BULETINUL ИЗВЕСТИЯ JOURNAL
BULETINUL ИЗВЕСТИЯ JOURNAL
BULETINUL ИЗВЕСТИЯ JOURNAL
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
ISSN 1857-064X<br />
<strong>BULETINUL</strong><br />
ACADEMIEI DE ŞTIINŢE A MOLDOVEI<br />
ŞTIINŢELE VIEŢII<br />
<strong>ИЗВЕСТИЯ</strong><br />
АКАДЕМИИ НАУК МОЛДОВЫ<br />
НАУКИ О ЖИЗНИ<br />
<strong>JOURNAL</strong><br />
OF ACADEMY OF SCIENCES OF MOLDOVA<br />
LIFE SCIENCES<br />
3 (318)<br />
2012<br />
Chişinău<br />
1
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
C U P R I N S<br />
ARTICOLE DE FOND<br />
Психосанокреатологическая концепция. Генетически и онтогенетически<br />
обусловленные системы, участвующие в формировании и поддержании психического<br />
здоровья.<br />
Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К. ........................................................................................................... 4<br />
Particularităţi morfo-fi ziologice şi genetico-moleculare ale interacţiunii Helianthus annuus<br />
L. – Plasmopara halstedii F. Berl et de Toni.<br />
Duca Maria, Port Angela, Şestacova Tatiana. ................................................................................. 23<br />
Species composition and seasonal human biting activity of mosquitoes (Diptera: Culicidae)<br />
in the recreational areas of the city Chisinau.<br />
Sulesco Tatiana. ............................................................................................................................... 35<br />
FIZIOLOGIA ŞI SANOCREATOLOGIA<br />
Влияние нормобарической гипоксии на модуляцию кровотока в системе<br />
микроциркуляции.<br />
Каратерзи Г.И. ................................................................................................................................ 43<br />
Влияние интенсивной физической нагрузки на микроэлементный статус<br />
организма.<br />
Гараева О.И. ................................................................................................................................... 53<br />
Synthesis and antileukaemia activity of N-(2,4-dimethylphenyl)hydrazine carbothioamide<br />
and its azomethine derivatives.<br />
Gulea A., Sargun A., Barba A., Jalba A., Poirier D., Petrenko P., Chumakov Yu. .......................... 59<br />
FIZIOLOGIA ŞI BIOCHIMIA PLANTELOR<br />
Modifi carea interrelatiilor funcţionale dintre organele plantelor de Zea mays L. în condiţii<br />
de secetă.<br />
Ştefîrţă Anastasia, Melenciuc M., Buceaceaia Svetlana, Brânză Lilia, Aluchi N. .......................... 66<br />
Контроль влажности почвы и продукционного процесса при возделывании<br />
томатов.<br />
Ботнарь В.Ф. .................................................................................................................................. 78<br />
Manifestarea creşterii relative a rădăcinilor şi termotoleranţei grâului (Triticum aestivum<br />
L.) sub infl uenţa şocului termic.<br />
Dascaliuc A., Cicalova V., Ralea T. ................................................................................................. 89<br />
Влияние недостаточной влагообеспеченности и повышенного содержания бикарбоната<br />
в почве на некоторые показатели водного статуса и продуктивности растений сои.<br />
Харчук О.А., Кириллов А.Ф., Козьмик Р.А., Баштовая С.И., Кириллова Э.Н., Митина Т. .... 96<br />
GENETICA, BIOLOGIA MOLECULARĂ ŞI AMELIORAREA<br />
Metodologia de utilizare a metadatelor experienţelor microarray în elaborarea ipotezelor<br />
ştiinţifi ce.<br />
Duca Maria, Leviţchi Alexei, Martea Rodica, Abduşa Daniela, Dragomir Lidia. .......................... 105<br />
Primerii omologi transpozonului activator în evidenţierea polimorfi smului molecular al<br />
genomurilor vegetale.<br />
Paşa Lilia. ........................................................................................................................................ 112<br />
Analiza explorativă a expresiei genelor implicate în morfogeneza fl orii.<br />
Duca Maria, Leviţchi Alexei, Martea Rodica. ................................................................................ 117<br />
ZOOLOGIA<br />
Comportamentul antagonist la specia Mus spicilegus Petenyi 1882 (Rodentia, Muridae).<br />
Larion Alina, Munteanu Andrei, Nistreanu Victoria, Cemîrtan Nelli, Savin Anatol, Sîtnic<br />
Veaceslav, Caraman Natalia. ........................................................................................................... 126<br />
214
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Распределение и биологические особенности вида Sitona lineatus (Coleoptera:<br />
Curculionidae) в Республике Молдова.<br />
Мунтяну Н., Малеванчук Н., Тодераш Л., Молдован А., Бакал С. ........................................... 131<br />
MICROBIOLOGIA ŞI BIOTEHNOLOGIA<br />
Caracterele fenotipice şi compoziţia biochimică a tulpinilor de drojdii - producătoare de<br />
β-glucani.<br />
Usatîi Agafi a, Chiseliţa Natalia, Molodoi Elena, Efremova Nadejda, Chiseliţa Oleg, Borisova<br />
Tamara, Fulga Ludmila. .................................................................................................................. 139<br />
Aprecierea incidenţei bolii ulceroase a stomacului şi duodenului prin metoda citologică.<br />
Florea Natalia, Zatâc Anatol. .......................................................................................................... 147<br />
Detectarea unor markeri ai rezistenţei enterobacteriilor la preparatele antimicrobiene.<br />
Burduniuc Olga, Cojocaru R., Balan Greta , Spînu C., Roşcin Iu. ................................................ 151<br />
Комплексные соединения молибдена и ванадия как возможные стимуляторы<br />
биосинтеза внеклеточных целлюлаз микромицета Penicillium expansum<br />
CNMN FD 05 C.<br />
Чилочи A.А., Тюрина Ж.П., Болога О.А., Клапко С. Ф., Лаблюк С.В., Паша Л.И., Коропчану<br />
Э.Б., Рижа А.П. .............................................................................................................................. 158<br />
Standardizarea procedurii de conservare a tulpinilor de bacterii păstrate în Colecţia<br />
Naţională de Microorganisme Nepatogene. II. Standardizarea procedurii de conservare<br />
a tulpinilor din genul Bacillus pastrate in Colecţia Naţională de Microorganisme<br />
Nepatogene.<br />
Tolocichina Svetlana, SlaninaValerina, Burţeva Svetlana, Postolachi Olga, Sîrbu Tamara, Lupaşcu<br />
Lucian, StepanovVitalie. ................................................................................................................. 165<br />
ECOLOGIA ŞI GEOGRAFIA<br />
Probleme ale dezvoltării durabile a ecosistemului urban Chişinău.<br />
Bulimaga C. .................................................................................................................................... 172<br />
ANIVERSĂRI<br />
Un destin guvernat de înţelepciune şi de dăruire geneticii şi ameliorării plantelor aromatice<br />
şi medicinale. Doctorul habilitat Maria Gonceariuc la 70 de ani.<br />
Furdui T., Botnari V., Tudorache Gh., Andronic L., Dobândă E. .................................................... 181<br />
Savant, manager şi militant al lumii vegetale. Teleuţă Alexandru Ştefan la 60 de ani.<br />
Duca Gh., Furdui T., Guceac I., Tudorache Gh., Colţun M. ........................................................... 184<br />
Savant notoriu în terapia plantelor. Doctorul habilitat Leonid Voloşciuc la 60 de ani.<br />
Furdui T., Găina B., Tudorache Gh., TodiraşV., Batcu M. .............................................................. 187<br />
O viaţa consacrată plantelor aromatice. Doctorul habilitat, profesorul universitar Grigore<br />
Musteaţă la 80 ani.<br />
Furdui T., Botnari V., Tudorache Gh., Andronic L., Dobândă E. .................................................... 191<br />
CĂRŢI NOI<br />
Recenzie asupra monografi ei “Cromatica tradiţională românească”. Autori Zina Şofransky,<br />
Valentin Şofransky. Bucureşti, Editura Etnologică, 2012.<br />
Zubcov Elena. ................................................................................................................................. 194<br />
ABSTRACTS.................................................................................................................. 198<br />
РЕФЕРАТЫ.................................................................................................................... 205<br />
215
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
CONTENTS<br />
BASIC ARTICLES<br />
Psychosanocreatological conception. Genetically and ontogenetically conditioned systems<br />
participating in the formation and the maintenance of psychic health.<br />
Furdui T.I., Ciochina V.K. ............................................................................................................ 4<br />
Morpho-physiological, genetic and molecular particularities of Helianthus annuus L. –<br />
Plasmopara halstedii F. Berl et de Toni interaction.<br />
Duca Maria, Port Angela, Şestacova Tatiana ............................................................................... 23<br />
Species composition and seasonal human biting activity of mosquitoes (Diptera: Culicidae)<br />
in the recreational areas of the municipality Chisinau.<br />
Sulesco Tatiana ............................................................................................................................ 35<br />
PHYSIOLOGY AND SANOCREATOLOGY<br />
TheThe impact of normobaric hypoxia on blood fl ow modulation in the system of<br />
microcirculation.<br />
Caraterzi G.I. ............................................................................................................................... 43<br />
The infl uence of intensive physical exercise on organism’s status of microelements.<br />
Garaeva O. ................................................................................................................................... 53<br />
Synthesis and antileukaemia activity of N-(2,4-dimethylphenyl)hydrazine carbothioamide<br />
and its azomethine derivatives.<br />
Gulea A., Sargun A., Barba A., Jalba A., Poirier D., Petrenko P., Chumakov Yu. ..................... 59<br />
PLANT PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY<br />
Modifi cation of functional interrelations between of Zea mays L. plant organs in drought<br />
conditions.<br />
Ştefîrţă Anastasia, Melenciuc M., Buceaceaia Svetlana, Brânză Lilia, Aluchi N. ....................... 66<br />
Сontrol of soil humidity and of the production process in tomato cultivation.<br />
Botnari Vasile .............................................................................................................................. 78<br />
The manifestation of the wheat (Triticum aestivum L.) roots relative growth rate and<br />
thermotolerance under the infl uence of heat shock.<br />
Dascaliuc A., Cicalova V., Ralea T. ............................................................................................ 89<br />
The infl uence of insuffi cient water provision and increased soil bicarbonate content on<br />
some indices of soya water status and productivity.<br />
Harciuc O.A., Chirilov A.F., Cozmic R.A., Chirilova E.N., Mitina T. ...................................... 96<br />
GENETICS, MOLECULAR BIOLOGY AND BREEDING<br />
The methodology of application of microarray experiment metadata in scientifi c<br />
hypothesis elaboration.<br />
Duca Maria, Leviţchi Alexei, Martea Rodica, Abduşa Daniela, Dragomir Lidia ....................... 105<br />
Primers homologous to transposon Аctivator in the plant molecular polymorphism<br />
studying.<br />
Pasha Lilia ................................................................................................................................... 112<br />
Exploratory analysis of gene expression involved in fl ower morphogenesis.<br />
Duca Maria, Levitchi Alexei, Martea Rodica .............................................................................. 117<br />
ZOOLOGY<br />
Antagonistic behaviour and dynamics of aggressiveness in mus spicilegus petenyi 1882<br />
(Rodentia, Muridae).<br />
Larion Alina, Munteanu Andrei, Nistreanu Victoria, Cemîrtan Nelli, Savin Anatol, Sîtnic<br />
Veaceslav, Caraman Natalia ........................................................................................................ 126<br />
216
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Distribution and biological characteristics of Sitona lineatus (Coleoptera: Curculionidae)<br />
in the Republic of Moldova.<br />
Munteanu N., Malevanciuc N., Toderas L., Moldovan A., Bacal S. ........................................... 131<br />
MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY<br />
Phenotypical signs and biochemical composition of yeast strains – β-glucanes producers.<br />
Usatîi Agafi a, Chiseliţa Natalia, Molodoi Elena, Efremova Nadejda, Chiseliţa Oleg, Borisova<br />
Tamara, Fulga Ludmila ................................................................................................................ 139<br />
Assessment of the incidence of stomach and duodenum disease by cytological method.<br />
Florea Natalia, Zatâc A. ............................................................................................................... 147<br />
Detection of enterobacteria resistance markers for antibiotic.<br />
Burduniuc Olga, Cojocaru R., Balan Greta, Spînu C., Roşcin Iu. ............................................... 151<br />
Coordinative compounds of molybdenum and vanadium as possible stimulators<br />
of extracellular cellulases biosynthesis by micromycetes Penicillium expansum<br />
CNMN FD 05 C.<br />
Chilochi A., Tyurina J., Bologa O., Clapco S., Lablyuk S., Pasha L., Coropchanu E., Rija A ... 158<br />
Standartization of the conservation method for bacteria strains from the National Collection<br />
of Nonpathogenic Microorganisms. II. Standartization of the conservation method for<br />
Bacillus strains from the National Collection of Nonpathogenic Microorganisms.<br />
Tolochikina S., Slanina V., Boortseva S., Postolaky O., Syrbu T., Lupashku L., Stepanov V. .... 165<br />
ECOLOGY AND GEOGRAPHY<br />
The problems of sustainable development of the Chisinau urban ecosystem.<br />
Bulimaga C. ................................................................................................................................. 172<br />
ANNIVERSARIES<br />
A destiny governed by wisdom and dedication to genetics and breeding of aromatic and<br />
medicinal plants. Maria Gonceariuc, Doctor Habilitate at 70 anniversary of birth.<br />
Furdui T., Botnari V., Tudorache Gh., Andronic L., Dobândă E. ................................................ 181<br />
Scientist, manager and advocate of plant world. Alexandru Ştefan Teleuţă at 60<br />
anniversary of birth.<br />
Duca Gh., Furdui T., Guceac I., Tudorache Gh., Colţun M. ........................................................<br />
Notorious scientist in plant therapy. Leonid Voloşciuc, Doctor Habilitate at 60 anniversary<br />
of birth.<br />
Furdui T., Găina B., Tudorache Gh., TodiraşV., Batcu M............................................................ 187<br />
A life devoted to aromatic plants. Grigore Musteaţă, Doctor Habilitate, University<br />
Professor at 80 anniversary of birth.<br />
Furdui T., Botnari V., Tudorache Gh., Andronic L., Dobândă E. ................................................ 191<br />
NEW BOOK<br />
A review of the monograph „Traditional Romanian Chromatics” by Zina Şofransky and<br />
Valentin Şofransky. Bucharest, Etnologică Publishing House, 2012.<br />
Zubcov Elena ............................................................................................................................... 194<br />
ABSTRACTS (in Eng) ................................................................................................<br />
ABSTRACTS (in Rus) ................................................................................................ 205<br />
184<br />
198<br />
217
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
COLECTIVELE DE REDACŢIE<br />
FIZIOLOGIA ŞI SANOCREATOLOGIA<br />
redactor – şef Teodor FURDUI, academician<br />
redactor – şef adjunct Valentina CIOCHINĂ, doctor, conferenţiar cercetător<br />
Victor LACUSTA, academician<br />
Mihail ROSCEVSKII, academician al AŞ a FR (Rusia)<br />
Eugen ŞTIRBU, doctor, conferenţiar cercetător<br />
FIZIOLOGIA ŞI BIOCHIMIA PLANTELOR<br />
redactor – şef Simion Toma, academician<br />
secretar responsabil Anastasia ŞTEFÂRŢĂ, doctor habilitat, profesor cercetător<br />
Gheorghe ŞIŞCANU, academician<br />
Alexandru DASCALIUC, doctor habilitat, profesor universitar<br />
Gheorghe TUDORACHE, doctor, conferenţiar cercetător<br />
GENETICA, BIOLOGIA MOLECULARĂ ŞI AMELIORAREA<br />
redactor – şef Maria DUCA, membru corespondent<br />
redactor – şef adjunct<br />
secretar responsabil<br />
Nicolae BARBACAR, doctor habilitat, profesor cercetător<br />
Larisa ANDRONIC, doctor<br />
