chromatography,
nectarine fruits, nectarine leaves.
ВВЕДЕНИЕ
Изучение биохимических процессов, протекающих в период вегетации, является важным как с
теоретической, так и с практической точки зрения, поскольку позволяет установить сроки оптимального
накопления в растении различных биологически активных веществ.
Одним из главных участников биохимических процессов являются ди- и трикарбоновые кислоты –
важное связующее звено в обмене и диссимиляции углеводов, белков, липидов и т.д. Влияя на рН
клеточного сока, органические кислоты участвуют в регуляции активности ферментов; связываясь с
ионами металлов – принимают участие в обмене макро- и микроэлементов растения.
Таким образом, изучение метаболизма органических кислот дает предпосылку для создания целостной
картины биохимических процессов, протекающих в течение вегетации, и позволяет установить
взаимосвязь с накопленим других биологически активных веществ.
Показателем, отражающим содержание органических кислот в растении, является титруемая
кислотность. Особо важным этот показатель является для биохимической оценки плодов. Для плодов
сортов нектарина, имеющихся в коллекции НБС – ННЦ, она равна 0,8 – 1,3 % [1]. На основании расчета
t – критерия Стьюдента установлено достоверное различие в значении этого показателя для нектарина и
персика [2]. В литературных источниках встречаются отдельные сведения по качественному составу
органических кислот в плодовых культурах. Так, в плодах персика обнаружены яблочная (0,45),
лимонная (0,48), щавелевая (0,003), муравьиная (0,002), молочная (0,0014), фумаровая (0,0014) и
уксусная кислоты (0,0012 %) [3]. Определенное внимание также уделено динамике органических кислот
по мере созревания плодов. Постулируется постепенное уменьшение их содержания [4]. Однако имеются
также данные о более сложном изменения этого показателя. Так, в плодах персика отмечен рост
титруемой кислотности в течение 7 – 11 недель после окончания цветения (до 0,8), затем – ее снижение
по мере созревания (до 0,3 – 0,4 %) [5]. Эта тенденция характерна и для отдельных компонентов. Так,
содержание яблочной кислоты в этот период увеличивалось от 0,01 до 0, 27 %, а затем снижалось до
0,002 %. Содержание лимонной кислоты также проходило через максимум (0,14 %), снижаясь к моменту
созревания плодов; в то же время содержание уксусной кислоты только возрастало (от 0,002 до 0,06 %)
[6].
В целом, имеющиеся на сегодня литературные данные по титруемой кислотности плодовых культур
касаются в основном физиологически зрелых плодов; данных по динамике в процессе созревания
значительно меньше и в основном они получены для отдельных сортов, произрастающих в
определенных почвенно – климатических условиях. Практически полностью отсутствуют сведения о
накоплении органических кислот в листьях изучаемых культур. К тому же, приводимые сведения как
правило не пересчитаны на сухую массу, в связи с чем полученные выводы оказываются недостаточно
корректны из-за изменения сочности плодов под действием агрометеорологических факторов. В связи с
этим информация о динамике накопления органических кислот в плодах и вегетативных органах
плодовых культур в период вегетации продолжает оставаться актуальной.
Целью настоящей работы явилось изучение состава и динамики накопления органических кислот в
плодах и листьях нектарина в связи с особенностями их синтеза для сортов различных групп созревания.
