|
КИІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
БЕРЗЕНІНА ОКСАНА ВАЛЕРIIВНА
УДК. 577.115+665.322
БIОХIМIЧНI ОСОБЛИВОСТI ПОВЕРХНЕВИХ ЛIПIДIВ ЛИСТЯ ХВОЙНИХ (Coniferae)
03.00.04 - бiохiмiя
Автореферат дисертацi? на здобуття наукового ступеня
кандидата бiологiчних наук
Київ - 2000
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Дніпропетровському державному університеті
Міністерства освіти України.
Науковий керівник: доктор біологічних наук, Штеменко Наталія Іванівна,
завідувач кафедри біофізики та біохімії Дніпропетровського
державного університету.
Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Стародуб Микола Федорович,
завідувач відділу біохімії сенсорних та регуляторних систем Інституту
біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України.
кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Оканенко
Олександр Аркадійович, старший науковий співробітник кафедри
фізіології та екології рослин, Київського національного університету імені
Тараса Шевченка.
Провідна установа Чернівецький державний університет ім. Ю. Федьковича, кафедра
біохімії та експериментальної екології, м. Чернівці.
Захист дисертації відбудеться 29 червня 2000 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.001.24 при Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: 03127, м.Киів, проспект Глушкова, 2, корп. 12, біофак, ауд.215. Поштова адреса: Київ, 01033, вул. Володимирська, 64.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Київського національного універсітету імені Тараса Шевченка (м. Київ, вул. Володимиірська, 58)
Автореферат розісланий “29” травня 2000 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради, професор О.В. Брайон
Актуальнiсть проблеми. Поверхневi лiпiди (ПЛ) листя рослин ? позаклiтинним гiдрофобним шаром, бiохiмiчним бар’єром, який забезпечу? пасивну стiйкiсть рослинного органiзму та ? першою точкою контакту рослин з навколишнiм середовищем. Вивчення бiохiмi? ПЛ ? напрямком який розкрива? бiохiмiчнi основи стiйкостi рослинних органiзмiв. ПЛ ? сумiшшю складних ефiрiв (воскiв), алканів, алканолів та iнших сполук з вуглеводним радикалом значно? довжини (С13- С36) (Blaker 1988, Bianchi 1987-1989, Prasad 1990, Gulz 1992, Maloney 1998).
Вваж?ться, що найважливішими функцiями ПЛ ? захист рослини вiд УФ-випромiнювання, проникнення гiдрофiльних токсикантiв та патогенiв (Jenks 1995). Вивчення складно? гетерогенно? сумiші ПЛ потребу? розробки нових пiдходiв з використанням сучасних спектральних та хроматографiчних методiв. Цим можна пояснити невелику кiлькiсть вивченних видiв рослин та вiдсутнiсть узагальнюючих робiт, присвячених закономiрнiстям формування епiкутикулярного гiдрофобного шару. Знання про механiзми бiосинтезу компонентiв ПЛ обмеженi (Kollatukudy 1973-1987, Baker 1982) та носять дискусійний характер. В той же час, питання про функцiональне значення бiосинтезу близьких за структурою сполук, часто гомологiчних, ? одним iз найбiльш iнтригуючих проблем бiохiмi? (Судьина 1981). До найбiльш актуальних аспектiв вивчення ПЛ вiдносяться питання родових та видоспецифiчних особливостей складу ПЛ, iснування закономiрностей формування ПЛ в процесi розвитку хво?, зв’язку складу ПЛ з газостiйкiстю та iншими видами стiйкостi рослин. Значна екологiчна пластичнiсть хвойних та пов’язанний з нею широкий ареал ?х розповсюдження робить цi рослини найбiльш зручним об’?ктом для вивчення бiохiмiчних основ бар’?рно? функцi? ПЛ, з одного боку, а ?х здатнiсть створювати значну бiомасу в умовах непридатних для бiльшостi дерев робить хвойні цікавими як джерело лiпiдних компонентiв, що можуть використовуватись в практицi.