Vasile BOTNARI, doctor habilitat, profesor universitar<br />
Lucian GAVRILĂ, doctor profesor (România)<br />
Maria GONCEARIUC, doctor habilitat, profesor cercetător<br />
Galina LUPAŞCU, doctor habilitat<br />
ZOOLOGIA<br />
redactor – şef Ion TODERAŞ, academician<br />
redactor – şef adjunct Laurenţia UNGUREANU, doctor habilitat, conferenţiar<br />
cercetător<br />
secretar responsabil Valerii DERJANSCHI, doctor habilitat<br />
Dumitru MURARIU, m. cor. al Academiei Române (România)<br />
Serghei A. OSTROUMOV, doctor habilitat, profesor (Rusia)<br />
Andrei MUNTEANU, doctor, profesor universitar<br />
MICROBIOLOGIA ŞI BIOTEHNOLOGIA<br />
redactor – şef Valeriu RUDIC, academician<br />
redactor – şef adjunct Liliana CEPOI, doctor, conferenţiar cercetător<br />
secretar responsabil Angela COJOCARI, doctor, conferenţiar cercetător<br />
Victor CROIRORU, doctor (Suedia)<br />
Murat KIZIL, profesor (Turcia)<br />
Gheorghe MERENIUC, doctor habilitat, profesor universitar<br />
ECOLOGIA ŞI GEOGRAFIA<br />
redactor – şef Petru CUZA, doctor habilitat<br />
redactor – şef adjunct Maria SANDU, doctor, conferenţiar cercetător<br />
secretar responsabil Vasile STEGĂRESCU, doctor, conferenţiar cercetător<br />
Nicolae BOBOC, doctor, conferenţiar universitar<br />
Ion DEDIU, membru corespondent<br />
Andrei URSU, academician<br />
3
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
COLEGIUL DE REDACŢIE<br />
Redactor-şef Teodor FURDUI, academician<br />
Redactor-şef adjunct Ion TODERAŞ, academician<br />
Secretar responsabil Alexandru CHIRILOV, doctor<br />
Gheorghe DUCA, Victor LACUSTA, Valeriu RUDIC,<br />
Gheorghe ŞIŞCANU, Simion TOMA, Andrei URSU – academicieni<br />
Maria DUCA, membru corespondent<br />
Marian-Traian GOMOIU, membru corespondent al Academiei Române<br />
Victor ROMANENCO, academician al ANŞ a Ucrainei<br />
Mihail ROSCEVSKII, academician al AŞ a FR<br />
Nicolae BARBACAR, doctor habilitat, profesor cercetător<br />
Petru CUZA, doctor habilitat, conferenţiar universitar<br />
Murat KIZIL, profesor, Turcia<br />
Cătălin TĂNASE, doctor profesor universitar<br />
Almantas SIMKUS, doctor, profesor, LITUANIA<br />
Laurenţia UNGUREANU - doctor habilitat<br />
Liliana CEPOI, Valentina CIOCHINĂ, doctori<br />
Ediţie susţinută de Consiliul Suprem pentru<br />
Ştiinţă şi Dezvoltare Tehnologică al AŞM<br />
Adresa redacţiei:<br />
MD - 2028, or. Chişinău, str. Academiei, l, etaj 3, birou 306.<br />
Secţia de Ştiinţe Biologice, Chimice şi Ecologice a AŞM<br />
tel. (+373 22) 72 50 71<br />
E-mail: sbiochim@asm.md<br />
Tehnoredactare computerizată:<br />
Victor CIOCÂRLAN<br />
Format 70x108 1/16. Tiraj 200<br />
Tipografi a AŞM str. Petru Movilă, 8. MD-2004;<br />
Chişinău, Republica Moldova<br />
2
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
ABSTRACTS<br />
Abstracts<br />
UDC: 622.246 : 616.89<br />
PSYCHOSANOCREATOLOGICAL CONCEPTION. GENETICALLY<br />
AND ONTOGENETICALLY CONDITIONED SYSTEMS PARTICIPATING<br />
IN THE FORMATION AND THE MAINTENANCE OF PSYCHIC HEALTH.<br />
Furdui T.I., Ciochina V.K. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii..<br />
2012, No 3 (318), p. 4-23.<br />
The phenomenology and the sanocreatological conception of psychic health that describes<br />
factors and mechanisms forming and maintaining the pattern of psychic health, the formation<br />
of neuron ensembles, the psycho-functional and the valuation-executive systems are presented<br />
in the paper. The genetically and ontogenetically conditioned systems which participate in the<br />
formation and the maintenance of psychic health are examined.<br />
52 references.<br />
Key words: psychical health – the psycho-functional system – the valuation-executive<br />
system– phenomenology of psychic health – the genetically conditioned system – the<br />
ontogenetically conditioned system– sanocreatological conception of psychic health<br />
Received October 23, 2012<br />
UDC: 633.854.78:632.4 + 632.4:582.244.2 + 632.938<br />
MORPHO-PHYSIOLOGICAL, GENETIC AND MOLECULAR PARTICULARI-<br />
TIES OF HELIANTHUS ANNUUS L. –PLASMOPARA HALSTEDII F. BERL ET DE<br />
TONI INTERACTION. Duca Maria, Port Angela, Şestacova Tatiana. // Buletinul Academiei<br />
de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 23-35.<br />
Sunfl ower downy mildew induced by Plasmopara halstedii F. Berl et de Toni causes<br />
signifi cant yield losses reaching 4-6 c/ha and is considered one of the most devastating diseases<br />
of sunfl ower. The review includes current data regarding the pathogen life cycle, diagnostics<br />
and symptoms of the disease, economic impact and phytosanitary measures, nomenclature<br />
and genetic variability of the known races, Pl resistance genes and molecular markers linked<br />
with these.<br />
64 references, 4 fi gures, 1 table.<br />
Key words: sunfl ower - downy mildew – resistance - Pl genes - molecular screening.<br />
Received November 02, 2012<br />
UDC: 595.771<br />
SPECIES COMPOSITION AND SEASONAL HUMAN BITING ACTIVITY OF<br />
MOSQUITOES (DIPTERA: CULICIDAE) IN THE RECREATIONAL AREAS OF THE<br />
MUNICIPALITY CHISINAU. Sulesco Tatiana. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei.<br />
Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 35-43.<br />
This is the fi rst report on the species composition and seasonal human biting activity of<br />
mosquitoes in the of. Chisinau, Republic of Moldova. In total, 3255 adult mosquitoes were<br />
collected in eight recreational areas. Sampling occurred by means of two methods: human landing<br />
collection and net-catches from vegetation. Altogether 22 mosquito species in 9 genera were<br />
found representing 55% of Culicidae species diversity in the Republic of Moldova. Seventeen<br />
anthropophilic species with different seasonal biting activity patterns have been found in human<br />
landing collections. Aedes vexans was the most frequently captured species (N = 1,514; 46.5%)<br />
followed by Ochlerotatus annulipes (N = 403; 12.4%), Dahliana geniculata (N = 330; 10.1%),<br />
Culex modestus (N = 312; 9.6%), Coquillettidia richiardii (N = 144; 4.4%) and Oc. riparius (N<br />
= 117; 3.6%).<br />
16 references, 3 tables, 3 fi gures<br />
198
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Abstracts<br />
Key words: Culicidae - human biting mosquitoes - seasonal activity - recreational<br />
areas - Chisinau<br />
Received November 01, 2012<br />
UDC: 612.13+612.146<br />
THE IMPACT OF NORMOBARIC HYPOXIA ON BLOOD FLOW MODULATION<br />
IN THE SYSTEM OF MICROCIRCULATION. Caraterzi G.I. // Buletinul Academiei de<br />
Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 43-53.<br />
The method of laser Doppler fl owmetry has been used to examine the indices of<br />
microcirculation in 15 conditionally healthy volunteers in the process of normobaric hypoxic<br />
exercise. It has been shown that, under the less pronounced hypoxia, a high variability of<br />
microcirculation indices is observed whereas, under the more pronounced hypoxia, a rather<br />
considerable synchronization of their modifi cation takes place. The increase of such indices as<br />
Аmax HF, Аmax CF and the decrease of Аmax LF can serve as markers of functional strain.<br />
That will enable us to carry out individual selection of sanogenic regimen of normobaric hypoxic<br />
exercise.<br />
25 references, 2 tables.<br />
Key words: normobaric hypoxia - microcirculation - sanogenic mode - variability indices<br />
– fl owmetry.<br />
Received October 16, 2012<br />
UDC: 612.015.31:796.07<br />
THE INFLUENCE OF INTENSIVE PHYSICAL EXERCISE ON ORGANISM’S<br />
STATUS OF MICROELEMENTS. Garaeva O. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei.<br />
Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 53-59.<br />
The principal aim of this work was to study the infl uence of intensive physical exercises<br />
on organism’s status of microelements using the method of atomic absorption spectroscopy in<br />
blood and urine. Healthy young men aged 15-18 were selected for the research: 17 who don’t<br />
practice sport used as a control group and 17 professional athletes who practice swimming. Zinc<br />
concentration increased by 3.49 times in the athletes in a rest state in blood plasma compared to<br />
the conventional norm in clinics and by 1.5 compared with the control group. The iron content<br />
reduced by 2.76 times compared with the norm, which is consistent with the literature data, and<br />
by 3.14 times compared to the control group; the content of nickel exceeds the norm by 3.3<br />
times at all males, which is probably the result of the ecological status of the country. Intense<br />
physical exercises cause increased excretion of zinc and manganese at athletes. At the same<br />
time, the copper’s excretion decreases during intense physical exercises. The enrichment of the<br />
diet with iron, zinc and manganese may help compensate for their losses.<br />
25 references, 2 tables.<br />
Keywords: Microelements – metabolism - physical exercise – blood – urine - athlets<br />
Received October 23, 2012<br />
UDC: 548.736.546.561<br />
SYNTHESIS AND ANTILEUKAEMIA ACTIVITY OF N-(2,4-DIMETHYLPHENYL)<br />
HYDRAZINECARBOTHIOAMIDE AND ITS AZOMETHINE DERIVATIVES.<br />
Gulea A., Sargun A., Barba A., Jalba A., Poirier D., Petrenko P., Chumakov Yu. // Buletinul<br />
Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 59-66.<br />
The present paper concerns data on the synthesis, characterisation and in vitro biological<br />
activity evaluation of N-(2,4-dimethylphenyl)hydrazinecarbothioamide and its fi ve azomethine<br />
derivatives, obtained by condensation of N-(2,4-dimethylphenyl)hydrazinecarbothioamide with<br />
different carbonilic compounds. The composition and the crystal structure of the synthesised<br />
compounds have been defi ned by means of 1 H, 13 C NMR spectroscopy and X-ray diffraction.<br />
199
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Abstracts<br />
All compounds produced have been tested as inhibitors of human leukaemia (HL-60) cells<br />
growth. N-(2,4-dimethylphenyl)-2-(thiophene-3-ylmethylene) hydrazinecarbothioamide and<br />
N-(2,4-dimethylphenyl)-2-(2-hydroxybenzylidene) hydrazinecarbothioamide have been found<br />
to be the most antiproliferative active agents among those obtained in this study.<br />
7 references, 2 fi gures. 2 schemes, 1 table.<br />
Key words: N-(2,4-dimethylphenyl) hydrazinecarbothioamide – azomethines –<br />
antiproliferative – leukaemia<br />
Received September 17, 2012<br />
UDC: 581.1.03:581.14<br />
MODIFICATION OF FUNCTIONAL INTERRELATIONS BETWEEN OF<br />
ZEA MAYS L. PLANT ORGANS IN DROUGHT CONDITIONS. Ştefîrţă Anastasia,<br />
Melenciuc M., Buceaceaia Svetlana, Brânză Lilia, Aluchi N. // Buletinul Academiei de Ştiinţe<br />
a Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 66-77.<br />
It was demonstrated that water and oxidative stress, conditioned by drought, causing<br />
disruptions in the functionally interrelations of the organs as consequence of differences in the<br />
degree of water’s status change, oxidative distructions and change in the activity of antioxidative<br />
enzymes in plant organs. Roots are particularly affected by the impact of the drought, while<br />
stems represent an area with relatively stable water status and have, probably, a protective<br />
function of generative organs meristem. The assumption was confi rmed that water is a factor<br />
involved in adjusting the plant functional activity, contributes to maintaining the coordinate’s<br />
relations between organs and fulfi lls, along with other factors, the integration function both at<br />
the cellular and organism level.<br />
33 references, 1fi gure, 4 tables.<br />
Keywords: water status – oxidative stress – antioxidative enzymes – organs – plants –<br />
correlative links.<br />
Received July 12, 2012<br />
UDC: 635 : 519.8<br />
СONTROL OF SOIL HUMIDITY AND PRODUCTION PROCESS IN TOMATO<br />
CULTIVATION. Botnari Vasile. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii..<br />
2012, No 3 (318), p. 78-88.<br />
A decisive role in plant humidity provision belongs to precipitation, the share of which in the<br />
conditions without irrigation was 83%. The coeffi cient of water use varies widely and depends<br />
on the biological characteristics of individual varieties and weather conditions, on the moisture<br />
reserves in soil, the amount of irrigation water and the magnitude of infi ltration. The formation<br />
of one ton of standard tomato fruits without irrigation required 86 m 3 . Increased availability of<br />
water from 70 to 80% of fi eld capacity increased from the smallest water consumption by 30-40<br />
m 3 /t of production, reducing the effi ciency of irrigation water use.<br />
Modeling is the most economical way of research and promotes the synthesis of already<br />
existing knowledge and their use for the development of agriculture technology solutions.<br />
21 references, 4 tables, 3 fi gures<br />
Keyword: Soil - humidity - irrigation - plants - tomatoes - climate – simulation<br />
Received October 22, 2012<br />
UDC:582.1<br />
THE MANIFESTATION OF THE WHEAT ( Triticum aestivum L.) ROOTS<br />
RELATIVE GROWTH RATE AND THERMOTOLERANCE UNDER THE INFLUENCE<br />
OF HEAT SHOCK. Dascaliuc A., Cicalova V., Ralea T. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a<br />
Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 89-96.<br />
The relative growth rate of wheat roots after exposure of germinated seeds to different<br />
200
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Abstracts<br />
doses of heat shock (HS) was determined. Based on the parameters of growth, the doses of<br />
HS were divided into four different areas. They corresponded to the specifi c parameters that<br />
characterized the inhibition and restoration of roots growth rate in the period after applying<br />
the HS. Suppression of roots growth after HS can be characterized by the activation energy<br />
(A), according to the Arrhenius equation. The value of A specifi cally increases with increasing<br />
the temperature of HS. Determination of relative growth rate after applying the critical doses<br />
of HS is of particular interest, as their values correlated with wheat genotype thermotolerance.<br />
The parameters of the critical doses of HS, necessary for determining wheat genotypes<br />
thermotolerance, can be appreciated only after analyzing the changes of the growth rate in<br />
response to varying temperatures (intensive factor) and the durations (extensive factor) of HS.<br />
15 references, 4 fi gures<br />
Keywords: hexaploid wheat varieties - relative growth rate - heat shock - activation energy<br />
- thermotolerance.<br />
Received October 29, 2012<br />
UDC: 581.17:1-036:526+502<br />
THE INFLUENCE OF INSUFFICIENT WATER PROVISION AND INCREASED<br />
SOIL BICARBONATE CONTENT ON SOME INDICES OF SOYA WATER STATUS<br />
AND PRODUCTIVITY. Harciuc O.A., Chirilov A.F., Cozmic R.A., Chirilova E.N., Mitina T.<br />
// Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 96-105.<br />
Based on the experimental fi ndings, a pattern of the changes in root and leaf water status and<br />
plant productivity of soya (cv. Bucuria) has been determined at a single and repeated action of<br />
humidity insuffi ciency and increased soil bicarbonate content. At the background of short term<br />
drought during the fi rst half of vegetation, the elevated soil bicarbonate content increases the<br />
content of symplastic (intracellular) water in roots, decreases the water potential and relative<br />
turgescence of soya leaves. A repeated drought event during the period of seed fulfi llment (as<br />
well as an increased soil bicarbonate content at the background of the fi rst drought event) leads to<br />
a further reduction in the content of both symplastic and apoplastic water in leaves, a signifi cant<br />
decrease in their water potential and relative turgescence. A increased soil bicarbonate content<br />
reduces the share of the economically useful part (seeds) in the total dry matter of soya plants<br />
and the effi ciency of water utilization by the plant, especially at the background of a repeated<br />
soil drought.<br />
26 references, 6 tables, 1 fi gure<br />
Keywords: Soya – root and leaf water status – productivity – humidity insuffi ciency –<br />
bicarbonate salination.<br />
Received October 29, 2012<br />
UDC: 577.21:004.78 / 001.8<br />
THE METHODOLOGY OF APPLICATION OF MICROARRAY EXPERIMENTS<br />
METADATA IN SCIENTIFIC HYPOTHESIS ELABORATION. Duca Maria, Leviţchi<br />
Alexei, Martea Rodica, Abduşa Daniela, Dragomir Lidia. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a<br />
Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 105-112.<br />
A comparative study of microarray gene expression data is an effective way to develop<br />