Задачи исследования: изучить динамику суммарного накопления органических кислот в плодах и
листьях в процессе вегетации; исследовать изменение соотношения доли связанных и свободных форм
органических кислот в плодах и листьях за период исследований; провести разделение органических
кислот плодов и листьев методом ВЭЖХ и изучить динамику отдельных компонентов.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования явились плоды и листья нектарина – Persica vulgaris subsp. nectarina (Ait.) Shof. –
голоплодной формы персика [7]. Для исследования отобраны 8 сортов селекции НБС – ННЦ,
принадлежащих к следующим группам созревания: ранние (I – II декады июля – ‘Никитский 85’),
Біологічні науки
95
раннесредние (III декада июля – ‘Рубиновый 4’), средние (I – III декады августа – ‘Аметист’,
‘Крымчанин’, ‘Рубиновый 7’, ‘Сувенир Никитский’), поздние (I – III декады сентября – ‘Евпаторийский’,
‘Рубиновый 8’) [8]. Плоды и листья анализировали в день сбора, при этом изучение плодов начинали с
момента начала формирования косточки и заканчивали с наступлением съемной зрелости, а листьев –
через 1,5 месяца после их появления до начала листопада. Исследования проводили в 2005 – 2007 гг.
Интервал между смежными анализами плодов составил 15 суток, листьев – 30 суток. Определение
показателя титруемой кислотности проводили титрованием водных вытяжек из объектов исследования
0,1 н гидроксидом натрия. Для определения суммарного содержания свободных и связанных кислот
водные вытяжки предварительно обрабатывали сильнокислым катионитом КУ – 2 в Н – форме [9].
Полученные значения пересчитывали на яблочную кислоту. Разделение комплекса органических кислот
проводили методом ВЭЖХ на приборе Agilent 1100 (колонка с карбогидратным сорбентом «Supelcogel»
С – 610Н; температура колонки 30 0С; элюент – 0,1 % ортофосфорная кислота; детектирование при 210
нм). Идентификацию органических кислот осуществляли по времени удерживания стандартов и
спектральным характеристикам [10].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Выявленная нами динамика накопления суммы органических кислот в плодах нектарина (рис. 1)
согласуется с литературными данными [5] для персика, свидетельствующими о наличии максимума их
содержания на 5 – 7 неделе после окончания цветения. Для всех исследуемых сортов, за исключением
поздних, этот максимум отмечен в середине июля, после чего, по мере приближения к состоянию
съемной зрелости, происходит снижение уровня накопления кислот: максимальное в течение первых
двух недель, затем менее заметное. У поздних сортов максимум накопления наблюдается за 2 – 4 недели
до наступления съемной зрелости. Этот факт, по – видимому, отражает повышенное накопление кислот
при окислении углеводов и их последующее расходование в процессах энергетического и пластического
обмена через цикл Кребса, протекающих при формировании косточки и интенсивном нарастании мякоти
плода. Дальнейшее снижение содержания органических кислот, по – видимому, вызвано их участием в
биосинтезе углеводов.
Доля свободных органических кислот от суммы свободных и связанных форм (рис. 2) в плодах
нектарина изменялась неоднозначно. Для сортов ранних, раннесредних и поздних сроков созревания за
исследуемый период характерен максимум накопления свободных форм органических кислот к
наступлению съемной зрелости. У всех сортов средней группы созревания отчетливо видны 2
максимума, из которых первый отмечается в начале июля, последний – в момент съемной зрелости.
Показательно, что максимум накопления органических кислот, отмеченный в середине июля (рис. 1), для
большинства сортов совпадает с минимальной долей их свободных форм (рис. 2). Таким образом,
суммарный прирост органических кислот в указанный период происходит в основном за счет связанных
форм. В дальнейшем, по мере снижения суммарного содержания органических кислот, наблюдается
увеличение доли их свободных форм. В целом, в плодах всех сортов в течение исследуемого периода
преобладали свободные формы кислот.
15
14
Содержание
органических
кислот, г/100 г
сухой массы
13
Рубиновый 8
12
Аметист
11
Евпаторийский
10
9
Крымчанин
8
Никитский 85
7
Рубиновый 4
6
Рубиновый 7
5
Сувенир
Никитский
4
3
15.6
30.6
15.7
30.7
14.8
29.8
Дата анализа
Рис. 1. Динамика накопления органических кислот в плодах нектарина в процессе созревания
(средние значения за 3 года).