Оскiльки епiкутикулярний шар рослин ? унiкальним джерелом довголанцюгових молекул, якi потребують вiд організму значних енертичних витрат, пов’язанних з елонгацi?ю вуглеводневого ланцюга та секреторними механізмами, актуальною ? також проблема препаративного видiлення та хiмiчно? модiфiкацi? ПЛ з метою іх практичного використання.
Мета та основні завдання дослiдження. Метою дано? роботи було:
- розробити методичнi пiдходи до вивчення поверхневих лiпiдiв рослин, якi дають можливiсть виявити бiохiмiчнi особливостi формування поверхневих лiпiдiв листя хвойних та здiйснити препаративне видiлення компонентiв;
- виявити бiохiмiчнi особливостi процесу формування поверхневих лiпiдiв хво? та основнi бiосинтетичнi напрямки, якi активнi в ПЛ хво?.
- вивчити динаміку накопичення ПЛ
Основними задачами роботи було:
1. Вивчити поверхневi лiпiди листя хвойних спектральними методами, методом газо-рiдинно? хроматографi? вуглеводнiв та метилових ефiрiв жирних кислот гiдролізатiв сумарно? фракцi?, методом диференцiйного термiчного аналiзу та функцiонального аналiзу.
2. Виявити родовi та видоспецифiчнi особливостi процесiв бiосинтезу вуглеводнiв та жирних кислот в ПЛ хво?.
3. Запропонувати схему напрямків бiосинтезу компонентiв поверхневих лiпiдiв, активних в процесi розвитку хвої рослин.
4. Розробити метод отримання вищих жирних кислот з листового опаду хвойних.
Наукова новизна, теоретична та практична цінність роботи. Розроблено методичний пiдхiд, який включа? дослiдження сумарно? фракцi? ПЛ листя рослин спектральними та хроматографічними методами, методом функцiонального та диференцiйного термiчного аналiзу, газо-рiдинно? хроматографi? метилових ефiрiв жирних кислот гiдролізатiв сумарно? фракцi?. Розроблений пiдхiд дозволив встановити родовi та видоспецифічнi особливостi процесу бiосинтезу основних компонентiв поверхневих лiпiдiв, активних в процесi розвитку хво? рослин. Розроблено метод одержання вищих жирних кислот з опаду листя на основi отриманих даних про динамiку накопичення жирних кислот в ПЛ хвойних.
Результати проведених дослiджень дозволяють глибше зрозумiти зв’язки мiж хiмiчним складом поверхневих лiпiдiв листя рослин рiзного вiку та формуванням гiдрофобного бiохiмiчного бар’?ру, здатного захистити фотоcинтетичний апарат вiд зовнiшнього впливу. Зробленi спостереження та висновки значно розширюють уявлення про механiзми функцiонування рiзних бiоcинтетичних процесiв в ПЛ листя рослин.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Ця робота ? частиною дослiджень, якi проводяться кафедрою бiофiзики та бiохiмi? Днiпропетровського держунiверсiтету за темою: “Дослiдження механiзмiв змiнностi лiпiдiв рослин та розробка бiохiмiчних основ отримання речовин лiпiдно? природи з рослинно? сировини”, якi входять в координацiйний план №15 Мiносвiти Укра?ни.
Особистий внесок здобувача. В процесi виконання дисертацiйно? роботи автором вивчено та проаналiзовано наукову лiтературу за темою дослiдження. Дисертантом розроблено програму проведення експериментiв та пiдiбрані методи рiшення поставлених задач. Дослiдження складу поверхневих лiпiдiв хво? частково проводились в спiвпрацi зi спiвробiтниками НДI бiологi? ДДУ, кафедри бiофiзики та бiохiмiї ДДУ та кафедри неорганiчно? хiмi? УДХТУ, якi ? спiвавторами наукових праць здобувача. Обговорення та аналiз результатiв дослiджень проведенi з науковим керiвником.