hypotheses regarding candidate gene function underlying molecular mechanisms of normal<br />
and/or pathological biological processes. Also, it is important to identify microarray datasets,<br />
which offer the data and information necessary for hypothesis elaboration. Thus, a methodology<br />
of metadata usage is proposed for identifi cation of microarray experiments regarding candidate<br />
gene detection, susceptible to gibberellin treatment in Arabidopsis plants.<br />
16 references, 1 table, 3 fi gures<br />
Key words: gene candidate – gibberellin – metadata - microarray<br />
Received November 02, 2012<br />
201
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Abstracts<br />
UDC: 577.2.08<br />
PRIMERS HOMOLOGOUS TO TRANSPOSON АCTIVATOR IN HIGHLIGHTING<br />
OF THE PLANT MOLECULAR POLYMORPHISM. Pasha Lilia. // Buletinul Academiei<br />
de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2012, No 3 (318), p. 112-117.<br />
A possibility of using single PCR primers, homological to transposable element Аctivator<br />
of Zea mays in molecular polymorphism detection of Asparagus offi cinalis L., Allium cepa L.,<br />
Magnolia sp., Buxus sempervirens L., Anethum graveolens L. genomes has been studied.<br />
11 references, 5 fi gures.<br />
Key words: transposable element – Аctivator - molecular polymorphism - Asparagus<br />
offi cinalis L. - Allium cepa L. - Magnolia sp. - Buxus sempervirens L. - Anethum<br />
graveolens L.<br />
Received October 22, 2012<br />
UDC: 577.21:004.78.<br />
EXPLORATORY ANALYSIS OF GENE EXPRESSION INVOLVED IN FLOWER<br />
MORPHOGENESIS. Duca Maria, Levitchi Alexei, Martea Rodica. // Buletinul Academiei de<br />
Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2012, No 3 (318), p. 117-125.<br />
A study based on microarray profi les of the gene expression involved in fl ower morphogenesis<br />
in plants allowed the identifi cation and analysis of direct/indirect control targets of the processes<br />
implicated in fl ower formation. There were identifi ed 44 candidate genes which modify their<br />
expression under the control of ABC system of fl ower development. All of them participate in<br />
six different processes of fl ower morphogenesis. Of them, eight genes are of the highest interest<br />
for further investigations of their functions in fl ower morphogenesis.<br />
38 references, 2 tables, 1 fi gure<br />
Keywords: microarray - gene regulatory network - ABC model of fl ower development<br />
Received November 14, 2012<br />
UDC: 599.323.4:581.52 (478)<br />
ANTAGONISTIC BEHAVIOUR AND DYNAMICS OF AGGRESSIVENESS IN<br />
MUS SPICILEGUS PETENYI 1882 (RODENTIA, MURIDAE). Larion Alina, Munteanu<br />
Andrei, Nistreanu Victoria, Cemîrtan Nelli, Savin Anatol, Sîtnic Veaceslav, Caraman Natalia.<br />
// Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 126-131.<br />
Antagonistic behavior and dynamics of aggressiveness in Mus spicilegus species was<br />
studied. In ethological experiments, 189 individuals were used, 373 pair interactions between<br />
individuals from different mounds and 322 – between individuals from the same mound were<br />
performed. Antagonistic behavior is particularly characteristic of the individuals from different<br />
mounds.<br />
The highest number of attacks was registered between the individuals with strong CNS<br />
type and medium CNS type. The dynamics of aggressiveness in M. spicilegus depending on<br />
season is of high importance for individual adaptation during their vital cycle. In spring, the<br />
aggressiveness level between males and females is low. In summer, this level decreases – the<br />
olfactory contacts were more frequent. In autumn, during mound building, the aggressiveness is<br />
low between unfamiliar individuals from different mounds and is very weak between familiar<br />
individuals from the same mound. The level of aggressiveness increases signifi cantly after<br />
fi nishing the mound building, because a well differentiated hierarchic system has been already<br />
formed in one mound.<br />
8 references, 1 fi gure<br />
Key words: Mus spicilegus - antagonistic behavior - aggressiveness<br />
Received: October 11, 2012<br />
202
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Abstracts<br />
UDC: 632.76:595.768.23(478) + 633/634:632.76(478)<br />
DISTRIBUTION AND BIOLOGICAL CHARACTERISTICS OF SITONA<br />
LINEATUS (COLEOPTERA: CURCULIONIDAE) IN THE REPUBLIC OF MOLDOVA.<br />
Munteanu N., Malevanciuc N., Toderas L., Moldovan A., Bacal S. // Buletinul Academiei de<br />
Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 131-138.<br />
Studies on the insect biological characterization are essential for understanding the ways of<br />
ecological adaptation to the specifi c conditions of a particular region, and in practical terms, help<br />
to predict the status of harmful or benefi cial insect populations. The main aim of the work was<br />
to determine the biological characteristics of the development and distribution of species Sitona<br />
lineatus L. on lucerne fi elds in the Republic of Moldova. As the result of the research carried<br />
out, the largest number of specimens has been collected in the central part of the Republic of<br />
Moldova (56%). The average number of S. lineatus L. population density was 5.03 ex./m 2 . The<br />
maximum number counted 13-14 ex./m 2 . New data on the distribution of the species in the<br />
country have also been updated and presented.<br />
37 references, 2 fi gures<br />
Key-words: Sitona lineatus L. - biological characteristics - distribution of species - population<br />
density - ecological adaptation.<br />
Received: October 18, 2012<br />
UDC: 547.92+575.24<br />
PHENOTYPICAL SIGNS AND BIOCHEMICAL COMPOSITION OF YEAST<br />
STRAINS – Β-GLUCANES PRODUCERS. Usatîi Agafi a, Chiseliţa Natalia, Molodoi Elena,<br />
Efremova Nadejda, Chiseliţa Oleg, Borisova Tamara, Fulga Ludmila. // Buletinul Academiei<br />
de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 139-147.<br />
Phenotypical signs and biochemical composition of Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-<br />
20 and Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21 yeast strains are described in this article. The<br />
presence of protein complexes with high content of indispensable amino acids and antioxidant<br />
enzymes, as well as polysaccharides with predominance of β-glucanes allow us to recommend<br />
these yeast strains for the utilization in biotechnology. The fi ndings are of interest for the<br />
standard description of yeast strains offered as object for industrial purposes.<br />
33 references, 3 tables, 3 fi gures.<br />
Key words: Saccharomyces cerevisiae - β-glucanes – phenotypic – characters - biochemical<br />
composition - polysaccharides.<br />
Received March 27, 2012<br />
UDC: 616.33/.34-078:57.086<br />
ASSESSMENT OF THE INCIDENCE OF STOMACH AND DUODENUM DISEASE<br />
BY CYTOLOGICAL METHOD. Florea Natalia, Zatâc A. // Buletinul Academiei de Ştiinţe<br />
a Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 147-151.<br />
The purpose of the investigation was to assess the level of H. Pylori diagnostication by<br />
a cytological method in various pathologies of the stomach and duodenum. Lot of research<br />
has been investigated endoscopically in 210 patients of the Oncology Clinic. The cytological<br />
investigation of bioptate prints sampled from stomach and duodenum is an adequate and<br />
informative addition to histological investigation. It allows us to fi nd both detailed and malignant<br />
processes and background processes and precancerous conditions.<br />
7 references, 1 table.<br />
Key words: Fibrogastroduodenoscopy - H. Pylori – stomach – duodenum – biopsy -<br />
histological examination - cytological investigation.<br />
Received January 26, 2012<br />
203
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Рефераты<br />
UDC: 579.61:616+615.33:579.8<br />
DETECTION OF ENTEROBACTERIA RESISTANCE MARKERS FOR<br />
ANTIBIOTIC. Burduniuc Olga, Cojocaru R., Balan Greta, Spînu C., Roşcin Iu. // Buletinul<br />
Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 151-158.<br />
Antibiotic resistance is a complex, multifactorial problem, and is of great importance to<br />
public health, requires a complex analysis, and implementation of specifi c measures at different<br />
levels. The rapid growth of resistant strains of Enterobacteriaceae imposes the need for<br />
implementation of rapid and specifi c techniques of molecular biology. The studies emphasize<br />
that the prevalence of urinary tract infections caused by Escherichia coli, which has the resistance<br />
profi le extended-spectrum beta-lactamases type is 5.3%, and the prevalence of intestinal carriage<br />
- 15%. Detection of E.coli strains such as CTX-M-14 of the phylogenetic group B2, which have<br />
a high potential for the spread in the community, can lead to the appearance of resistance and<br />
diffi culties in the treatment of patients. Surveillance and monitoring of E.coli strains producing<br />
CTX-M plays an important role in the selection of treatment and reviewing empirical treatment<br />
protocols.<br />
18 references, 3 fi gures.<br />
Keywords: Resistance to antibiotics - monitoring - phenotype - Molecular biology - extended<br />
spectrum beta-lactamases - CTX-M.<br />
Received January 26, 2012<br />
UDC: 582.28:577.153.2+54.386<br />
COORDINATIVE COMPOUNDS OF MOLYBDENUM AND VANADIUM AS<br />
POSSIBLE STIMULATORS OF EXTRACELLULAR CELLULASES BIOSYNTHESIS<br />
BY MICROMYCETES Penicillium expansum CNMN FD 05 C. Chilochi A., Tyurina J.,<br />
Bologa O., Clapco S., Lablyuk S., Pasha L., Coropchanu E., Rija A. // Buletinul Academiei de<br />
Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 158-165.<br />
The effect of coordinative compounds of molybdenum and vanadium on the biosynthesis<br />
of cellulosolytic enzymatic complex (endoglucanases, celobiohydrolases, β-glucosidases) of<br />
the fungal strain Penicillium expansum CNMN FD 05C was investigated. It was established<br />
that complexes of molybdenum, which contain amino acids in its composition, have a neutral<br />
effect on the activity of endoglucanases, inhibit celobiohydrolases (80-90%) and stimulate the<br />
activity of β-glucosidases. Among the most effective stimulators of β-glucosidases synthesis,<br />
the complex MoO 2 (ac.ac.)Gly may be mentioned, that increases the enzymatic activity by 47.8-<br />
67.0%. This complex can be used to obtain an enzymatic preparation with a high content of<br />
β-glucosidases. The metal complex (NH 4 ) 2 VO 3 Gly stimulates the activity of enzymes of the<br />
cellulosolytic complex of the fungi Penicillium expansum CNMN FD 05C, increasing the<br />
endogluconasic activity by 45%, cellobiohydrolasic by 32% and β-glucosidasic by 40%.<br />
16 references, 3 tables, 3 fi gures.<br />
Key words: Penicillium expansum - metal complex – endoglucanases – cellobiohydrolases<br />
- β-glucosidases<br />
Received October 22, 2012<br />
UDC: 576.8<br />
STANDARTIZATION OF THE CONSERVATION METHOD FOR BACTERIA<br />
STRAINS FROM THE NATIONAL COLLECTION OF NONPATHOGENIC<br />
MICROORGANISMS. II. STANDARTIZATION OF THE CONSERVATION<br />
METHOD FOR BACILLUS STRAINS FROM THE NATIONAL COLLECTION OF<br />
NONPATHOGENIC MICROORGANISMS. Tolochikina S., Slanina V., Boortseva S.,<br />
Postolaky O., Syrbu T., Lupashku L., Stepanov V. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei.<br />
Ştiinţele vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 165-172.<br />
204
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Рефераты<br />
A nutrient medium for the cultivation of bacteria genus Bacillus (deposited in NCNM)<br />
before the freeze-drying that ensures a maximum preservation of viability and stability of the<br />
characteristics was selected. The protective properties of a range of media for lyophilisation of<br />
microorganisms were studied. The optimum viability was achieved by using skim milk + 5%<br />
sucrose and 5% lactose. is the Distilled water is the best rehydrator in the reactivation process<br />
19 references, 6 tables.<br />
Keywords: freeze-drying - nutrient medium - protective medium - viability<br />
Received April 19, 2012<br />
UDC: 574 : 504 (478-25)<br />
THE PROBLEMS OF SUSTAINABLE DEVELOPMENT OF THE CHISINAU<br />
URBAN ECOSYSTEM. Bulimaga C. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele<br />
vieţii.. 2012, No 3 (318), p. 172-181.<br />
The main problems, which refl ect the ecological state of the Chisinau urban ecosystem<br />
have been distiguished. The principles and objectives of the social-economic development were<br />
estabilished. The ways for sustainable development of the urban ecosytem were proposed,<br />
as a basis for elaboration of the Local Action Plan regarding the Environment Control of the<br />
Chisinau municipality.<br />
16 references<br />
Key words: urban areas - environmental capacity - fl exibility - reversibility - social and<br />
cultural diversity<br />
Received February 07, 2012<br />
205
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
РЕФЕРАТЫ<br />
Рефераты<br />
УДК: 622.246 : 616.89<br />
ПСИХОСАНОКРЕАТОЛОГИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ. ГЕНЕТИЧЕСКИ И<br />
ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИ ОБУСЛОВЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ, УЧАСТВУЮЩИЕ<br />
В ФОРМИРОВАНИИ И ПОДДЕРЖАНИИ ПСИХИЧЕСКОГО ЗДОРОВЬЯ.<br />
Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К. //Известия Академии Наук Молдовы. Науки о жизни. 2012,<br />
№ 3 (318), с. 4-23.<br />
В статье представлена феноменология и санокреатологическая концепция<br />
психического здоровья, которая описывает факторы и механизмы формирующие и<br />
поддерживающие паттерн психического здоровья, формирование ансамблей нейронов,<br />
психо-функциональных и оценочно-исполнительных систем. Рассматриваются<br />
генетически и онтогенетически обусловленные системы, участвующие в формировании<br />
и поддержании психического здоровья.<br />
Библ. – 52<br />
Ключевые слова: психическое здоровье – психо-функциональная система – оценочноисполнительная<br />
система – феноменология психического здоровья – генетически<br />
детерминированная система – онтогенетически детерминированная система –<br />
санокреатологическая концепция психического здоровья.<br />
Поступила в редакцию 23 октября 2012<br />
УДК: 633.854.78:632.4 + 632.4:582.244.2 + 632.938<br />
МОРФО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕНЕТИКО-МОЛЕКУЛЯРНЫЕ<br />
ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ HELIANTHUS ANNUUS L. – PLASMOPARA<br />
HALSTEDII F. BERL ET DE TONI. Дука Мария, Порт Анжела, Шестакова Татьяна.<br />
//Известия Академии Наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 23-35.<br />
205
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Рефераты<br />
Ложная мучнистая роса подсолнечника, вызываемая Plasmopara halstedii F. Berl et<br />
de Toni, производит значительные потери урожая 4-6 ц/га, являясь одним из опасных<br />
патогенов подсолнечника. Обзор включает современные данные о жизненном цикле<br />
патогена, диагностике и симптомах заболевания, экономической значимости и методах<br />
борьбы, номенклатуре и генетическом разнообразии известных рас, генах устойчивости<br />
Pl и молекулярных маркерах, сцепленных с ними.<br />
Библ. – 64, рис. – 4, таб. – 1.<br />
Ключевые слова: подсолнечник - ложная мучнистая роса – устойчивость - Pl гены -<br />
молекулярный скрининг.<br />
Поступила в редакцию 02 ноября 2012<br />
УДК: 595.771<br />
ВИДОВОЙ СОСТАВ И СЕЗОННАЯ АКТИВНОСТЬ НАПАДЕНИЯ КОМАРОВ<br />
(DIPTERA: CULICIDAE) НА ЧЕЛОВЕКА В ЗОНАХ ОТДЫХА МУНИЦИПИЯ<br />
КИШИНЕВ. Шулешко Татьяна. //Известия Академии Наук Молдовы. Науки о жизни.<br />
2012, № 3 (318), с. 35-43.<br />
Данная статья является первым сообщением о видовом составе и сезонной<br />
активности нападения комаров на человека в муниципии Кишинев. В общей<br />
сложности 3255 имаго комаров было отловлено в восьми зонах отдыха. Сборы<br />
комаров проводились двумя методами: ловля подсевших комаров на человека и сбор<br />
энтомологическим сачком с растительности. Всего было идентифицировано 22 вида<br />
комаров из 9 родов, составивших 55% от видового разнообразия семейства Culicidae<br />
в Республике Молдова. В сборах на человеческую приманку было обнаружено 17<br />
антропофильных видов с различной сезонной активностью нападения на человека.<br />
Наиболее часто отлавливаемым видом оказался Aedes vexans (N = 1514; 46.5%),<br />
затем Ochlerotatus annulipes (N = 403; 12.4%), Dahliana geniculata (N = 330; 10.1%),<br />
Culex modestus (N = 312; 9.6%), Coquillettidia richiardii (N = 144; 4.4%) и Oc. riparius<br />
(N = 117; 3.6%).<br />
Библ.-16, табл.-3. фиг.-3<br />
Ключевые слова: Culicidae - антропофильные комары - сезонная активность - зоны<br />
отдыха - Кишинев<br />
Поступила в редакцию 01 ноября 2012<br />
УДК: 612.13+612.146<br />