Вісник Запорізького національного університету
№ 2, 2008
96
Доля свободных
органических
кислот, %
100
90
Рубиновый 8
Аметист
Евпаторийский
Крымчанин
Никитский 85
Рубиновый 4
Рубиновый 7
Сувенир Никитский
80
70
60
50
40
30
15.6
30.6
15.7
30.7
14.8
29.8
Дата анализа
Рис. 2. Изменение доли свободных форм органических кислот от суммы кислот в плодах нектарина в
процессе созревания (средние значения за 3 года).
Динамика накопления суммы свободных и связанных форм органических кислот в листьях нектарина
(рис. 3) напоминает аналогичную для плодов, с максимумом в середине июля, при этом в листьях
поздних сортов максимум менее выражен, чем у остальных. Далее содержание органических кислот
резко уменьшается, оставаясь примерно на одном уровне в период август – сентябрь, и в основном
несколько увеличивается к началу листопада (середина ноября). Доля свободных форм органических
кислот в листьях оказалась наименьшей в июле – августе и наибольшей в середине октября (рис. 4). В
период август – октябрь (рис. 3) сумма органических кислот меняется мало, а к моменту начала
листопада – увеличивается за счет связанных форм. В целом, в плодах преобладают свободные формы
кислот (рис. 2), в листьях – связанные (рис. 4).
14
Содержание
органических кислот,
г/100 г сухой массы
12
10
Рубиновый 8
Аметист
8
Евпаторийский
Крымчанин
6
Никитский 85
Рубиновый 4
4
Рубиновый 7
2
0
15.6
Сувенир
Никитский
15.7
14.8
13.9
13.10
12.11
Дата анализа
Рис. 3. Динамика накопления органических кислот в листьях нектарина в процессе вегетации
(средние значения за 3 года).
Біологічні науки
97
80
Доля свободных
органических
кислот, %
Рубиновый 8
Аметист
Евпаторийский
Крымчанин
Никитский 85
Рубиновый 4
Рубиновый 7
Сувенир Никитский
70
60
50
40
30
20
10
0
15.6
15.7
14.8
13.9
13.10
12.11
Дата анализа
Рис. 4. Изменение доли свободных форм органических кислот от их суммы в листьях нектарина в
процессе вегетации (средние значения за 3 года).
Методом ВЭЖХ проведено изучение качественного состава и количественного содержания
органических кислот (связанных и свободных форм) в плодах и листьях 2 поздних сортов нектарина –
‘Рубинового 8’ и ‘Евпаторийского’. Идентифицированы 4 соединения: яблочная, лимонная, фумаровая
(следы) и щавелевая кислоты, при этом последняя в плодах не обнаружена (рис. 5, 6). Как в плодах, так и
в листьях в составе кислот преобладает яблочная, за ней в плодах следует лимонная (рис. 5, 6), а в
листьях – щавелевая (рис. 7, 8) кислота.
Содержание
органических
кислот, г/100 г 9
сухой массы
8
7
6
5
Лимонная кислота
Яблочная кислота
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
Номер анализа
1 – 15.06; 2 – 30.06; 3 – 15.07; 4 – 30.07; 5 – 14.08; 6 – 29.08.
Рис. 5. Динамика накопления связанных и свободных форм отдельных органических кислот в плодах
нектарина сорта Рубиновый 8 в процессе созревания
Вісник Запорізького національного університету
№ 2, 2008
98
Содержание
органических
кислот, г/100 г
сухой массы
10
9
8
7
6
5
Лимонная кислота
Яблочная кислота
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
Номер анализа
1 – 15.06; 2 – 30.06; 3 – 15.07; 4 – 30.07; 5 – 14.08; 6 – 29.08.
Рис. 6. Динамика накопления связанных и свободных форм отдельных органических кислот в плодах
нектарина сорта Евпаторийский в процессе созревания
Содержание
органических
кислот, г/100 г 2,5
сухой массы
2
1,5
Лимонная кислота
Щавелевая кислота
Яблочная кислота
1
0,5
0
1
2
3
4
5
6
Номер анализа
1 – 15.06; 2 – 15.07; 3 – 14.08; 4 – 13.09; 5 – 13.10; 6 – 12.11.