Апробацiя роботи. Матерiали дисертацi? доповiдались на XIII мiжнародному конгресi захисту рослин (Гаага, Нiдерланди, 1995), Мiжнародній конференцi? “Стiйкий розвиток: забруднення навколишнього середовища та екологічна безпека” (Днiпропетровськ, 1995), ІV мiжнародному симпозiумi “Реакцi? рослинного метаболiзму на атмосферне забруднення та глобальнi змiни” (Нiдерланди, 1997), VII Укра?нському бiохiмiчному з’?зді (Ки?в, 1997), Мiжнародно? конференцi? з екотоксикологi? (Анталiя, Туреччина, 1998).
Публiкацi?. Основнi положення роботи опублiкованi в 10 наукових роботах, з яких 6 статей.
Структура та об’?м роботи. Дисертацiя склада?ться iз вступу, огляду лiтератури, експериментально? частини, результатiв обговорення, висновкiв та списку лiтератури, який включа? 174 найменування. Робота викладена на 133 сторiнках друкованого тексту та включа? 18 рисункiв, 19 таблиць.
Матерiали та методи дослiджень.
Об’?ктами дослiджень були окремi дерева 6 видiв: Picea abies L. Karst., Picea pungens Engelm., Pinus pallasiana D. Don., Pinus sylvestris L., Pinus nigra Arnold., Larix sibirica Ledeb., якi зростають на територi? Ботанiчного саду Днiпропетровського держунiверситету. Вiдбiр хво? проводився в перiод активно? вегетацi? протягом 3-х рокiв (1994-1997). Вивчалась хвоя рiзного вiку (першого, другого та третього років), яку збирали з середнього ярусу пiвденно-схiдного боку крони. Експерименти проводились в 3 - 4 бiологічних повторах.
Екстракцiю проводили за Гусаковою (1986). Подалi діяли згідно зображеній нижче комплексній схемі дослiджень, або в залежностi вiд поставлено? мети обирали один з напрямкiв дослiджень:
Сумарнi ПЛ Диференцiйний
термiчний аналiз
Тонкошарова Гiдролiз Спектральнi Газо-рiдинна
хроматографiя дослiдження хроматографiя
вуглеводнiв
Реекстракцiя
Неацильні речовини
Жирнi кислоти (ГРХ метилових ефiрiв)
Спектри поглинання в УФ-областi знiмали в гексанових розчинах на спектрометрi Speсord M-40 (Німеччина) в 0.2; 0.5 або 1-сантиметрових кюветах, концентрацiя розчинiв 0.013-0.3%. Інфрачервонi спектри вивчали на спектрометрі Speсord UR-20 у виглядi суспензi? речовин в вазеліновому маслi на оптичному склi з бромiду кальцiю .
Вуглеводні аналiзували в екстрактах пiсля випаровування алiквоти на газо-рiдинному хроматографi "Сhrom-5"(ЧССР) iз полум'яно-iонiзацiйним детектором. Використовували скляну спіральну колонку розмiром 2.5м х 0.4 см, заповнену 5% SP- 2100 на Chromaton N-Super 80-100 меш. Температура детектора та введення проби 2500 С, температура термостата програмувалась вiд 1500 до 2500 С зi швидкiстью 50С/хв. Швидкiсть газу-носiя (гелiя) 40 мл/хв. Ідентифiкацiю проводили порiвнянням з часом утримання маркера - н-доктриоконтанолу.
Гiдроліз сумарних ПЛ, реекстракцiя та виявлення двох лiпiдних фракцiй - неацильних речовин та жирних кислот - проводили за Кейтсом (1975).