ВЛИЯНИЕ НОРМОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ НА МОДУЛЯЦИЮ<br />
КРОВОТОКА В СИСТЕМЕ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ. Каратерзи Г.И. // Известия<br />
Академии Наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 43-53.<br />
Методом лазерной допплеровской флоуметрии изучены показатели микроциркуляции<br />
у 15 условно здоровых добровольцев в процессе нормобарической гипоксической<br />
тренировки. Показано, что при менее выраженной гипоксии наблюдается высокая<br />
вариабельность показателей микроциркуляции, в то время как при более выраженной<br />
гипоксии имеет место достаточно высокая синхронизация их модификации. Повышение<br />
таких показателей, как А max HF, А max CF, и уменьшение А max LF, могут служить маркерами<br />
функционального напряжения, что позволит осуществлять индивидуальный подбор<br />
саногенного режима нормобарической гипоксической тренировки.<br />
Библ. – 25, табл. - 2.<br />
Ключевые слова: нормобарическая гипоксия – микроциркуляция – саногенный режим<br />
– вариабельность показателей – флоуметрия.<br />
Поступила в редакцию 16 октября 2012<br />
206
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Рефераты<br />
УДК: 612.015.31:796.07<br />
ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА<br />
МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СТАТУС ОРГАНИЗМА. Гараева О.И. //Известия Академии<br />
Наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 53-59.<br />
Убедительных экспериментальных данных о сдвигах метаболизма микроэлементов<br />
у спорт сменов при высоких физичес ких нагрузках, особенно во время соревнований<br />
сравнительно немного и они противоречивы, что определило цель нашего исследования.<br />
Объектом исследования, служили здоровые юноши в возрасте 15-18 лет: 17 юношей, не<br />
занимающихся спортом (группа контроля), и 17 спортсменов. Изучалось содержание<br />
микроэлементов в крови и моче у спортсменов методом атомно-абсорбционной<br />
спектроскопии. У спортсменов в покое в плазме крови повышено содержание цинка<br />
в 3,49 раз по сравнению с общепринятой в клиниках нормой и в 1,5 по сравнению с<br />
группой контроля. Содержание железа снижено в 2,76 раза по сравнению с нормой, что<br />
согласуется с данными литературы, и в 3,14 раза по сравнению с группой контроля;<br />
содержание никеля у всех юношей превышает норму в 3,3 раза. Интенсивная<br />
физичес кая нагрузка вызывает у спортсменов повышенное выведение цинка и марганца.<br />
В то же время экскреция меди при интенсивных физических нагрузках снижается.<br />
Обогащение рациона железом, цинком и марганцем может способствовать компенсации<br />
их потерь.<br />
Библ. – 19, таб. - 2<br />
Ключевые слова: Микроэлементы - обмен веществ - физическая нагрузка – кровь<br />
моча - спортсмены.<br />
Поступила в редакцию 23 октября 2012<br />
УДК: 548.736.546.561<br />
СИНТЕЗ И ПРОТИВОЛЕЙКЕМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ N-(2,4-<br />
ДИМЕТИЛФЕНИЛ) ГИДРАЗИНКАРБОТИОАМИДА И ЕГО АЗОМЕТИНОВЫХ<br />
ПРОИЗВОДНЫХ. Гуля А., Саргун А., Барбэ А., Жалбэ А., Поарье Д.,<br />
Петренко П., Чумаков Ю. //Известия Академии Наук Молдовы. Науки о жизни.<br />
2012, № 3 (318), с. 59-66.<br />
Настоящая работа описывает данные о синтезе, характеристике и определении<br />
биологической активности in vitro N-(2,4-диметилфенил)гидразинкарботиоамида и пяти<br />
его азометиновых производных, полученных путем конденсации N-(2,4-диметилфенил)<br />
гидразинкарботиоамида с различными карбонильными соединениями. Химический<br />
состав и структура синтезированных веществ были установлены с помощью 1 H, 13 C ЯМР<br />
спектроскопии и рентгеноструктурного анализа. Все вещества были протестированы на<br />
противолейкемическую (HL-60) активность. Было установлено, что наиболее активными<br />
являются N-(2,4-диметилфенил)-2-(тиофен-3-илметилен)гидразинкарботиоамид и N-(2,4диметилфенил)-2-(2-гидроксибензилиден)гидразинкарботиоамид.<br />
Библ. – 7, рис. – 2, схемы – 2, таб. – 1.<br />
Ключевые слова: N-(2,4-диметилфенил)гидразинкарботиоамид – азометины –<br />
антипролиферативное действие – лейкемия.<br />
Поступила в редакцию 17 сентября 2012<br />
УДК :581.1.03:581.14<br />
ИЗМЕНЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ОРГАНОВ<br />
РАСТЕНИЙ ZEA MAYS L. В УСЛОВИЯХ ЗАСУХИ. Штефырцэ А., Меленчук М.,<br />
Бучачая С., Брынзэ Л., Алуки Н. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни.<br />
2012, № 3 (318), с. 66-77.<br />
В работе показано, что водный и окислительный стрессы, обусловленные засухой,<br />
вызывают нарушения функциональных взаимоотношений органов вследствие<br />
207
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Рефераты<br />
принципиальных различий в степени изменений водного статуса, окислительных<br />
деструкций и активности антиокислительных ферментов. Особенно чувствительны к<br />
недостатку влаги в почве являются корни; стебли же являются зоной с относительно<br />
стабильным водным статусом, направленным на защиту меристем генеративных органов.<br />
Подтверждена гипотеза, в соответствии с которой, вода является фактором, вовлеченным<br />
в регуляцию функциональной активности растения, способствует поддержанию<br />
координированных взаимоотношений между органами и выполняет, наряду с другими<br />
факторами, функцию интеграции не только на уровне клеток, но и организма.<br />
Библ. – 33, таб. – 4, рис. – 1.<br />
Ключевые слова: водный статус – окислительный стресс – антиокислительные<br />
ферменты – органы – растения – коррелятивные связи.<br />
Поступила в редакцию 12 июля 2012<br />
УДК :635 : 519.8<br />
КОНТРОЛЬ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ И ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА<br />
ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ТОМАТОВ. Ботнарь В.Ф. //Известия Академии наук<br />
Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 78-88.<br />
Решающая роль в обеспечении растений влагой принадлежит осадкам, доля которых<br />
в условиях без орошения составила 83%. Коэффициент водопотребления колеблется в<br />
широких пределах и зависит от биологических особенностей отдельных сортов и условий<br />
года, запасов влаги в почве, количества оросительной воды и величины инфильтрации.<br />
На формирование одной тонны стандартных плодов томата без орошения расходовалось<br />
86 м 3 . Повышение уровня водообеспеченности с 70 до 80% от НВ увеличивало<br />
водопотребление на 30-40 м 3 /т продукции, тем самым снижало эффективность<br />
использования оросительной воды. Моделирование - наиболее экономичный путь<br />
исследований и способствует обобщению уже накопленных знаний и их применению<br />
для выработки агротехнологических решений.<br />
Библ. – 21, таб. – 4, рис. – 3<br />
Ключевые слова: почва – влажность – орошение – растения – томаты - климатические<br />
условия – моделирование<br />
Поступила в редакцию 22 октября 2012<br />
УДК:582.1<br />
ПРОЯВЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ СКОРОСТИ РОСТА КОРНЕЙ И<br />
ТЕРМОУСТОЙЧИВОСТИ ПШЕНИЦЫ ( Triticum aestivum L.) ПОД ВЛИЯНИЕМ<br />
ТЕПЛОВОГО ШОКА. Даскалюк А., Чикалова В., Раля Т. //Известия Академии наук<br />
Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 89-96.<br />
Была определена относительная скорость роста корней пшеницы после экспозиции<br />
проросших семян к разным дозам теплового шока ( ТШ). На основании параметров<br />
роста, дозы ТШ были разделены на четыре области. Они соответствуют специфическим<br />
закономерностям торможения и восстановления роста в период после воздействия ТШ.<br />
Количественно Торможение роста может быть охарактеризовано энергией активации (А)<br />
согласно уравнению Аррениуса. При увеличении температуры ТШ ее значение возрастает<br />
специфическим образом. Определение изменений относительной скорости роста после<br />
воздействия ТШ представляет особый интерес, поскольку ее значение коррелирует с<br />
устойчивостью генотипов пшеницы к высоким температурам. Критические параметры<br />
дозы ТШ, необходимые для определения жароустойчивости генотипов пшеницы, могут<br />
быть оценены только после анализа ответной реакции проростков на ТШ вызванный<br />
разными температурами (фактор интенсивности) и продолжительностями экспозиции<br />
(экстенсивный фактор).<br />
Библ. – 15, рис. – 4<br />
208
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Рефераты<br />
Ключевые слова: гексаплоидная пшеница – сорта - относительная скорость роста -<br />
тепловой шок - энергия активации - жароустойчивость.<br />
Поступила в редакцию 29 октября 2012<br />
УДК: 581.17:1-036:526+502<br />
ВЛИЯНИЕ НЕДОСТАТОЧНОЙ ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТИ И<br />
ПОВЫШЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ БИКАРБОНАТА В ПОЧВЕ НА НЕКОТОРЫЕ<br />
ПОКАЗАТЕЛИ ВОДНОГО СТАТУСА И ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ<br />
СОИ. Харчук О.А., Кириллов А.Ф., Козьмик Р.А., Баштовая С.И., Кириллова Э.Н., Митина Т.<br />
//Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 96-105.<br />
На основе экспериментальных данных выявлен характер изменений водного статуса<br />
корней и листьев и продуктивности растений сои (сорт Букурия) при однократном и<br />
повторном действии недостатка влаги и при повышенном содержании бикарбоната в почве.<br />
На фоне кратковременной засухи в первой половине вегетации повышенное содержание<br />
бикарбоната в почве увеличивает содержание симпластной (внутриклеточной) воды в<br />
корнях, уменьшает водный потенциал и относительную тургоресцентность листьев<br />
растений. Повторная засуха в период наполнения семян (как и повышенное содержание<br />
бикарбоната в почве на фоне первой засухи) приводит к дальнейшему снижению<br />
содержания как симпластной, так и апопластной воды в листьях, значительному<br />
уменьшению их водного потенциала и относительной тургоресцентности. Повышенное<br />
содержание бикарбоната в почве уменьшает долю хозяйственно полезной части (семян)<br />
в общей сухой массе растений сои и эффективность использования воды растением,<br />
особенно на фоне повторной почвенной засухи.<br />
Библ. – 26, таб. -6, рис. -1<br />
Ключевые слова: соя – водный статус корней и листьев – продуктивность - недостаток<br />
влаги – бикарбонатное засоление.<br />
Поступила в редакцию 29 октября 2012<br />
УДК: 577.21:004.78 / 001.8<br />
МЕТОДОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТАДАННЫХ ОПЫТОВ<br />
МИКРОЭРРЕЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ НАУЧНЫХ ГИПОТЕЗ. Дука Мария,<br />
Левицкий Алексей, Мартя Родика, Абдуша Даниелa, Драгомир Лидиа. //Известия<br />
Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 105-112.<br />
Сравнительный анализ данных о генной экспрессии микроэррей является эффективным<br />
способом для разработки гипотезы для определения функций генов-кандидатов, лежащиx<br />
в основе молекулярных механизмов нормальных или патологических биологических<br />
процессов. Немаловажным является нахождение подходящих наборов микроэррей,<br />
содержащих данные и информации необходимые для разработки гипотез. В данном<br />
контексте предлагается методология использования метаданных для нахождения<br />
микроэррей опытов, связанных с идентификацией генов-кандидатов подверженных<br />
обработке гиберелином.<br />
Библ. - 16, табл. - 1, рис. – 3<br />
Ключевые слова: ген-кандидат – гиббереллины – метаданные - микрочип<br />
Поступило в редакцию 02 ноября 2012<br />
УДК: 577.2.08<br />
ПРАЙМЕРЫ ГОМОЛОГИЧНЫЕ ТРАНСПОЗОНУ ACTIVATOR В ВЫЯВ-<br />
ЛЕНИ МОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОМОВ РАСТЕНИЙ. Паша<br />
Лилия. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 112-117.<br />
В данной работе показана возможность использования одиночных ПЦР праймеров,<br />
гомологичных транспозону кукурузыАctivator, в выявлении молекулярного полиморфизма<br />
филогенетически отдаленных видов растений: Asparagus offi cinalis L. (спаржа),<br />
209
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Рефераты<br />
Allium cepa L. (лук), Magnolia sp. (магнолия), Buxus sempervirens L. (самшит), Anethum<br />
graveolens L. (укроп).<br />
Библ. – 11, рис. 5.<br />
Ключевые слова: транспозон – Аctivator - молекулярный полиморфизм -<br />
Asparagus offi cinalis L. - Allium cepa L. - Magnolia sp. - Buxus sempervirens L. - Anethum<br />
graveolens L.<br />
Поступила в редакцию 22 октября 2012<br />
УДК 577.21:004.78.<br />
АНАЛИЗ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ ВОВЛЕЧЕННЫХ В МОРФОГЕНЕЗ<br />
ЦВЕТКА. Дука Мария, Левицкий Алексей, Мартя Родика. //Известия Академии наук<br />
Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 117-125.<br />
Исследование профилей экспрессии генов, полученных на основе технологии<br />
микроэррей, участвующих в морфогенезе цветка в растениях, позволило выявить и<br />
проанализировать гены прямого/косвенного регулирования процессов, связанныx с<br />
формированием цветка. Было обнаружено 44 гена которые гипотетически меняют<br />
экспрессию под контролем генов системы АВС формирования цветка. Они вовлеченны<br />
в шесть различных процессов морфогенеза цветка. Из них восемь генов представляют<br />
интерес для дальнейших исследований функций морфогенеза цветка.<br />
Библ. - 38, табл. - 2, рис. – 1<br />
Ключевые слова: микроэррей, регуляторная генная сеть, АВС модель развития<br />
цветка.<br />
Поступило в редакцию 14 ноября 2012<br />
УДК: 599.323.4:581.52 (478)<br />
АНТАГОНИСТИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ВИДА MUS SPICILEGUS PETENYI<br />
1882 (RODENTIA, MURIDAE). Ларион Алина, Мунтяну Андрей, Нистряну Виктория,<br />
Чемыртан Нелли, Савин Анатол, Сытник Веачеслав, Караман Наталия. //Известия<br />
Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 126-131.<br />
Было изучено антагонистическое поведение вида Mus spicilegus Petenyi. На 189<br />
особей, проведено 373 попарных ссаживаний между особями из разных курганчиков и 322<br />
– между особями одного и того же курганчика. Антагонистическое поведение характерно<br />
больше всего для особей из разных курганчиков. Наибольшее количество агрессивных<br />
контактов было зарегистрировано при ссаживании особей с сильным и среднем типами<br />
ЦНС.<br />
Изменение агрессивности у Mus spicilegus Petenyi в зависимости от времени года<br />
имеет большое значение для адаптации особей на протяжении их жизненного цикла.<br />
Весной уровень агрессивности между самцами и самками понижен. Летом уровень<br />
агрессивности ещё ниже, более частыми были обонятельные контакты. Осенью, когда<br />
начинается сооружение курганчиков, уровень агрессивности по отношению к незнакомым<br />
особям из разных курганчиков понижен и очень низкий при ссаживании знакомых особей,<br />
из одного и того же курганчика. Уровень агрессивности значительно повышается после<br />
завершения сооружения курганчиков, потому что в курганчике уже существует хорошо<br />
налаженная иерархическая система взаимоотношений.<br />
Библ. 8, рис. 1.<br />
Ключевые слова: Mus spicilegus – антагонистическое поведение - агрессивность<br />
Поступила в редакцию 11 октября 2012<br />
УДК: 632.76:595.768.23(478) + 633/634:632.76(478)<br />
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДА SITONA<br />
LINEATUS (COLEOPTERA: C URCULIONIDAE) В РЕСПУБЛИКЕ МОЛДОВА.<br />
210
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Рефераты<br />
Мунтяну Н., Малеванчук Н., Тодераш Л., Молдован А., Бакал С. //Известия Академии<br />
наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 131-138.<br />
Изучение биологических особенностей развития насекомых существенно для<br />
понимания путей экологической адаптации видов к конкретным условиям того или<br />
иного региона, а в практическом плане способствует прогнозированию состояния<br />
популяций вредных или полезных насекомых. Основной целью работы было выявление<br />
биологических особенностей развития и распределения вида Sitona lineatus L. на<br />
люцерновых полях в Республике Молдова. В результате проведенных исследований<br />
наибольшее количество экземпляров было собрано в центральной части Республики<br />
Молдова (56 %). Средняя численность вида Sitona lineatus L. составило 5,03 экз./м 2 .<br />
Максимальная численность 13-14 экз./м 2 . Также были обобщены и приведены новые<br />
данные по распространению вида на территории республики.<br />
Библ.-37, рис.-2.<br />
Ключевые слова: Sitona lineatus L. - биологические особенности - распределение<br />
вида - численность популяций - экологическая адаптация.<br />
Поступила в редакцию 18 октября 2012<br />
УДК: 547.92+575.24<br />
ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ И БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ<br />
ШТАММОВ ДРОЖЖЕЙ – ПРОДУЦЕНТОВ β-ГЛЮКАНОВ. Усатый Агафия,<br />
Киселица Наталия, Молодой Елена, Ефремова Надежда, Киселица Олег, Борисова<br />
Тамара, Фулга Людмила. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012,<br />
№ 3 (318), с. 139-147.<br />
Описаны фенотипические признаки и приведен биохимический состав дрожжей<br />
Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-20 и Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21. Наличие<br />
в составе дрожжей комплекса веществ белковой природы с высоким содержанием<br />
незаменимых аминокислот и ферментов антиоксидантного действия, а также<br />
полисахаридов, с преобладанием β - глюканов, позволяет рекомендовать изученные<br />
штаммы для применения в биотехнологии. Результаты представляют интерес для<br />
стандартного описания видов дрожжей предложенных в качестве объекта индустриального<br />
назначения.<br />
Библ.- 33, таб.- 3, рис.- 3.<br />
Ключевые слова: Saccharomyces cerevisiae - β–глюканы - фенотипические признаки -<br />
биохимический состав - полисахариды.<br />
Поступила в редакцию 27марта 2012<br />
УДК: 616.33/.34-078:57.086<br />
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ЯЗВЕННОЙ БОЛЕЗНЬЮ<br />
ЖЕЛУДКА И ДВЕНАДЦАТИПЕРСТНОЙ КИШКИ ЦИТОЛОГИЧЕСКИМ<br />
МЕТОДОМ. Флоря Наталья , Затык А. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о<br />
жизни. 2012, № 3 (318), с. 147-151.<br />
Цитологическим методом был определен уровень выявления H. pylori в различных<br />
патологиях желудка и двенадцатиперстной кишки. Опытная выборка состояла из 210<br />
пациентов, которые прошли эндоскопическое исследование в поликлинике онкологического<br />
института. Цитологическое исследование отпечатков биоптатов отобранных из желудка<br />
и двенадцатиперстной кишки является адекватным и информативным дополнением<br />
общего гистологического исследования. Данное исследование позволяет детализировать<br />
и определять не только злокачественные процессы, а также и фоновые процессы и<br />
предраковые состояния.<br />
Библ. – 7, таб. – 1.<br />
Ключевые слова: Фиброгастродуоденоскопия - H. Pylori – желудок -<br />
211
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
двенадцатиперстная кишка - язвенная болезнь – биопсия - гистологическое исследование<br />
- цитологическое исследование.<br />
Поступила в редакцию 26 января 2012<br />
УДК: 579.61:616+615.33:579.8<br />
ВЫЯВЛЕНИЕ НЕКОТОРЫХ МАРКЕРОВ РЕЗИСТЕНТНОСТИ<br />
ЭНТЕРОБАКТЕРИЙ К ПРОТИВОМИКРОБНЫМ ПРЕПРАРАТАМ.<br />
Бурдунюк Ольга, Кожокару Р., Балан Грета, Спыну К., Рощин Ю. //Известия Академии<br />
наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 151-158.<br />
Устойчивость к антибиотикам представляет собой сложную, многофакторную<br />
проблему и имеет большое значение для общественного здравоохранения, требует<br />
комплексный анализ, и реализацию конкретных мер на разных уровнях. Быстрый рост<br />
резистентных штаммов Enterobacteriaceae обуславливает необходимость реализации<br />
ускоренных и чувствительных методов молекулярной биологии. Проведенные<br />
исследования подчеркивают, что распространенность инфекций мочевых путей,<br />
вызванных кишечной палочкой, обладающей профилем устойчивости типа бета-лактамаз<br />
расширенного спектра составляет 5,3%, а распространенность кишечного носительства -<br />
15%. Выявление штаммов E.coli типа CTX-M-14 филогенетической группы В2, которые<br />
имеют высокий потенциал распространения в обществе, может привести к проявлению<br />
устойчивости микроорганизмов и возникновению трудностей в лечении больных.<br />
Эпидемиологический надзор и мониторинг штаммов E.coli продуцирующие CTX-M<br />
играют важную роль в выборе тактики лечения и усовершенствование протоколов<br />
эмпирического лечения.<br />
Библ. – 18, рис. – 3.<br />
Ключевые слова: устойчивость к антибиотикам - мониторинг - фенотип - молекулярная<br />
биология - бета-лактамазы широкого спектра - CTX-M.<br />
Поступила в редакцию 26 января 2012<br />
УДК: 582.28:577.153.2+54.386<br />
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ МОЛИБДЕНА И ВАНАДИЯ КАК<br />
ВОЗМОЖНЫЕ СТИМУЛЯТОРЫ БИОСИНТЕЗА ВНЕКЛЕТОЧНЫХ ЦЕЛЛЮЛАЗ<br />
МИКРОМИЦЕТА Penicillium expansum CNMN FD 05 C. Чилочи A.А., Тюрина Ж.П.,<br />
Болога О.А.,Клапко С. Ф., Лаблюк С.В., Паша Л.И., Коропчану Э.Б., Рижа А.П. //Известия<br />
Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 3 (318), с. 158-165.<br />
Изучено влияние комплексных соединений молибдена и ванадия на биосинтез<br />
ферментов целлюлазного комплекса (эндоглюканаз, целлобиогидролаз, β-глюкозидаз)<br />
микромицета Penicillium expansum CNMN FD 05C. Установлено, что комплексные<br />
соединения молибдена, содержащие в своем составе аминокислоты, оказывают<br />
нейтральное воздействие на активность эндоглюканаз, ингибируют целлобиогидролазы<br />
(до 80-90%) и стимулируют активность β-глюкозидаз. К числу наиболее эффективных<br />
стимуляторов синтеза β-глюкозидаз можно отнести комплекс MoO 2 (ac.ac.)Gly,<br />
повышающий их активность на 47,8- 67,0%, что свидетельствует о возможности его<br />
использования для получения ферментного препарата с повышенным содержанием<br />
β-глюкозидаз. Металлокомплекс (NH 4 ) 2 VO 3 Gly стимулирует активность всех ферментов<br />
целлюлазного комплекса микромицета Penicillium expansum CNMN FD 05C, обеспечивая<br />
повышение активности эндоглюконаз на 45%, целлобиогидролаз на 32 % и β-глюкозидаз<br />
на 40 %.<br />
Библ. – 16, табл.-3, рис.-3.<br />
Ключевые слова: Penicillium expansum - металлокомплексы – эндоглюконазы –<br />
целлобиогидролазы - β-глюкозидазы.<br />
Поступила в редакцию 22 октября 2012<br />
212
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
УДК: 576.8<br />
СТАНДАРТИЗАЦИЯ МЕТОДА КОНСЕРВАЦИИ ШТАММОВ БАКТЕРИЙ ИЗ<br />
НАЦИОНАЛЬНОЙ КОЛЛЕКЦИИ НЕПАТОГЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ.<br />
II. СТАНДАРТИЗАЦИЯ МЕТОДА КОНСЕРВАЦИИ ШТАММОВ РОДА<br />
BACILLUS ИЗ НАЦИОНАЛЬНОЙ КОЛЛЕКЦИИ НЕПАТОГЕННЫХ<br />
МИКРООРГАНИЗМОВ. Толочкина С., Сланина В., Бурцева С., Постолакий О., Сырбу<br />
Т., Лупашку Л., Степанов В. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012,<br />
№ 3 (318), с. 165-172.<br />
Для культивирования бактерий рода Bacillus из Национальной коллекции<br />
непатогенных микроорганизмов перед их лиофилизацией была подобрана питательная<br />
среда, максимально обеспечивающая сохранение жизнеспособности и стабильности<br />
признаков. Изучены протекторные свойства ряда сред, в которых лиофилизируют<br />
микроорганизмы. Выявлено, что оптимальный эффект выживаемости достигается при<br />
использовании снятого молока + 5% сахарозы и 5% лактозы. Лучшим регидратантом в<br />
процессе реактивации является дистиллированная вода.<br />
Библ. – 19, таб. - 6.<br />
Ключевые слова: лиофилизация - питательные среды - защитные среды -<br />
выживаемость.<br />
Поступило в редакцию 19 апреля 2012<br />
УДК: 574 : 504 (478-25)<br />
ПРОБЛЕМЫ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ГОРОДСКOЙ ЭКОСИСТЕМЫ<br />
КИШИНЕВA. Бульмага К. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни.<br />
2012, № 3 (318), с. 172.181.<br />
Установлены главные проблемы, которые отражают экологическое состояние<br />
Кишиневской городской системы. Установлены принципы и объективы социальноэкономического<br />
развития города. Предложены пути реализации устойчивого развития<br />
городской экосистемы, которые послужат основой для разработки Местного Плана<br />
Действия по защите окружающей среды для муниципия Кишинэу<br />
Библ. - 16.<br />
Ключевые слова: городское пространство - экологическая емкость - гибкость -<br />
обратимость - социальное и культурное разнообразие.<br />
Поступило в редакцию 07 февраля 2012<br />
213
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
ARTICOLE DE FOND<br />
ПСИХОСАНОКРЕАТОЛОГИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ.<br />
ГЕНЕТИЧЕСКИ И ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИ ОБУСЛОВЛЕННЫЕ<br />
СИСТЕМЫ, УЧАСТВУЮЩИЕ В ФОРМИРОВАНИИ И<br />
ПОДДЕРЖАНИИ ПСИХИЧЕСКОГО ЗДОРОВЬЯ<br />
Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К.<br />
Articole de fond<br />
Институт физиологии и санокреатологии Академии Наук Молдовы<br />
Rezumat<br />
În articol este prezentată fenomenologia şi conceptul sanocreatologic al sănătăţii psihice,<br />
care descrie factorii şi mecanismele de formare şi menţinere dirijată a paternului sănătăţii<br />
psihice, formarea ansamblurilor de neuroni, sistemelor psiho-funcţionale şi de estimareexecutare.<br />
Se precaută sistemele genetic şi ontogenetic determinate, care participă în<br />
formarea şi menţinerea sănătăţii psihice.<br />
Cuvinte-cheie: sănătate psihică – sistem psiho-funcţional – sistem de estimare-executare<br />
– fenomenologie a sănătăţii psihice – sistem determinat genetic – sistem determinat<br />
ontogenetic – concept sanocreatologic al sănătăţii psihice.<br />
Depus la redacţie 23 octombrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Valentina Ciochină, Institutul de Fiziologie şi<br />
Sanocreatologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei, 1, MD-2028<br />
Chişinău , Republica Moldova, e-mail:, valentina.ciochina@gmail.com, tel. (+373 22)<br />
725155.<br />
С развитием санокреатологии [7; 42-50] проблема психического здоровья<br />
приобрела особую актуальность. От ее решения зависит не только интегральное<br />
здоровье организма человека, качество и общая продолжительность жизни,<br />
эффективность труда, но и научно-технический прогресс общества в целом.<br />
Вместе с тем, необходимо отметить, что из всех функций и состояний организма<br />
человека психическое здоровье менее всего изучено, а результаты исследований<br />
наиболее противоречивы.<br />
Недостаточная изученность феномена здоровья, отсутствие целостной и четко<br />
структуриванной теории здоровья, в том числе и психического, концептуальные<br />
трудности в определении психического здоровья обусловлены комплексностью<br />
и динамичностью феномена, фрагментарным использованием фундаментальных<br />
достижений нейронауки в раскрытии его научных основ, неидентификацией<br />
нейропсихофизиологических систем, через которые он реализуется, а также<br />
факторов и условий, влияющих на формирование и поддержание психического<br />
здоровья. Это и предопределило задачу систематизации существующих<br />
данных, идей, представлений и разработки концепции психического здоровья<br />
с позиции санокреатологии. Для его решения необходимо было осмыслить,<br />
систематизировать то, что уже достигнуто такими известными психологами<br />
как К.Г. Юнг, Р. Ассаджоли, Г.Олпорт, А. Маслоу, К. Роджерс, Р. Мэй, С. Гроф,<br />
Л.С. Выгодский, А.Н. Леонтьев, А.В. Запорожец, П.Я. Гальперин, Б.Г. Юдин,<br />
Б.Г. Ананьев, М.Г. Ярошевский, Б.С. Братусь, В.Я. Дорфман, Е.Р. Калитеевская,<br />
4
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
Ю.М. Орлов, Д.А. Леонтьев и др., разобраться в многообразии психологических<br />
и социальных аспектов феноменологии здоровья с позиции санокреатологии.<br />
1. Феноменология психического здоровья<br />
Для того, чтобы избежать одностороннего подхода к феномену «психическое<br />
здоровье» надо было, естественно, определиться относительно его<br />
феноменологии, хотя она изучена явно недостаточно. При этом мы понимали,<br />
что в качестве показателей здоровья должны учитываться не только те свойства<br />
личности, которые содействуют выполнению определенных социальных и<br />
личностных функций, а весь диапазон многоаспектных психических явлений.<br />
Поскольку психическое здоровье проявляется через психическую деятельность,<br />
обусловленную совокупностью не только физиологических и социальных, но и<br />
психологических и личностно-смысловых процессов, то его надо рассматривать,<br />
как сложный многофакторный феномен, имеющий гетерогенную структуру,<br />
сочетающий в себе качественно различные составляющие и отражающий<br />
фундаментальные аспекты человеческого бытия.<br />
Систематизация устоявшихся представлений о формах экспрессии психических<br />
процессов, по-существу, выражающих состояние психического здоровья,<br />
свидетельствует, что таковое проявляется через следующие составляющие<br />
компоненты:<br />
а) нейрофизиологический вегетативный (секреция гормонов, ферментов,<br />
других физиологически активных веществ, частота сердечно-сосудистой и<br />
респираторной систем, координация функций систем жизнеобеспечения и др.);<br />
б) нейрофизиологический моторный (мышечный тонус, мимика, жесты,<br />
голос, темп и тембр речи, поза и движения корпуса и др.);<br />
в) эмоционально-чувственный (положительные или отрицательные эмоции,<br />
аффективные процессы, их интенсивность и длительность, чувственное отражение<br />
значимости внешних воздействий, уравновешенность эмоционального статуса,<br />
психо-эмоциональное взаимодействие и др.);<br />
г) когнетивный (способность к интеллектуальной деятельности, память,<br />
внимание, восприятие, действие, принятие решений, воображение, осознанность<br />
состояния, возможность управления состоянием организма, точность прогноза и<br />
др.);<br />
д) поведенческий (адекватные формы поведения в социуме, установление<br />
доверительных отношений с окружающими и уважительное отношение к<br />
гуманистическим ценностям, осознанная трудовая, социально-культурная<br />
деятельность и др.);<br />
е) социальный (коммуникативность, социально-адаптивное поведение,<br />
способность ставить адекватные цели и достигать их, и др.);<br />
ж) личностно-смысловой (идентичность, качества и структурные компоненты<br />
– Я-концепция, концепция Другого и концепция Жизни; противодействие своим<br />
и чужим намерениям, наносящих вред себе, обществу или природе).<br />
Структурирование феноменологии психических реакций позволило<br />
идентифицировать составные компоненты психического здоровья,<br />
которые составляют единое сложное состояние, детерминирующее его:<br />
5
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
1) нейрофизиологический, 2) когнитивный, 3) эмоционально-чувственный, 4)<br />
социально-поведенческий, 5) личностно-смысловой.<br />
Психическое здоровье не может быть сведено к простой сумме<br />
составляющих его компонентов, ибо оно представляет собой системное<br />
качество, характеризующее психическое состояние в его целостности. Поэтому<br />
интегрированность, целостность отнесены, наряду с составными компонентами<br />
и системами, реализующими психическое здоровье, к фундаментальным<br />
атрибутам, разработанной нами санокреатологической концепции и были<br />
включены в универсальную формулировку. При этом, следует подчеркнуть,<br />
что интегрированость психических процессов является одной из важнейших<br />
характеристик психического здоровья в противовес дезинтегрированности и<br />
расщепленности, присущих психопатологиям.<br />
К основным феноменологическим признакам психического здоровья следует<br />
отнести и такие важнейшие приметы: координированность функций систем<br />
жизнеобеспечения, чувства удовлетворения от реализации физиологических,<br />
когнитивных и социально-поведенческих потребностей, способность<br />
к интеллектуальной деятельности, уравновешенность эмоциональночувстственного<br />
статуса, осознанную социально-трудовую деятельность,<br />
адекватные восприятия окружающей среды и формы поведения, противодействие<br />
своим и чужим намерениям, наносящих вред себе, обществу или природе,<br />
личностно-смысловую идентичность.<br />
2. Санокреатологическая концепция о психическом здоровье<br />
При разработке санокреатологической концепции мы исходили из того, что<br />
психическое здоровье, главным образом, вновь формируется, экспрессируется<br />
в процессе онтогенеза при взаимодействии организма с внешней средой, и<br />
что его материальным субстратом являются генетически детерминированные<br />
интегральная нейроморфофизиологическая и нейрохимическая системы мозга,<br />
и две онтогенетически обусловленные системы – психофункциональная и<br />
оценочно-исполнительная, образующиеся в период онтогенеза при ассимиляции<br />
знаний об окружающем мире и освоении навыков поведения в социальной среде,<br />
приобретении умения решать проблемы повседневной жизни и др.<br />
Психическое здоровье человека представляет собой интегрированное<br />
сложное многомерное (нейрофизиологическое, когнитивное, эмоциональночувственное,<br />
социально-поведенческое и личностно-смысловой компоненты,<br />
и др.) относительно устойчивое состояние высшей деятельности нервной<br />
системы организма с личностными характеристиками, предопределяемой<br />
генетической программой развития, реализуемой посредством взаимодействия<br />
эмбриона и плода с организмом матери в антенательном периоде, ребенка<br />
и матери – в постнатальном периоде, влияния психо-социальной среды в<br />
процессе ознакомления с окружающим миром и ассимилиляцией знаний в ходе<br />
обучения, работы и творческой деятельности, путем: 1) модуляции функций<br />
нейрофизиологической интегральной системы и нейрохимической системы<br />
мозга, генетически детерминированных и зависимых от ансамбля факторов<br />
среды; 2) формирующихся в онтогенезе, в соответствии с механизмами<br />
системогенеза, в процессе познавательной, социальной, трудовой и другой<br />
6
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