Рис. 7. Динамика накопления связанных и свободных форм отдельных органических кислот листьях
нектарина сорта Рубиновый 8 в процессе вегетации
Біологічні науки
99
Содержание
органических
кислот, г/100 г 3
сухой массы
2,5
2
1,5
Лимонная кислота
Щавелевая кислота
Яблочная кислота
1
0,5
0
1
2
3
4
5
6
Номер анализа
1 – 15.06; 2 – 15.07; 3 – 14.08; 4 – 13.09; 5 – 13.10; 6 – 12.11.
Рис. 8. Динамика накопления связанных и свободных форм отдельных органических кислот листьях
нектарина сорта Евпаторийский в процессе вегетации
Полученные данные подтверждают правомерность пересчета титруемой кислотности плодов и листьев
нектарина производить пересчет на яблочную кислоту. Что касается динамики отдельных органических
кислот в процессе созревания, в отличие от литературных данных [6], постулирующих наличие 1
максимума для плодов персика, полученные нами данные (рис. 5) свидетельствуют о наличии по крайней
мере 2 таких пиков. В характере накопления идентифицированных соединений в плодах прослеживаются
сортовые особенности. Так, в плодах сорта Рубиновый 8 второй пик накопления яблочной кислоты
отмечен в момент съемной зрелости (29,08), а у сорта Евпаторийский – за 2 недели до ее наступления
(14.08). Также на 2 недели смещается второй максимум накопления лимонной кислоты. Характер
накопления яблочной и лимонной кислоты в листьях (рис. 7,8) имеет много общего, в частности, наличие
максимумов в июне, августе, ноябре.
Наибольшее накопление щавелевой кислоты в листьях приходится на середину августа.
ВЫВОДЫ
В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы.
1.
В плодах нектарина присутствуют яблочная, лимонная и фумаровая (следы) кислоты; в листьях –
дополнительно щавелевая. При этом доминирующим компонентом в обоих случаях является
яблочная кислота.
2.
В плодах нектарина преобладают свободные, а в листьях – связанные формы органических кислот.
3.
Максимум накопления органических кислот в плодах сортов нектарина раннего, раннесреднего и
среднего сроков созревания наблюдается в середине июля, поздних – за 2 – 4 недели до
наступления съемной зрелости (конец июля – середина августа).
4.
В листьях всех исследуемых сортов нектарина максимум накопления органических кислот
отмечен в середине июля.
Полученные данные свидетельствуют о неоднозначности процессов накопления органических кислот в
плодах и листьях нектарина. В связи с этим перспективным является изучение этого вопроса для других
плодовых культур, различающихся сроками созревания плодов и условиями произрастания.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Кривенцов В.И., Шоферистов Е.П. Биохимическая и помологическая характеристика
перспективных сортов нектарина // Бюл. Гос. Никит. ботан. сада. – 1987. – Вып. 62. – C. 108 – 112.
2.
Рихтер А.А. Совершенствование качества плодов южных культур. – Симферополь: Таврия, 2001. –
426 с.
Вісник Запорізького національного університету
№ 2, 2008
100
3.
Yamashita I., Tamura T., Yoshikawa S., Shimamoto T., Matsumoto A. Determination of volatile and
nonvolatile organic acids in fruits by gas chromatography // Nippon Nogeykagaku kaishi. – 1974. – Vol.
48, № 2. – P. 77 – 80.
4.
Плешков Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений: Учебн. – М.: Колос, 1980. – 495 с.
5.
Sandhu S.S., Dhilon B.S. Comparison of fruit growth and endogenous metabolites in developing early
and late peaches // J. Pes. Punjab Agric. Univ. – 1982. – Vol. 19, № 4. – P. 307 – 319.