Cинтез нiтрозометилсечовини, виготовлення розчину дiазометану та метилювання жирних кислот проводили за Физер (1971). Газо-рiдинну хроматографiю жирних кислот проводили за методами Руденко (1971) та Шаршуново? (1980). Розділення жирних кислот проводили у виглядi ?х метилових ефiрiв. Хроматографічне роздiлення сумiшi метилових ефiрiв жирних кислот проводили двома методами:1) розділення на неполярних силiконових еластомерах типу SP-2100 та в режимi, описаному вище для вуглеводнiв; 2) роздiлення на полярних носiях на скляних колонках 2,5 х 0,4 см, заповнених 15% Reoplex 400 на Chromaton N-Super 0,125-0,160 меш або 10% ПЕГС на Chromosorb P 80-100 меш при ізотермiчному режимi при температурi термостату 2000С та температурi камери випаровування 2500С. Ідентифiкацiю вищих жирних кислот виконували за допомогою стандартних сумiшей метилових ефiрiв жирних кислот та окремих жирних кислот виробництва фiрми Serva Feinbiochemica Heidelberg.
Диференцiйний термiчний аналiз (ДТА) зразкiв проводили на дериватографі системи Паулiк-Паулiк-Ердей (Paulik 1987) марки Q-1500 D (МОМ) в динамiчному режимi в умовах звичайного теплообмiну в интервалi температур 10-5000С, зi швидкiстю нагрiвання 100/хв., еталон - Al2O3, при масi зразкiв 0,1г та ре?страцi?ю кривих диференцiйного термiчного аналiзу з максимальною чутливiстю.
Присутнiсть оксосполук (альдегидiв та кетонiв) перевiряли за реакцi?ю з 2,4-динiтрофенiлгiдразином пiсля розчинення сумарних ПЛ в етанолi (Органікум 1979). Статистичне опрацювання результатів експериментів проводили за Лакіним (1980)
Основнi результати дослiдження.
Обгрунтування рацiональностi обраних методiв дослiдження. На основi огляду методiв екстракцiї, був вибраний методичний підхід, приводиться обгрунтування вибору розчинника та умов екстракцi?, яка призводить до вичерпно? екстракцi? ПЛ та в той же час не впливає на внутрiшньоклiтиннi лiпiди, приводиться також критичний аналiз методу тонкошарово? хроматографi? та УФ-спектроскопi?, які не дозволяють виявити родовi та видоспецифiчнi особливостi. В той же час показана iнформативнiсть ІЧ-спектроскопi? для вивчення ПЛ рослин. Складнi ефiри, жирнi кислоти та iншi сполуки, якi мiстять карбонiльну групу та знаходяться в складi ПЛ, проявляються в ІЧ-спектрi у виглядi характеристичних смуг карбонiльного поглинання в областi 1705 – 1750 см-1. Для ПЛ листя хвойних характерна наявнiсть двох виразних смуг в цiй
Рис. 1. ІЧ-спектри ПЛ листя рослин: А - Citrus limon.; Б - Pinus pallasiana (сумарні ліпіди); В - Pinus pallasiana (фракція неацильних речовин)
областi (рис. 1 Б) на вiдміну вiд iнших рослин (наприклад, Citrus limon L.) (рис.1 А). Спiввiдношення цих смуг дозволя? зробити висновок про присутнiсть речовин, якi мiстять карбонiли в ПЛ та про змiни ?х кiлькостi. Данi ІЧ-спектроскопi? разом зі специфiчною реакцi?ю на оксогрупу продемонстрували вiдсутнiсть оксосполук (альдегідiв та кетонiв) в неацильних речовинах (рис.1В).
Використана нами модифікацiя ПЛ за Кейтсом дозволила провести повний аналiз жирнокислотного складу фракцi? лiпiдiв та вперше показати наявнiсть значно? кiлькiстi жирних кислот з непарною кiлькiстю атомiв вуглецю в ПЛ хво?. Нами вперше показано можливiсть використання методу диференцiйного термiчного аналiзу для визначення онтогенетичних та видоспецифічних закономiрностей формування ПЛ листя рослин за показниками ендотермічних переходів ПЛ.