деятельности, психофункциональных систем, и 3) оценочно–исполнительных<br />
систем, образующихся каждый раз в процессе действия психогенных факторов<br />
среды, оценки адекватности своих и чужих действий, степени тревожности и<br />
благоприятности для жизнедеятельности организма через призму познаний,<br />
самопознания, реализации целей и автоактуализирования психофункциональных<br />
систем, сформировавшихся ранее и проявляющихся интегрированностью<br />
психических процессов, координированностью функций систем<br />
жизнеобеспечения; чувством удовлетворения от реализации физиологических,<br />
когнитивных и социально-поведенческих потребностей; способностью<br />
к интеллектуальной деятельности; уравновешенностью эмоциональночувственного<br />
статуса; осознанной социально-трудовой деятельностью;<br />
адекватным восприятием окружающей среды и соответствующими<br />
обстоятельствам формами поведения; отиводействием своим и чужим<br />
намерениям и осознанным действиям, приносящим вред себе, обществу или<br />
природе; личностно-смысловой идентичностью и саморазвитием; триггером<br />
формирования и поддержания психического здоровья является потребность,<br />
мотивация и целенаправленная психо-социальная активность.<br />
3. Системогенез психофункциональных и оценочноисполнительных<br />
систем<br />
Нейрофизиологическая интегральная система и нейрохимическая система<br />
мозга наследственно детерминированы всем ходом эволюции, функции которых<br />
направлены на обеспечение повседневной жизнедеятельности организма<br />
и адаптации его к условиям внешней среды. Генетическая констелляция<br />
нервной системы обеспечивает не только стационарность взаимоотношений<br />
отдельных ее компонентов, но и возможность формирования новых, в том<br />
числе незапрограммированных нейронных ансамблей и, так называемых,<br />
функциональных систем, в том числе, психофункциональных, составляющих<br />
сущность одного из способов генетического контроля адаптивных форм<br />
поведения.<br />
Саногенное или дефективное развитие в онтогенезе функциональных<br />
систем в значительной мере зависит от факторов внешней среды, т.е. в процессе<br />
приобретения индивидуального опыта как и последовательной реализации<br />
генетической программы развития, генетических механизмов, участвующих в<br />
дифференциации нервной ткани, в регуляции нейрохимических процессов мозга,<br />
нейрональной активности, ибо реализация генетической информации в нервной<br />
клетке находится в прямой зависимости от факторов внешней среды.<br />
Научение, воспитание, накопление индивидуального опыта и др. можно<br />
рассматривать как способ последовательной реализации генетических<br />
механизмов, участвующих в дифференциации нервной ткани, в регуляции<br />
нейрональной активности и обуславливающих специфическое взаимодействие<br />
нервных элементов под влиянием факторов внешней среды.<br />
Филогенетически обусловленные системы, кроме регуляции жизненных<br />
физиологических состояний, служат основой развития психических процессов:<br />
восприятия, переработки информации об окружающем мире, образования,<br />
фиксации и воспроизведения следов памяти, принятия решения и его реализации,<br />
7
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
формирования и проявления психического здоровья.<br />
Само психическое здоровье, будучи комплексным состоянием, развитие<br />
которого осуществляется за счет вовлечения, при действии на организм,<br />
психогенных факторов внешней среды, определенных органов, систем и их звеньев,<br />
интеграция которых происходит в соответствии с механизмами системогенеза,<br />
формируется в онтогенезе в процессе освоения знаний об окружающем мире,<br />
воспитания, обучения, трудовой и другой деятельности. Вовлекаемые в реакцию<br />
организма, при том или ином воздействии, множество структурных элементов из<br />
разных органов и систем, формируют, так называемые, «общеорганизменные»<br />
целостные функциональные системы. Мысль о существовании «функциональных<br />
органов» нервной системы высказал еще А.А. Ухтомский. Эти «органы»<br />
функционируют с такой же устойчивостью, что и обычные морфологические,<br />
наследственно обусловленные органы, однако, они отличаются от последних тем,<br />
что представляют собой новообразования, возникающие в процессе онтогенеза,<br />
т.е. индивидуального развития. Они-то и представляют собой материальный<br />
субстрат тех специфических способностей и функций, которые формируются<br />
в ходе овладения человеком окружающего мира и миром, созданных человеком<br />
предметов и явлений.<br />
Существенный вклад в раскрытии феномена вовлечения различных органов и<br />
систем в организацию целостного поведения организма и обеспечения желаемого<br />
соотношения взаимодействия организма со средой обитания и его деятельности<br />
внесли акад. П.К. Анохин и его ученик академик К.В.Судаков, развив теорию<br />
функциональных систем. Функциональной системой, считают они, можно<br />
назвать только такой комплекс избирательно вовлеченных компонентов, у которых<br />
взаимодействие и взаимоотношение приобретают характер взаимодействия<br />
компонентов, направленных на получение полезного результата.<br />
Согласно П.К. Анохину [17; 18; 19; 20], то или иное образование мозга<br />
или то или иное нейрохимическое вещество можно рассматривать в качестве<br />
общей эволюционно фиксированной «части» множества систем, направленных<br />
на достижение разных результатов или «как арену, на которой разыгрывается<br />
постепенный и гетерохронный захват отдельных его структур в интересах<br />
отдельных функциональных систем».<br />
Представления А.А.Ухтомского о существовании особых функциональных<br />
органов нервной системы, П.К.Анохина, К.В.Судакова и их школ – о<br />
функциональных системах, благодаря трудам А.Н.Леонтьева, А.В.Запорожца,<br />
В.П.Зинченко и их сотрудников, получили развитие применительно к ряду<br />
областей психологии.<br />
Механизмы формирования психофункциональных и оценочноисполнительных<br />
систем можно объяснить с позиции системного подхода при<br />
анализе целостной деятельности головного мозга [23]. Любой поведенческий акт,<br />
независимо от степени его сложности, согласно теории функциональной системы<br />
П.К.Анохина, включает в качестве постоянного компонента мотивационное<br />
возбуждение, значение которого в регуляции обработки и воспроизведения<br />
информации чрезвычайно велико. Известно, что доминирующая мотивация<br />
лежит в основе формирования условно-рефлекторной связи и обуславливает<br />
8
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
длительность сохранения информации в мозге. При этом она обеспечивает<br />
избирательность извлечения генетического или индивидуально приобретенного<br />
опыта, реализующего данный тип поведения в конкретной ситуации, путем<br />
активации специфических нейрональных систем. Как показал Судаков К.В.<br />
с соавт. [37; 38; 39; 40; 41], мотивация участвует в формировании принятия<br />
решения и опережающего результата, удовлетворяющего лежащей в ее основе<br />
доминирующей потребности организма – акцептора результата действия и в<br />
оценке достигнутых результатов.<br />
Потребность – это специфическая надобность, нужда, стремление, требующая<br />
удовлетворения; специфическая необходимость организма, обеспечивающая<br />
самосохранение и саморазвитие организма, его связь с внешней средой.<br />
Существуют 3 группы потребностей: витальные (физиологические - желания есть,<br />
пить, размножаться и т.п.), социальные (коммуникация, познание, нравственные,<br />
деятельность) и творческие (наука, искусство, религия).<br />
Потребности являются основой побуждений (мотиваций) к совершению тех<br />
или иных действий, направленных на удовлетворение потребностей.<br />
Присущие организму потребности, а не сами по себе, поступившие из внешней<br />
среды сигналы, определяют, на какой из внешних стимулов ответит организм и<br />
ответит ли он вообще на этот стимул. Благодаря потребностям рефлекторная<br />
деятельность мозга перестает быть пассивным отражением действительности, а<br />
становится отражением активным, предвзятым, заинтересованным, субъективным.<br />
Например, получение пищи на фоне чувства голода приводит к максимальной<br />
величине пищевого рефлекса, сопровождающегося положительными эмоциями.<br />
Сам факт возможности удовлетворения потребности в пище формирует<br />
отрицательные эмоции и побуждает к поиску пищи, приобретающему иногда<br />
агрессивный характер.<br />
Эмоции, как реакции организма на раздражители, исходящие из внешней<br />
или внутренней среды, направленные на усиление или ослабление состояний<br />
вызванных этими раздражителями, и отражают соотношение какой-либо<br />
актуальной потребности и вероятность ее реализации, которое субъект<br />
произвольно или непроизвольно оценивает на основе генетического или ранее<br />
приобретенного опыта. Врожденные и приобретаемые в процессе онтогенеза связи<br />
между потребностями и внешними объектами, способными их удовлетворить,<br />
делают поведение целенаправленным, приуроченным к конкретным условиям<br />
существования. Таким образом, отражательная функция эмоций совпадает с<br />
оценочной, поскольку последняя составляет функции двух факторов – потребности<br />
(спроса) и возможности эту потребность удовлетворить (предложения).<br />
С физиологической точки зрения эмоции представляют собой активное<br />
состояние системы специализированных мозговых структур, побуждающие к<br />
изменению поведения в сторону миниминизации, или максимализации этого<br />
состояния. Являясь активным состоянием системы специализированных мозговых<br />
структур, эмоции влияют на мозговые структуры, регулирующие поведение,<br />
восприятие внешних сигналов и извлечение энграмм этих сигналов из памяти, а<br />
также на вегетативные функции организма.<br />
От уровня мотиваций и эмоций, а также бодрствования и внимания зависит<br />
9
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
формирование психофункциональных и оценочно-исполнительных систем,<br />
особенно на стадии консолидации.<br />
П.К.Анохин и его последователи считают, что системогенез имеет место<br />
не только в раннем онтогенезе, но и у взрослых, и что формирование нового<br />
поведенческого акта есть формирование новой функциональной системы. В<br />
соответствии с теорией функциональных систем П.К.Анохина[17; 18; 19; 20; 37;<br />
38; 39; 40; 41] , любой поведенческий акт, независимо от степени его сложности,<br />
включает в качестве постоянного компонента мотивационное возбуждение.<br />
Значение его в регуляции, обработке и воспроизведении информации<br />
чрезвычайно велико. Во-первых, доминирующая мотивация лежит в основе<br />
формирования условно-рефлекторной связи и обуславливает длительность<br />
сохранения информации в мозге. Кроме того, мотивационное возбуждение<br />
определяет избирательность извлечения генетического или индивидуально<br />
приобретенного опыта, реализующего данный тип поведения в конкретной<br />
ситуации путем активации специфических нейрональных систем. Мотивация<br />
участвует в формировании принятия решения и опережающего результата,<br />
удовлетворяющего лежащей в его основе доминирующей потребности организма<br />
– акцептора результата действия [41] и в оценке достигнутого результата.<br />
Если системогенез происходит на всем протяжении онтогенеза, то научение<br />
и воспитание, влияние среды обитания и ассимиляция знаний, т.е. приобретение<br />
индивидуального опыта, можно рассматривать как последовательную реализацию<br />
генетических механизмов, участвующих в дифференциации нервной ткани,<br />
в физиологической регуляции нейрональной активности и обуславливающих<br />
специфическое взаимодействие нервных элементов под влиянием факторов<br />
внешней среды. Следовательно, формирование психофункциональных систем<br />
заключается в активации определенной совокупности генов, связанных с синтезом<br />
специфичного, обязательно конечного набора макромолекул, обеспечивающих<br />
синхронную устойчивую длительную активность групп нейронов. В качестве<br />
таких макромолекул могут выступать структурные белки, обеспечивающие<br />
определенные свойства мембран нервных клеток (проницаемость, возможность<br />
переноса нейромедиаторов, метаболитов и др.) или ферменты, ответственные за<br />
синтез нейроспецифических белков мозга, пептидов, гормонов, нейромедиаторов,<br />
которые определяют и реализуют специфическую форму межнейронных<br />
взаимодействий, например, в виде стойкого повышения синаптической<br />
проводимости.<br />
Согласно санокреатологической теории о психическом здоровье,<br />
последнее предопределяется генетической программой развития организма<br />
и реализуется посредством не только нейрофизиологической интегральной и<br />
нейрохимической системами (обусловленными генетически функции которых<br />
модулируются влиянием внешней среды), психофункциональными системами<br />
(формирующимися в процессе жизнедеятельности человека), но и оценочноисполнительной<br />
системой, также организующейся в процессе онтогенеза, как и<br />
психофункциональные системы.<br />
Психофункциональные системы, в отличие от морфологических, возникают<br />
в онтогенезе в процессе познавательной, трудовой, социальной, творческой и<br />
10
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
другой деятельности и представляют собой функциональные новообразования.<br />
Благодаря их функционированию генерируется и развертывается ансамбль<br />
психических процессов. Они-то и представляют собой материальный субстрат<br />
тех специфических способностей и функций, которые формируются в ходе<br />
овладения человеком миром предметов и явлений, творениями культуры и науки.<br />
Органом, способным формировать функциональные системы, которые начинают<br />
функционировать с той же устойчивостью, что и морфологически наследственно<br />
обусловленные физиологические системы, является кора человеческого мозга с<br />
ее 15 миллиардами нервных клеток с участием других мозговых образований.<br />
Гарантией формирования психофункциональных и оценочно-исполнительных<br />
систем является невероятно сложная нейрональная сеть мозга, состоящая из 10 11<br />
нейронов и 10 15 синаптических контактов [3]. Функционирование синапсов,<br />
изменение их морфологии, числа и эффективности лежат в основе восприятия,<br />
обработки и закрепления информации и разнообразия форм поведения.<br />
Специфика изменения морфологии, числа и эффективности синапсов,<br />
индивидуальных свойств и активности нейронов, на базе которых формируются<br />
новые или возобновляются старые функциональные системы, именуемые нами<br />
психофункциональными и оценочно-исполнительными, зависит от природы,<br />
интенсивности и характера воздействия тех или иных психических факторов.<br />
Кроме того известно, что существуют нейроны, реагирующие на реальный<br />
стимул, и нейроны активность которых связана с интерпретацией афферентного<br />
сенсорного входа в соответствии с прошлым опытом. Это сравнение реального<br />
опыта с прошлым и, следовательно, эффективный отбор информации является<br />
функцией нейронов гиппокампа, который регулирует возбудимость коры<br />
головного мозга и ретикулярной формации ствола. Гиппокамп находится в<br />
реципрокных взаимоотношениях с ретикулярной формацией ствола головного<br />
мозга, уменьшая ее возбудимость при собственном возбуждении [23; 24].<br />
При рассмотрении механизмов формирования ансамблей нейронов и<br />
функциональных систем необходимо иметь ввиду, что для формирования,<br />
консолидации и хранения следа информации, с тем, чтобы его возможно было<br />
воспроизводить, необходимо, чтобы стимул воздействовал определенное время.<br />
Так, считается, что сенсорный сигнал, чтобы его след сохранился в нейрональной<br />
системе, которую он активировал, должен действовать на протяжении от 15 мин до<br />
1 часа [27]. В этом случае информация хранится в форме электрического сигнала,<br />
беспрерывно циркулирующего в замкнутых системах нейрональных сетей.<br />
Если кратковременную память определить как максимальное время удержания<br />
однократно предъявленной информации, то длительность ее циркуляции в этих<br />
системах составит не более 9-10 сек.<br />
Кратковременная память лабильна и чрезвычайно чувствительна к<br />
воздействию новой информации (явление интерференции). Возникающая при<br />
действии гипотермии, механической травме, некоторых физиологических<br />
препаратов, амнезия бывает тем более выраженной, чем меньше времени проходит<br />
от окончания процесса обучения до начала воздействия амнезирующего фактора.<br />
При условии частичной консолидации следа (через 30-60 мин после завершения<br />
обучения) эти факторы практически не оказывают эффекта на дальнейшее<br />
11
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
его закрепление в памяти. Следовательно, для закрепления информации в<br />