6.
Bhargava J.N., Thakur D.R. Paper chromatographic determination of organic acids in peach fruit cv. July
Elberta and their relation to fruit growth and maturation // Indian J. Plant Physiol. – 1984. – Vol. 27, № 2.
– P. 184 – 189.
7.
Шоферистов Е.П. Происхождение, генофонд и селекционное улучшение нектарина: Автореф.
дис…. доктора биол. наук: 03.00.01; 06.00.05 / Госуд. Никит. ботан. сад. – Ялта, 1995. – 56 с.
8.
Каталог сортов нектарина коллекции Госуд. Никит. ботан. сада. – Ялта. – 1988. – 15 с.
9.
Кривенцов В.И. Методические рекомендации по анализу плодов на биохимический состав. – Ялта,
1982. – 22 с.
10.
МВИ. Методика выполнения измерений массовой концентрации органических кислот в напитках
методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. – ФР.1.31.2002.00601. – 17 С.
УДК 612.821.2:591.3
ОБУЧЕНИЕ И ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ШИМПАНЗЕ
ПРИ ВЫБОРЕ ПРЕДМЕТА ПО ЕГО РЕАЛЬНОМУ ОБРАЗЦУ
И РИСОВАННОМУ ИЗОБРАЖЕНИЮ
*Кузнецова Т.Г., д. б. н., доцент, Ведясова О.А., д. б. н., ведущий научный сотрудник,
Веюкова М.А., студент
*Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН,
Самарский государственный университет
В работе исследованы поведенческие реакции (отвлечение, вокализация, уход с рабочего места,
контакт с экспериментатором, агрессивные действия), сопровождающие выполнение задачи выбора
предмета по его реальному образцу и рисунку у шимпанзе. Показано, что скорость обучения выбору и
успешность его осуществления зависят от индивидуально-типологических особенностей высшей
нервной деятельности шимпанзе и их места в иерархии группы.
Ключевые слова: поведенческие реакции, обучение, реальный образец, рисованное изображение.
*Кузнецова Т.Г., Ведясова О.А., Веюкова М.А. НАВЧАННЯ ТА ПОВЕДІНКОВІ РЕАКЦІЇ ШИМПАНЗЕ
ПРИ ВИБОРІ ПРЕДМЕТА ЗА ЙОГО РЕАЛЬНИМ ЗРАЗКОМ І МАЛЬОВАНИМ ЗОБРАЖЕННЯМ /
*Інститут фізіології ім. І.П. Павлова РАН, Самарський державний університет, Росія
У роботі досліджені поведінкові реакції (відволікання, вокаліз, відхід з робочого місця, контакт з
експериментатором, агресивні дії), що супроводжують виконання завдання вибору предмета за його
реальним зразком і малюнком у шимпанзе. Показано, що швидкість навчання вибору і успішність
його здійснення залежать від індивідуально-типологічних особливостей вищої нервової діяльності
шимпанзе та їх місця в ієрархії групи.
Ключові слова: поведінкові реакції, навчання, реальний зразок, мальоване зображення.
*Kuznetsova T.G., Vedyasova O.A., Veyukova M.A. THE ANALYSIS OF CHIMPANZEE`S BEHAVIORAL
REACTIONS DURING THE CHOICE OF OBJECT BY ITS REAL IMAGE AND PICTURE / *Institute of
Physiology, Pavlov, Russian Academy of Sciences, Samara state University, Russia
In the paper the behavioral reactions of chimpanzee, such as switching an attention, vocalization, leaving the
working place, contact with researcher and aggressive actions, are studied in the conditions of choice the
object by its real image and picture. It is shown that the process of learning the choice and the right use of
choice are depended from the nervous system individual typological peculiarities of chimpanzee and its
hierarchical position in chimpanzee’s group.
Key words: behavioral reactions, education, real image, picture.
Біологічні науки