Родовi та видоспецифiчнi особливостi поверхневих лiпiдiв хвої першого року. Склад карбонiльних сполук ПЛ листя хвойних є родоспецифічним, про що свiдчать рiзні спiввiдношення смуг поглинання карбонiльних сполук (табл.1). Особливо сильно вiдрiзня?ться за цим показником P. abies.
Вуглеводні ПЛ хво? представленi непарними та парними алканами вiд С17 до С34 (табл. 2). Превалюючим компонентом у всіх хвойних ? С29-алкан.
Для того, щоб бiльш яскраво показати видоспецифiчнiсть вуглеводнiв, було обрано три пiдходи:
- Оцiнка ступеню гетерогенностi вуглеводнiв ПЛ хво?. Значущими вважали тiлькi компоненти, кiлькiсть яких перевищувала 1%, кожен такий компонент приймали за 1. Для роду Picea цей показник склада? 3-6, для Pinus - 10-11, а для Larix - 14. Ступiнь гетерогенностi може
Таблиця 2
Склад вуглеводнів поверхневих ліпідів листя хвойних (%), вік хвої 1 рік.
бути оцінена також внеском превалюючого компоненту: для Picea 75-88%, Pinus - 18-48%, Larix - 19,24%; Узагальнюючи цi два показника, можна казати, що три роди вивчених хвойних вiдрiзняються за гетерогеннiстю вуглеводнiв ПЛ. При цьому, враховуючи, що роди Pinus та Picea вивченi в умовах однакового фiзіологiчного вiку, можна сказати, що гетерогеннiсть вуглеводнiв хвойних ? видоспецифiчною ознакою та рiд Picea характеризується меньшою гетерогеннiстю, ніж рiд Pinus.
- Спiввiдношення парних та непарних компонентiв.
Обрунтованiсть такого пiдходу до оцiнки отриманих даних поясню?ться тим, що цi компоненти, згідно даних літератури, cинтезуються рiзними механiзмами. Синтез парних та непарних компонентiв в ПЛ двох родiв Picea та Pinus проходить з рiзною iнтенсивнiстю (табл.3), при цьому за кiлькiстю непарних компонентiв рiд Picea переважа? рiд Pinus майже в 1,5 рази. Видова специфічнiсть за цим показником практично вiдсутня, що особливо характерно в випадку ПЛ хво? представникiв роду Pinus.
- Високомолекулярнiсть компонентiв За молекулярною вагою вуглеводнiв ПЛ серед вивчених рослин вiдзнача?ться Pinus sylvestris, в ПЛ хвої якого знайдено значну кiлькiсть С30 - С31 алканiв. В той же час в двох iнших представниках цього ж роду значно? кiлькостi високомолекулярних компонентiв не знайдено. Таким чином, видоспецифiчнiсть вуглеводнiв ПЛ хво? може бути продемонстрована з використанням такого підходу.
Для складу жирних кислот ПЛ хво? характерна: насиченiсть та значна кiлькiсть жирних кислот з непарною кiлькiстю атомiв вуглецю (табл. 4).
Таблиця 4
Склад жирних кислот поверхневих ліпідів листя хвойних рослин %,
вік хвої 1 рік
Продовження табл. 4
Вивченi представники хвойних мають значнi мiжродовi вiдмiнностi за спiввiдношенням жирних кислот, якi входять до складу ПЛ. Так, для роду Picea характерна значна кiлькiсть жирних кислот з непарною кiлькiстю атомiв вуглецю (21-34%), для Pinus - С22-жирно? кислоти (29, 36, 48%), а для Larix - тiлькi С22-жирно? кислоти (бiльш 90%). Якщо роди Picea та Pinus близькi за складом жирних кислот, то Larix сутт?во вiдрiзня?ться можливо внаслiдок iншого житт?вого циклу та впливу фiзиологiчного вiку листя на склад ПЛ.