долговременной памяти требуется определенное время.<br />
Представления о системном характере психических процессов и о<br />
формировании нейронных объединений, как составных компонентах<br />
психофункциональных и оценочно–исполнительных систем и актов их<br />
проявления, базируются на системно–селекционном принципе и принципе<br />
последовательности системогенеза.<br />
Принцип системно–селекционный проявляется посредством формирования<br />
групп нейронов, каждая из которых активируется по-своему при определенных<br />
воздействиях внешней среды. В зависимости от природы и специфики воздействия<br />
факторов внешней среды происходит отбор таких групп нейронов из числа тех,<br />
которые проявляют однотипную адекватную реакцию. Эти группы нейронов<br />
объединяются в функциональные системы. Селекция происходит в процессе<br />
взаимодействия организма со средой.<br />
В основе формирования новых функциональных систем при научении лежит<br />
селекция нейронов из резерва (ранее «молчавших», импульсно неактивных<br />
клеток), которая зависит от их индивидуальных свойств, т.е. от особенностей их<br />
метаболических «потребностей». Разные «молчащие» нейроны чувствительны<br />
к разным медиаторам, что, возможно, связано с различием их «потребностей».<br />
Видимо, именно нарастание разнообразия метаболических «потребностей»<br />
нейронов обусловливает филогенетическое усложнение поведения: белковый и<br />
пептидный состав нейронов усложняется в филогенезе. Поскольку считается,<br />
что нервная система состоит из нейронов, обладающих своеобразной<br />
«индивидуальностью», постольку представляется логичным предположение, что<br />
число нейронов в известной мере отражает их разнообразие и предопределяет<br />
поведенческие возможности индивида. Поэтому можно полагать, что не<br />
только межвидовые, но и индивидуальные различия связаны, в частности, с<br />
различием в числе нейронов, имеющихся у сравниваемых видов или индивидов,<br />
соответственно.<br />
Принцип системно-селекционный созвучен современным идеям<br />
о «функциональной специализации», пришедшим на смену идеям<br />
«функциональной локализации», и о селективном (отбор из множества клеток<br />
мозга нейронов с определенными свойствами), а не инструктивном (изменение<br />
свойств, «инструктирование» клеток соответствующими сигналами) принципе,<br />
лежащем в основе формирования нейронных объединений на ранних и поздних<br />
стадиях онтогенеза.<br />
Принцип селекции [51; 52] может быть описан следующими положениями. В<br />
мозгу формируются группы нейронов, каждая из которых по-своему активируется<br />
при конкретных действиях внешней среды. Когда происходит определенное<br />
изменение среды, оно приводит к отбору такой группы, из числа имеющихся,<br />
которая в терминах Эдельмена Дж., может обеспечить надлежащую реакцию. При<br />
изменении среды группы могут считаться соответствующими друг другу в том<br />
случае, если клетки последних отвечают на данное изменение более или менее<br />
специфично. Селекция имеет место при созревании мозга в раннем онтогенезе,<br />
в процессе которого множество (50% и более) нейронов гибнет. Отобранные же<br />
12
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
клетки составляют первичный ассортимент. Вторичный ассортимент, полагает<br />
Дж.Эдельмен, формируется в результате селекции, происходящей в процессе<br />
поведенческого взаимодействия со средой. Еще в 1974 году Changlaux J.P. [4]<br />
доказал, что нервные пути и связи генетически предопределены, а инструктивная<br />
роль обучения в данном случае сводится к отбору этих путей посредством их<br />
функциональной стабилизации. С позиции этой концепции значительное<br />
увеличение количества межнейронных комбинаций, способных к селективной<br />
стабилизации, обусловлено пролиферацией нервных окончаний в период<br />
обучения и последующим их развитием, а процесс формирования нейронного<br />
ансамбля представляет собой не что иное, как специфическое молекулярное<br />
«узнавание» соответствующих пресинаптических нейронов и постсинаптических<br />
мембран других нейронов [6], которое регулируется генетическими факторами<br />
и влиянием окружающей среды (медиаторы, гормоны, пептиды, глиальные<br />
предшественники и т.д.).<br />
Важное значение в формировании новых психофизиологических<br />
и оценочно-исполнительных систем имеет системная специализация<br />
нейронов, подтверждением этому могут служить системоспецифические<br />
нейроны, проявляющие особую активность при выполнении относительно<br />
детерминированных актов, к примеру, при использовании определенных<br />
слов у людей, «социальном контакте» с определенными особями в стаде у<br />
обезьян и т.д.<br />
В последнее время появились данные о возможности биосинтеза<br />
специфических пептидов-коннекторов, которым отводиться значительная роль<br />
в формировании специфического нейронного ансамбля, обеспечивающего<br />
хранение выработанного навыка. Предполагается, что синтез данных пептидов<br />
в цитоплазме и мембранных комплексах нейрона осуществляется нематричным<br />
путем.<br />
Большинство исследователей полагают, что ключевым механизмом,<br />
обеспечивающим длительное хранение следа в ансамбле нейронов, является<br />
устойчивое повышение проводимости в области определенных синапсов. На<br />
начальном этапе нейрофизиологические механизмы длительного хранения<br />
следа в принципе могут не отличаться от таковых при кратковременной памяти<br />
(длительная незатухающая реверберация в замкнутых цепях нейронов).<br />
Синапс является первым звеном, где происходит интеграция внешних<br />
сигналов, запускающих синтез информационных макромолекул и формирование<br />
импульсного кода, специфического для данного нейрона или группы нейронов.<br />
На базе представленных ранее в предыдущих подзаглавиях данных,<br />
можно предположить, что формирование психофункциональных и оценочноисполнительных<br />
систем основано на следовых процессах, присущих всем<br />
элементам нервной системы, на мобильном изменении нейрональных<br />
метаболических процессов (синтез, секреция и транслокация мембранных и<br />
структурных белков, пептидных гормонов и медиаторов); на специфических<br />
для нервной системы электрохимических и метаболических процессах в ее<br />
специализированных элементах (нейронах, глии и синапсах), которые определяют<br />
длительность изменений основных параметров деятельности нервной системы<br />
13
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
возбудимости, проводимости, следовых процессов; на формировании и<br />
закреплении прочного генетического контроля над длительностью сложившихся<br />
при обучении ансамблей нейронов и функциональных систем и на стабилизации<br />
возникших пластических преобразований в синапсах. Поскольку структура<br />
и функционирование межнейрональных связей определяется, главным<br />
образом, характером синаптических взаимодействий, несомненно, что синапсу<br />
принадлежит исключительная роль не только в избирательности проведения<br />
нервных импульсов, что само по себе создает специфическую функциональную<br />
систему активных нейронов, но и в стабилизации изменений в них по мере<br />
повторной активации данной функциональной системы. Следовательно, синапс,<br />
в конечном итоге, является элементом, определяющим как обратимые, так и<br />
долговременные структурные изменения в сформировавшихся нейронных<br />
ансамблях и функциональных системах.<br />
Считается, что мозг оценивает любой сигнал, но информация, не существенная<br />
для организма именно в конкретный момент, не поступает в ЦНС. Поэтому<br />
существование эфферентных путей, обеспечивающих обратную связь с той или<br />
иной функциональной системой, в настоящее время практически не вызывает<br />
сомнений [36], как бесспорно и формирование, наряду с психофункциональными,<br />
и оценочно-исполнительных систем. Оценочно-исполнительные системы<br />
возникают каждый раз на базе самосознания и самоактуализации событий,<br />
благодаря актуализации опыта, при действии на организм факторов, угрожающих<br />
жизни, адаптирующих или облагораживающих его жизнь при решении всяких<br />
задач - трудовой, социальной, творческой и другой деятельности и проявляющихся<br />
через эмоции, побуждения и поведение. Они формируются на базе акцептора<br />
результата действия и эфферентных систем, вследствие оценки значимости для<br />
организма тех или иных условий и факторов среды обитания, действий через<br />
призму удовлетворения актуальных или перспективных потребностей и задач,<br />
самосохранения или решения конкретных задач и рефлекторно реализуются<br />
через различные формы активности организма, в зависимости от специфики их<br />
отражения, через актуализированные потребности организма.<br />
Оценочно-исполнительные функциональные системы реализуют множество<br />
разнообразных проявлений деятельности организма человека – всевозможные<br />
формы поведения, выражения эмоций, сопереживания, психомоторная задержка,<br />
мышечная слабость, речь, пение, мимика, жесты, пантомимика, смех, внимание,<br />
мысли, воспоминания, остроты, изменение пульса и дыхания, блеск глаз,<br />
появление слез, румянец на лице, бледность кожи, горький вкус во рту и др. Чем<br />
выше существо стоит по эволюционной лестнице и чем выше уровень умственного<br />
развития человека, тем больше стереотипные оценочно-исполнительные реакции,<br />
свойственные низшим животным, уступают место сложным и разнообразным их<br />
формам, тем легче индивидуум может оценить значимость явления, благодаря<br />
чему уменьшается его реагирование. Однако лишь немногие способны<br />
при любых обстоятельствах затормозить, внешне не проявить оценочноисполнительную<br />
реакцию.<br />
Некоторые оценочно-исполнительные системы являются врожденными, но<br />
основная их масса приобретается прижизненно в результате взаимодействия<br />
14
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
с окружающей средой, обучением, воспитанием и трудом. Формирующиеся<br />
во время онтогенеза оценочно-исполнительные системы неразрывно связаны<br />
с понятийно-оценочной сферой, которая сама влияет на характер и специфику<br />
оттенков проявления их исполнения. Человек может сознательно затормозить<br />
свои оценочно-исполнительные рефлекторные реакции, превозмогая жажду,<br />
голод, боль и воздействия различных факторов. Волевые воздействия<br />
совершаются человеком вопреки конкурирующим оценочно-исполнительным<br />
рефлекторным реакциям.<br />
Концепция формирования оценочно-исполнительной системы может<br />
быть представлена как когнитивно-эмоционально-личностно-смысловая.<br />
Когда та или иная жизненная ситуация или воздействие факторов среды<br />
согласуются с сформировавшимися представлениями о благоприятности их для<br />
жизнедеятельности организма или находится в консонансе с общепринятыми<br />
социально-поведенческими нормами, возникает оценочно-исполнительная<br />
система с положительно-эмоциональным элементом переживания и<br />
общепризнанной интеллигентной формой поведения, а когда таковые не<br />
содействуют качеству жизни организма или прибывают в диссонансе с<br />
общегуманными правилами – переживания окрашены отрицательными эмоциями<br />
(дискомфорт) с непредсказуемым поведением. При этом следует иметь ввиду, что<br />
когнитивный фактор, самопознание, потребности, мотивация, цели человека и<br />
оценка ситуации играют важнейшую роль в поведении человека.<br />
Обобщая изложенные сведения, следует указать, что генетически<br />
детерминированные нейрофизиологическая и нейрохимическая системы и<br />
онтогенетически сформировавшиеся психофункциональные и оценочноисполнительные<br />
системы являются материальными носителями процессов<br />
психического здоровья.<br />
4. Механизмы кодирования и хранения информации, формирования<br />
ансамблей нейронов и функциональных систем<br />
Образование психофункциональной системы – это сложнейший процесс,<br />
который начинается с уровня отдельных нейронов, далее – нейронной популяции,<br />
отдельных нервных структур, кончая корой больших полушарий. Поэтому<br />
целостное представление об этой функции головного мозга можно составить,<br />
лишь обобщая экспериментальные данные полученные, различными методами<br />
исследований. На их основе создается впечатление, что ключевым механизмом,<br />
обеспечивающим формирование и сохранение психофункциональных систем<br />
в ансамбле нейронов, является устойчивое повышение проводимости в<br />
области определенных синапсов. На начальных этапах нейрофизиологические<br />
механизмы, по-видимому, состоят в длительной незатухающей реверберации в<br />
замкнутых цепях нейронов. На длительность сохранения психофункциональной<br />
системы влияет уровень бодрствования, эмоциональное состояние, характер и<br />
уровнь мотивации, степень внимания, установка и процессы мышления, т.е. эти<br />
психические процессы определяют необходимый для формирования и сохранения<br />
психофункциональных систем уровень возбудимости мозга.<br />
Если оценить знание механизмов, с помощью которых формируется матрица<br />
психофункциональной системы, то, полагаясь на существующие научные<br />
15
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
данные, можно отметить четыре возможных способа. Первый из них связан с<br />
возможностью молекулярного кодирования каждого события специфической<br />
структурой химического носителя памяти. В пользу этого механизма<br />
свидетельствуют: 1) выработка качественно новой схемы поведения животных<br />
сопровождается синтезом специфических для данного навыка полипептидов<br />
[13; 14]; 2) инъекции экзогенных аналогов этих пептидов вызывают у интактных<br />
животных–реципиентов аналогичную схему поведения (химический «перенос»<br />
выработанных навыков); 3) синтез эндогенных белков и пептидов, формирующих<br />
специфическую функциональную систему в организме (регуляция потребления<br />
воды и пищи, температурной и болевой чувствительности), определен<br />
прижизненной дифференцировкой нейронов и генетически детерминирован;<br />
4) существуют эндогенные антагонисты пептидов в организме (ангиотензин<br />
– ангиогипотензин, инсулин – статин, вазопрессин - ∆-пептид сна); 5)<br />
молекулярные механизмы функционирования электрогенной и хеморецептивных<br />
мембран в нейронах различных типов в принципе идентичны. С этих позиций<br />
химические носители памяти обеспечивали бы необходимую вариабельность<br />
межнейрональных связей, формирующих специфический нейронный ансамбль и<br />
нейрофункциональные системы.<br />
Другая концепция о механизмах, лежащих в основе формирования психофункциональных<br />
систем, базируется на работах A.Pfeiffer [9], согласно которым<br />
информация кодируется структурой межнейрональных связей, закрепляемой<br />
неспецифическими механизмами адаптации синапсов к возбуждению. В<br />
соответствии с этой концепцией отпадает точка зрения о специфичности и<br />
вариабельности формирования химических коннекторов в обучаемых синапсах,<br />
т.к. предполагается, что весь комплекс процессов, ведущих к усилению<br />
метаболизма в нейронах и повышению их возбудимости, приводит, в конечном<br />
итоге, к повышению проводимости в их синаптических контактах. Гипотеза<br />
кодирования информации соответствующей структурой межнейрональных связей<br />
предполагает, что сохранение нервных связей обуславливается избирательным и<br />
направленным ростом аксонов к определенным постсинаптическим нейронам.<br />
Считается, что такие специфические пути, формирующиеся в результате<br />
процессов обучения, и составляют основу энграммы. Наибольшее развитие эта<br />
гипотеза получила в исследованиях K.Pribram [34], который предложил модель,<br />
основанную на взаимодействии между нейроном и глиеей: конус роста аксона<br />
освобождается от инкапсулировавшей его глии и свободно воздействует на<br />
окружающие нейроны, устанавливая с ними новые связи. И хотя до сих пор не<br />
доказано, является ли рост аксона результатом индивидуально приобретенного<br />
опыта, или обусловлен генетически, данная гипотеза получила широкое<br />
распространение. В частности, доказано, что нервные пути и связи генетически<br />
предопределены, а инструктивная роль обучения сводится к отбору этих путей<br />
посредством их функциональной стабилизации [4]. Значительное увеличение<br />
количества межнейронных комбинаций, способных к селективной стабилизации,<br />
обусловлена пролиферацией нервных окончаний в период обучения и<br />
последующим их развитием, т.е. процесс формирования психофункциональных<br />
систем представляет собой не что иное, как специфическое молекулярное<br />
16
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
«узнавание» соответствующих пресинаптических нейронов и постсинаптических<br />
мембран других нейронов [6], которое регулируется генетическими факторами<br />
и влиянием окружающей среды (медиаторы, гормоны, пептиды, глиальные<br />
