Трансформация люизита в объектах окружающей среды
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
ется на развитии и продуктивности растительного организма [25]. ИУК является одним из важнейших гормонов роста растений [20]. Регуляция микробной продукции фитогормонов представляет интерес при изучении ассоциативных бактерий, поскольку они обитают в ризосфере, где существуют вариабельные, нестационарные условия протекания процессов и присутствуют различные химические соединения, которые могут влиять на продукцию ИУК количественный состав корневых выделений, доступных ризосферным микроорганизмам, непрерывно меняются во времени. Очевидно, что при этом параметры системы растение-микроорганизм будут меняться и соответственно биохимические процессы синтеза ИУК будут иметь свои особенности [26].
Значительное распространение в почвах бактерий рода Azospirillum и их способность к продукции фитогормонов, причем в количествах, которые обладают в ризосфере физиологической активностью [16,17,27], дает возможность использовать их в качестве модельных систем изучения ассоциаций растение-микроорганизм . Более того считают, что именно способность микроорганизмов синтезировать фитогормоны является первостепенным фактором, лежащим в основе улучшения процессов роста и развития растений. Поэтому интерес исследователей к биосинтезу ИУК связан ещё и с ролью этого процесса при становлении и функционировании ассоциаций растение-микроорганизм. В работе [28] показано, что бактерии Azospirillum brasilense используют антраниловую кислоту, индол и триптофан в качестве предшественников синтеза ИУК.
Синтез ИУК по Трп-независимому пути, когда гипотетическими предшественниками фитогормона являются соединения, лежащие на отрезке антранилат --...-- индол, является маловероятным.
Кроме того, известные биохимические схемы Трп-зависимых бактериальных путей синтеза ИУК [28] были дополнены соответствующими квантовохимическими расчетами термодинамических параметров как для синтеза самого Трп из антрониловой кислоты, так и для синтеза ИУК из триптофана несколькими путями: через индолилацетамид и индолилпировиноградную кислоту. Судя по этим данным, процесс синтеза ИУК сдвинут в сторону продуктов реакции, т.е. в сторону продукции ИУК.
Квантовохимические расчеты в совокупности с экспериментальными данными дают ещё одно обоснование предположению, что ИУК, как вторичный метаболит, является продуктом катаболизма Трп и этот процесс необходим самому микроорганизму для детоксикации Трп [29].
В экспериментах с 2-хлорвиниларсиноксидом использовали раствор с начальной концентрацией 0,036 мг/мл. Концентрация триптофана в среде составила 100 мг/мл. На 50 мл среды при культивировании бактерий были добавлены объемы раствора 2-хлорвиниларсиноксида и определена оптическая плотность трехсуточной культуры, приведенные в табл.2.
Как видно из табл. 2, образцы 1-3, 6, 9, И, 16 и 17 характеризуются пониженной оптической плотностью растворов, что свидетельствует о низком росте биомассы.
В качестве стандартов использовали аутентичные индольные соединения (Fluka). По полученным хроматограммам не выявлено пропорциональной зависимости синтеза ИУК от концентрации 2-хлорвиниларсиноксида в растворе культуральной жидкости. При концентрациях 2-хлорвиниларсиноксида 10~2- 10~4, 10~7, 10~10 и 1017 мг/мл продукции ИУК не наблюдалось (см. Приложение 3, рис.П19-П21).
В проведенных ранее экспериментах по светорассеянию водных растворов 2-хлорвиниларсиноксида в интервале концентраций 10 -10 мг/мл установлено [11], что в диапазоне малых и сверхмалых концентраций вещества наблюдаются максимумы, свидетельствующие об аномальном молекулярном рассеянии света. Максимумы светорассеяния проявляются при концентрациях вещества 109, 1013 и 1017 мг/мл. Показано, что водный раствор 2-хлорвиниларсиноксида с концентрацией 1 1017 мг/мл близок к точке фазового перехода второго рода.
Таблица 2 Условия и результаты эксперимента с культурой Azospirillum brasilense Sp 245
Образец №Объем (мл) раствора 2-хлорвиниларсиноксида с концентрацией 0,036 мг/мл раствораОптическая плотность OD660150,02520,50,2235х10'20,4145x1030,555х10'40,565х1050,3775xlQ-60,5185х10'70,4895х10'80,38105х10-у0,5115х10-ш0,38125х10-п0,45135х10-120,52145х10-130,46155х10-140,46165х10-150,31175х10'160,11185х10-170,42195х10'180,48Контроль (К)00,5
Можно предположить, что обнаруженные эффекты имеют общую природу и проявляются как для растений, так и бактерий и связаны с перестройкой сетки водородных связей воды под влиянием сверхнизких концентраций 2-хлорвиниларсиноксида, приводящего к изменению структуры приповерхностной воды и инактивации (угнетению) трансаминазы. Эти эффекты могут иметь важные экологические последствия. Воздействие 2-хлорвиниларсиноксида на растения и ризосферные микроорганизмы в предельно низких концентрациях может привести к значительному снижению (гибели) урожая зерновых и масличных культур.
3. Экспериментально-методическая часть
.1 Синтез 2-хлорвиниларсиноксида
В трехгорлую колбу объемом 250 мл загружают 1,5 г люизита и 100 мл воды. Гидролиз проводят при интенсивном перемешивании в течение 12 часов. Осадок отфильтровывают, сушат, взвешивают. Получают 0,463 г 2-хлорвиниларсиноксида. Тпл = 143-145С. Тпл[30] = 143С.
.2 Физико-химический анализ продуктов реакции 2-хлорвиниларсиноксида с химическими соединениями, моделирующими активные компоненты окружающей среды
Подготовленный раствор арсиноксида смешивают с растворами 2-аминоэтанола, 3-аминопропанола, 2-меркаптоэтанола, этиленгликоля, унитиола и цистеина, взятыми в эквимольном соотношении. Измерения вып