На основі отриманих даних та даних літератури можна припустити, що жирнi кислоти з непарною кiлькiстю атомiв вуглецю iснуюють в ПЛ у вiльному станi. Надзвичайно сильне поглинання в областi 1725 см-1 ПЛ P. abies з цi?? точки зору можна пояснити поглинанням валентного зв’язку карбонiлу гептадеканово? (С17), пентадеканово? (С15) та нонадеканово? (С19) жирних кислот в неетерифiкованому станi.
Сумарнi поверхневi лiпiди хво? в процесi розвитку листя. На пiдставi отриманих даних очевидно, що навiть для одного роду Pinus склад вуглеводнiв та жирних кислот в ПЛ однорiчно? хво? вiдрiзня?ться за молекулярною вагою. Так, для P. sylvestris характерна наявнiсть бiльш високомолекулярних жирних кислот з кiлькiстю атомiв вуглецю бiльше С20 - 52% та вуглеводнiв з номером виходу вище десяти 74%, в порiвнянні з ПЛ P. pallasiana 34% та 45% вiдповiдно.
В основі робочої гiпотези було припущення, що динамiка формування компонентiв ПЛ цих двох видiв вiдрiзня?ться, таким чином, iснують значнi вiдмiнностi в складi ПЛ видiв Pinus sylvestris та Pinus pallasiana в процесi розвитку хво?. Дійсно нами показано, що в процесi розвитку змiню?ться спiввiдношення смуг на користь смуги 1735 см-1 в ІЧ-спектрах ПЛ.
Таблиця 5.
Результати термогравіметричних
дослiджень поверхневих лiпiдiв хво? Р. sylvestris L. та P. pallasiana D.Don рiзного вiку.
Для P.sylvestris - вида, який характеризу?ться бiльш високомолекулярними компонентами, ця особливiсть виражена бiльш суттєво. Цi спостереження свiдчать про активний cинтез або розклад карбонiлвмiсних сполук (жирнi кислоти в вільному станi та складнi ефiри) в процесi розвитку хво?. Для додаткового пiдтвердження цi?? гiпотези ми застосували метод ДТА, чутливий до молекулярно-динамічних характеристик сполук та ?х сумiшей. Виходячи з отриманих результатiв (табл. 5), можна констатувати наявнiсть двох низькотемпературних близько розташованих ендотермiчних ефектiв (I та II).
Перший - широкий, без мiнiмуму в iнтервалi 20-500 С, а другий - гострий з чiтким мiнiмумом в iнтервалi 45-800 С. Обидва ендотермiчних ефекти проходять без втрати маси, що свідчить про наявнiсть фазових переходiв при цих температурах.
Базуючись на даних подібних дослiджень (Reinhardt 1994) та теорi? термографi? (Берг 1969), можна вiднести ефект I до плавлення аморфно? фази ПЛ, а II - до плавлення кристалічно? фази ПЛ.
При подальшому пiдвищенi температури спостерiга?ться серiя ендотермiчних ефектiв з втратою маси.
З точки зору бiохiмiчних особливостей ПЛ найбiльш цiкавi ефекти I-II. Параметри цих ефектiв свідчать, що: 1) ПЛ листя двох вивчених рослин вiдрiзняються за структурно-динамiчними характеристиками; для P. sylvestris характернi термiчнi iнтервали та максимуми переходiв при значно вищих температурах, ніж для P. pallasiana, що пiдтверджу?ться нашими попереднiми даними; 2) для вивчених рослин характернi вiдмiнностi в закономiрностях формування ПЛ: якщо для P. pallasiana характерно пiдвищення молекулярно? маси компонентiв ПЛ хво? з вiком, то в P. sylvestris умовно “важкi” компоненти cинтезуються ще в молодо? хво?; 3) мiжвидовi вiдмiнностi в ПЛ характернi як для аморфно?, так і для кристалічно? фази ПЛ.
Таким чином, види рослин сутт?во вiдрiзняються один вiд одного за молекулярно-динамiчними характеристиками сполук, що утворюють захисний шар.
За шкалою газостiйкостi (Илькун 1978) цi рослини вiднесенi до рiзних груп: P. sylvestris - до нестiйких (V группа), а P.pallasiana - вiдносно стiйких (III группа). Вiдносна стiйкiсть другого виду може бути пояснена можливiстю фазового переходу при фiзiологічних температурах. Наявнiсть низькотермiчного фазового переходу в ПЛ хво? відмічена нами вперше та його фiзіологiчне значення ранiше не обговорювалось.
Мiнливість складу вуглеводнiв поверхневих лiпiдiв хво? в процесi i? розвитку. Застосовуючи показник гетерогенностi, який був описаний вище, спостерiгали, як вiн змiню?ться в Picea з віком: P. рungens - 3, 7, 10; P. abies - 7, 9,10; в Pinus: P. pallasiana - 10,13,15; P. sylvestris - 11,14,14; P. nigra - 10, 11, 12, для першого, другого та третього років, відповідно.
Отриманi результати пiдтверджують ранiше висловлене припущення про те, що ступiнь гетерогенностi вуглеводнiв ПЛ хво? зроста? в процесi її розвитку. На рис. 2 показано динамiку вмісту превалюючого компоненту - нонакозану (С29), який ми обрали ранiше як показник гетерогенностi. Рисунок демонстру? специфiчнiсть двох родiв вiдносно динамiки вмiсту превалюючого компоненту. Якщо для роду Picea зростання гетерогенностi вуглеводнiв ПЛ хвої з вiком проходить дуже iнтенсивно та вмiст превалюючого компоненту змiню?ться вдвiчi протягом року, то для роду Pinus зафіксований процес змiни гетерогенностi незначний (майже всi вуглеводневi компоненти cинтезуються вже в перший рiк), але вiн практично не стосу?ться С29-алкану, тому що нонакозан залиша?ться самим значним компонентом на всiх вивчених стадiях розвитку хво?.
Спiввiдношення парних та непарних компонентiв зазна? значних змiн в процесi розвитку хво? обох представникiв хвойних. Найбiльш характерним це ? для роду Pinus, де суттєво зроста? частка непарних компонентiв та падає частка парних. Змiни гетерогенностi також трапляються внаслiдок зростання частки С17, С19, С31-алканiв. Для роду Picea є характерним незначна змiна спiввiдношення парнi/непарнi вуглеводнi. Процес формування вуглеводнiв в розвитку хво? проходить по-рiзному: в родi Picea спочатку cинтезу?ться набiр вуглеводнiв, де превалюють (до 90%) непарнi алкани та цей спектр поповню?ться парними вуглеводнями; в роду Pinus парнi вуглеводнi знаходяться в значних кiлькостях (бiльше 50%) в молодому листi, а в процесi росту листя ?х кiлькiсть зменьшу?ться практично втричi. Тобто, крiм рiзно? видоспецифiчно? динамiки формування спектру вуглеводнiв, слiд вiдмiтити, що найбiльш активним процес змiнення вуглеводного спектру є для молодого листя; починаючи з 2 року практично сформовано “дорослий” спектр, який ма? родовi та видоспецифiчнi вiдмiнностi (приблизно однакову гетерогеннiсть 11-13 та ступiнь превалювання непарних компонентiв).
Для 4-х представникiв хвойних динамiка формування умовно високомолекулярних компонентiв (ВМК - вуглеводнi з радикалом вище С29) ПЛ хво? майже схожа: низький вмiст на 1 роцi та високий на 2 та 3 роках розвитку (рис.3). Унiкальним в цьому планi ? Pinus sylvestris, ПЛ якої вмiщують значну кiлькiсть ВМК на протязі всього вивченого перiоду розвитку хво?.
Мiнливість складу жирних кислот поверхневих лiпiдiв хвойних в процесi розвитку хво?. Для усіх вивчених видiв хвойних знайденi загальнi закономiрностi змiни жирнокислотного складу сумарних ПЛ:
а) Значне збiльшення частки бегеново? кислоти (рис. 4). Якщо для роду Pinus кiлькiсть цi?? жирно? кислоти була сутт?вою в лiпiдах хво? першого року та ?? вмiст з вiком збiльшувався вдвічи, то для роду Picea це збiльшення досягало десятикратних величин. Ранiше нами було показано, що збiльшення iнтенсивностi бiосинтезу бегеново? кислоти ? характерним для вiкових змiн ПЛ iнших рослин (Батюкова 1997).
б) Збереження високого вмiсту жирних кислот з парною кiлькiстю атомiв вуглецю. В процесi росту в ПЛ хво? зберiга?ться високий вмiст жирних кислот з парною кiлькiстю атомiв вуглецю без врахування бегеново? кислоти. Збiльшення молекулярно? маси компонентiв може бути поясненням зсуву фазових переходiв ДТА-кривих в область бiльш високих температур в ПЛ листя старшого вiку.
в) Зниження вмiсту жирних кислот з непарною кiлькiстю атомiв вуглецю. Ця закономiрнiсть також бiльш характерна для роду Picea, нiж для роду Pinus. Нами було висунуте припущення про iснування жирних кислот з непарною кiлькiстю атомiв вуглецю в вiльному станi в ПЛ хво?, що вiдповiда? результатам IЧ-спектроскопi? та лiтературним даним.
Про можливість препаративного видiлення жирних кислот з опаду листя хвойних. Нами був модифiкований метод гiдролiзу лiпiдних екстрактiв рослин таким чином, що з опаду листя Pinus sylvestris ми отримали до 3,8% сумiшi вищих жирних кислот. Були пiдiбранi оптимальнi умови обробки опаду листя: кип’ятiння подрiбненого опаду в водному лузi та наступна екстракцiя. В залежностi вiд використаного варіанту методу можна отримати рiзну за складом сумiш жирних кислот.
Метод є простим в технiчному виконаннi, передбача? багаторазове використання розчинникiв, що сутт?во знижу? собiвартiсть продукцi? та витрати на охорону оточуючого середовища. Сировина для виробництва С22 та С20 жирних кислот за цим методом ? доступною та широко розповсюдженою. Можливе використання даного методу виробництва сумiшi вищих жирних кислот з відходiв деревообробно? промисловостi.
Обговорення можливо? схеми синтезу компонентiв поверхневих лiпiдiв хво?. На схемi показано роботу двох систем елонгацi?-декарбоксилювання (ЕД): ЕД-1, яка призводить до утворення жирних кислот з непарною кiлькiстю атомiв вуглецю та вуглеводнів; ЕД-2, в результатi дi? яко? синтезуються високомолекулярнi жирнi кислоти з парною кiлькiстю атомiв вуглецю та спирти, якi утворюють складнi ефiри.
На перших стадiях розвитку листя, за нашими даними, активнi обидвi системи, проте домінує ЕД-1, яка приводить до видоспецифiчного спектру вуглеводнiв, жирних кислот з непарною кiлькiстю атомiв вуглецю та зростанню високомолекулярностi всi?? фракцi? ПЛ. Це дозволя? нам стверджувати, що в процесi розвитку хво? iнтенсифiку?ться робота системи ЕД-2. Можна вiдмiтити також деякi видоспецифiчнi компоненти, зокрема, превалювання С19:0 жирно? кислоти в вiльному станi в Picea abies в листi 1 року.
Отриманi нами данi розширюють та поглиблюють уявлення про механiзми процесу формування компонентiв ПЛ листя, який ? активним на протязі вивченого перiоду та проходить з утворенням нових компонентiв, а також ма? родовi та видоспецифiчнi особливостi.
| 