предшественники и т.д.).<br />
Третья концепция о динамической адаптации нейронов основана на данных<br />
Taylor J.B. [10], Бородкина Ю.С. [26], Wilkinson M. [15], в соответствии с которыми<br />
повышение эффективности синаптической передачи осуществляется за счет<br />
следующих зависимых и последовательно развивающихся процессов: это увеличение<br />
количества высвобождающегося медиатора на пресинаптических нервных<br />
терминалях, взаимодействие его с соответствующим числом постсинаптических<br />
рецепторов и повышение чувствительности последних к данному медиатору.<br />
Данные адаптивные процессы, по-видимому, имеют место и при формировании<br />
психофункциональных систем. Еще в конце 70-х годов прошлого века Ванюшин<br />
Б.В. [30], Thompson R.F. et al. [11; 12] показали, что практически все сигнализирующие<br />
молекулярные агенты (нейромедиаторы, гормоны, циклические нуклеотиды,<br />
аминокислоты) индуцируют активность генома клеток, усиливая биосинтез<br />
РНК и белков, которые затем встраиваются в синаптическую мембрану и,<br />
таким образом, вызывают длительные изменения ее проницаемости. Однако, как<br />
пишет H.Matthies [8], эффективность синаптической передачи не может поддерживаться<br />
длительное время исключительно конформационными перестройками<br />
рецепторных белков и мембранных комплексов нейрона. Временное облегчение<br />
синаптической передачи непременно должно трансформироваться в устойчивую<br />
синаптическую связь, формирование которой, по его мнению, связано с синтезом<br />
гликопротеидов, транспортируемых по дендритическому дереву к постсинаптической<br />
мембране. Последующее включение их в мембрану и стабилизирует синаптическую<br />
связь между нейронами.<br />
В последнее время распространение получили представления о том,<br />
что длительное хранение информации обеспечивается биоэлектрическими<br />
процессами, формирующими пространственно-временную организацию<br />
активности нейронов, объединенных в специфическую функциональную<br />
систему. Речь идет об импульсной активности нейронов и медленноуправляющих<br />
биоэлектрических ритмах – важнейших элементах электромагнитных полей.<br />
В первом случае след может характеризоваться особым кодом нейронных<br />
разрядов. Н.П.Бехтерева [2; 21; 22] установила существование акустического<br />
кода, отражающего специфичность воспринимаемых вербальных стимулов у<br />
человека. В ЦНС зарегистрированы залпы импульсной активности, генерируемые<br />
нейронами ствола мозга в ответ на звуковую стимуляцию [16], которые можно<br />
рассматривать как подтверждение частотного кодирования высоты звука или его<br />
направления. Характер запаха кодируется у человека также пространственновременной<br />
структурой импульсной активности, возникающей первоначально<br />
в обонятельной луковице. Следовательно, можно говорить о существовании<br />
сенсорного кода для большинства афферентных систем, учитывая, что частота<br />
разрядов первичных афферентных нейронов связана с характером и силой<br />
раздражения и что до определенного уровня она влияет на импульсную<br />
активность нейронов головного мозга. Лапина И.А. и Бородкин Ю.С. [28]<br />
17
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
показали существование корреляции между длительностью сохранения условнорефлекторной<br />
реакции и продолжительностью изменений сверхмедленной<br />
активности в различных структурах головного мозга.<br />
Рассмотренные выше представления о механизмах кодирования и<br />
хранения информации, формирования и сохранения ансамблей нейронов и<br />
психофункциональных систем не исключают, а дополняют друг друга. При этом<br />
представляется, что психофункциональные системы, формирующиеся на базе<br />
молекулярных и нейрофизиологических процессов при обучении, воспитании<br />
и трудовой деятельности, отражают обобщенно становление психической<br />
деятельности, психического здоровья.<br />
Что касается формирования нейронного ансамбля, то следует указать, что<br />
оно связано со значительным увеличением синхронности биоэлекрической<br />
активности нейронов в определенном низкочастотном диапазоне, который лежит<br />
в пределах 7-10 Гц, т.е. в полосе тэта-ритма. Причем такая биоэлектрическая<br />
активность наблюдается в различных образованиях головного мозга (зрительная<br />
область коры, ретикулярная формация, гиппокамп). Показано, что нейроны<br />
могут воспроизводить ритм и более высокой частоты, чем тэта-ритм, однако<br />
взаимодействие между ними в пределах этих ритмов не устанавливается<br />
[32]. Нейроны усваивают ритм, близкий к частоте условного сигнала, и<br />
сохраняют его в течение длительного времени. На уровне отдельного нейрона<br />
процесс формирования временной условной связи сопровождается умеренной<br />
(оптимальной) деполяризацией нейрональной мембраны и увеличением<br />
длительности его потенциалов действия [33]. Указанное свидетельствует о<br />
том, что повышенная возбудимость нейронов является непременным условием<br />
облегчения межнейрональной синаптической передачи.<br />
В случае, когда система взаимосвязанных нейронов активируется, то в ней<br />
возникают биоритмы с частотой специфического условного сигнала, на который<br />
вырабатывается поведенческий акт. Следовательно, теоретически можно<br />
представить, что вся система кодирует информацию о заданной частоте стимуляции<br />
афферентных нейронов. Этот вывод вытекает из работы Смирнова В.М. и<br />
Бородкина Ю.С. [35], посвященной формированию искусственных стабильных<br />
функциональных связей между различными нейронными популяциями в мозге.<br />
Одна и та же нервная клетка через различные синапсы на входе и выходе может<br />
включаться во множество различных нейронных цепей, участвующих в работе<br />
нескольких нейрональных ансамблей. Дело в том, что распределение импульсов<br />
одного нейрона происходит по различным путям, так как после прохождения<br />
импульса между двумя нейронами наступает период отсутствия проводимости<br />
между ними, который составляет 150-200 мс. Это натолкнуло Бехтереву Н.П. [21] к<br />
мысли, что процесс хранения информации в каждом ансамбле нейронов сводится<br />
к формированию совозбуждающихся систем нейронов, имеющий характерный<br />
паттерн биоэлектрической активности.<br />
Считается, что решающее значение в сохранении активности ансамблей<br />
нейронов принадлежит медленноволновым процессам. Еще в 1975 году K.Pribram<br />
[34] считал, что динамическая структура медленных постсинаптических<br />
потенциалов является самым подходящим механизмом поддержания<br />
18
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
непрерывного или устойчивого состояния нейронов. Значительная роль в<br />
уменьшении возбудимости мозга и в сохранении медленноволновых процессов<br />
принадлежит гиппокампу, который находится в рецепрокных взаимоотношениях<br />
с ретикулярной формацией ствола мозга, снижая ее активность при собственном<br />
возбуждении [23; 25]. В то же время активация системы гиппокампальнокорковых<br />
нейронов является существенной для процессов воспроизведения<br />
(извлечения) следа памяти. По-видимому, гиппокамп, регулируя работу нейронов<br />
коры, создает в них согласованные во времени колебания их возбудимости.<br />
Ретикулярная формация синхронизирует активность многих нейрональных<br />
ансамблей, открывая для специфического сигнала различные цепи нейронов во<br />
временной зависимости от уровня их возбудимости, т.е. обеспечивая широкую<br />
пространственную синхронизацию импульсов.<br />
В целом следует указать, что имеется достаточно данных о том, что влияние<br />
структур лимбической системы на обучающиеся нейроны следует рассматривать<br />
как проявление зависимости фиксации следов возбуждения в коре больших<br />
полушарий от уровня эмоционального возбуждения. Стимуляция ретикулярной<br />
системы, приведшая к повышению активности коры больших полушарий, улучшает<br />
обучение и хранение выработанного навыка, но нарушает воспроизведение, а<br />
возбуждение системы гиппокамп-кора – улучшает воспроизведение, но снижает<br />
способность к обучению и консолидации следа.<br />
Предполагается, что гиппокамп является частью системы, функционирующей<br />
в качестве аппарата сличения, определяющего биологическую значимость<br />
поступающей информации, т.е. он связан с воспроизведением не любой<br />
информации, а лишь контекстуальной (смысловой), подвергнутой анализу с<br />
принятием решения по механизму обратной связи [31].<br />
Функциональной основой процесса сравнения информации является способность<br />
гиппокампа регистрировать смещенные во времени возбуждающие импульсы,<br />
приходящие из ретикулярной формации, перегородки и ведущие к возникновению<br />
тэта-ритма. Распространение этого ритма в коре головного мозга и<br />
повышение степени когерентности между ритмами коры и гиппокампа позволили<br />
W.R.Adey [1] рассматривать эти процессы как доказательство фиксации следов в<br />
этих системах. Очевидно, что межнейрональный уровень замыкания временной<br />
связи реализуется путем формирования сложных систем интеграции нейронных<br />
популяций на различных уровнях головного мозга.<br />
Следует отметить, что хотя нейрон может принимать участие в различных<br />
реакциях, т.е. участвовать в нескольких нейронных ансамблях, он обладает чрезвычайной<br />
избирательностью в проведении возбуждения по различным каналам<br />
связи. Будучи чувствительным к различным нейромедиаторам, пептидам и аминокислотам,<br />
нейрон работает как интегратор возбуждения. Вместе с тем, все выходные<br />
синапсы нейрона функционируют с использованием одного медиатора.<br />
При этом, на теле нейрона имеется большое количество синаптических рецепторов,<br />
чувствительных к различным нейромедиаторам, что позволяет ему регулировать<br />
свою возбудимость, а также уровень метаболизма и биосинтез специфических<br />
мембранных и ферментативных белков, встраивающихся в мембрану.<br />
Механизмы влияния нейромедиаторов, пептидных гормонов и ионов сводятся<br />
19
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
к изменению проницаемости мембраны и стабилизации тех конформационных<br />
превращений мембранных макромолекул, которые обеспечивают длительное облегчение<br />
синаптической проводимости [5]. В результате взаимодействия различных<br />
нейромедиаторов с соответствующими рецепторами поверхности нейрона и<br />
возникновения медленных электрических потенциалов создается значительная<br />
напряженность электрического поля синапса, которую W.R.Adey [1] рассматривает<br />
в качестве одного из важнейших регулирующих механизмов хранения информации<br />
в головном мозге. Эти электрические поля путем изменения конформации<br />
мембранных белков действуют как слабые триггеры длительных изменений возбудимости<br />
клеток мозга.<br />
Приведенные выше данные свидетельствуют, что кодирование и хранение<br />
информации, образование ансамбля нейронов и функциональных систем базируется<br />
на модификации нейрональных электрохимических, метаболических, биоэлектрических<br />
процессов, синапсов, структуры межнейрональных связей, на следовых<br />
явлениях, присущих всем элементам нервной системы и др., а изменения<br />
состояния функциональной активности нейрофизиологической и нейрохимической<br />
систем и организация психофункциональных и оценочно-исполнительных<br />
систем при действии на организм психосоциальных факторов детерминируют<br />
формирование психического здоровья.<br />
Выводы<br />
1. На базе санокреатологии и анализа литературных данных нейронаук разработана<br />
и обоснована новая концепция о психическом здоровье, отличающаяся<br />
от существующих тем, что она, наряду с идентификацией составляющих компонентов<br />
психического здоровья, путей и механизмов его формирования, обособляет<br />
основные признаки проявления, факторы, детерминирующие его развитие<br />
и поддержание.<br />
2. Формирование и поддержание психо-функциональных и оценочноисполнительных<br />
систем основаны на следовых процессах, присущих всем элементам<br />
нервной системы; на мобильной модификации нейрональных метаболических<br />
процессов (синтез, секреция и транслокация мембранных и структурных<br />
белков, пептидных гормонов и медиаторов); на специфических для нервной системы<br />
электрохимических реакциях в ее специализированных элементах (нейронах,<br />
глии и синапсах), которые определяют длительность изменений основных<br />
параметров деятельности нервной системы (возбудимость, проводимость,<br />
следовые процессы); на формировании и закреплении прочного генетического<br />
контроля над деятельностью сложившихся при обучении ансамблей нейронов<br />
и психофункциональных систем и на стабилизации метаболических процессов,<br />
определяющих длительные пластические преобразования в синапсах.<br />
3. Оценочно-исполнительные системы реализуются каждый раз на базе самосознания<br />
и самоактуализации событий за счет реактивации установившихся<br />
ранее молекулярных связей между нейронными ансамблями и воспроизведения<br />
реакции при действии на организм факторов, угрожающих жизни или облагораживающих<br />
жизнь, при решении всяких задач, при трудовой, творческой, социальной<br />
и другой деятельности и проявляющихся через эмоции, побуждения и<br />
поведение.<br />
20
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
4. В соответствии с санокреатологической концепцией психического здоровья<br />
раскрываются новые возможности для целенаправленного формирования,<br />
повышения и поддержания уровня психического здоровья и реализации<br />
психического потенциала человека.<br />
Литература<br />
1. Adey W.R. Models of membranes of cerebral cells as substrate for information storage.<br />
// Biochemical, 1977. v. 8, N 4, p. 163-178.<br />
2. Bechtereva N.P., Bundzen P.V., Gogolitsin Yu.L. e.a. Neurophysiological Codes<br />
of Words in Subcortical Structures of the Human Brain. //Brain and Language. 1979.<br />
N 7. 145-163.<br />
3. Blitzer R.D., Iyengar R., Landau E.M. Postsynaptic signaling networks: cellular<br />
cogwheels underlying long-term plasticity. // Biol.Psychiatry. – 2005. – 57(2). – p. 113-119.<br />
4. Changeaux J.P., Danchin A. Selective stabilization of developing synapses<br />
as a mechanism for the specifi cation of neuronal networks. // Nature, 1976, v.264,<br />
N 5588, p. 705-712.<br />
5. De Robertis E. Synaptic receptor proteolipids: isolation and molecular properties. – In:<br />
Proc. 7th Int. Congre. Pharm. Paris, 1978, p. 308.<br />
6. Frank G.B. Nature of staeldy potential across mammalian cerebral cortex. Fed. Proc.,<br />
1958, v.17, p.48.<br />
7. Furdui T.I., Ciochina V.K., Furdui V.T., Vudu L.T. Psychic health from the position<br />
of systemogenesis and sanocreatology. //VIII International Interdisciplinary Congress<br />
“Neuroscience for medicine and psychology”. Sudak. Ukraine, june 2-12, 2012. p 418-419.<br />
8. Matthies H.J. Learning and memory. – In: Adv. In Pharmacology and Therapeutics. V.<br />
5: Neuropsychopharmacology/ Ed. By C. Dumont. Oxford: New York, 1978, p. 117-135.<br />
9. Pfeiffer R.A., Seemann K.L., Tunte W.E. Akrozephalopolysyndaktylie. // Klin. Pediatr.<br />
1977. - Bd. 189. - P. - 120-130.<br />
10. Taylor James B., Carithers Martha, Coyne Lolafaye. MMPI performance, response set,<br />
and the “self-concept hypothesis”. // Journal of Consulting and Clinical Psychology, Vol 44(3),<br />
Jun 1976, 351-362<br />
11. Pakaprot Narawut, Kim, Soyun, Thompson Richard F. The role of the cerebellar<br />
interpositus nucleus in short and long term memory for trace eyeblink conditioning. // Behavioral<br />
Neuroscience, Vol 123(1), Feb 2009, 54-61.<br />
12. Thompson R.F. Neuronal substrates of simple learning: classical conditioning, TINS,<br />
6 (1983) 270-275.<br />
13. Ungar G. The problem of molecular coding of neural information. A critical review.<br />
Naturwissenschaften. 1973. 60: 307-312.<br />
14. Ungar G. Peptides and behavior. // Intern Rev. Neurobiol., 1975, v. 17. p. 37-60.<br />
15. Wilkinson S. Focus Groups in Health psychology: Exploring the Meaning of Health<br />
and Illness // Journal of Health Psychology. - 1998. - Vol. 3. - Number 3.<br />
16. Worden F.G., Marsh J.T. Frequency-following (microphonic-like) neural responses<br />
evoked by sound. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. (July 1968).<br />
25 (1): 42-52.<br />
17. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. М.: «Медицина»,<br />
1975. 448 с.<br />
18. Анохин П.К. Избранные труды. Философские аспекты теории функциональных<br />
систем. – М.: – Наука. – 1978. – С. 70.<br />
19. Анохин П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы. М., “Наука”,<br />
1980. 201 с.<br />
20. Анохин П.К. Кибернетика функциональных систем. М., «Медицина»,<br />
1998. 400 с.<br />
21
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
21. Бехтерева Н.П. Здоровый и больной мозг человека. Л.: Наука, 1980. 208 с.; второе<br />
издание, переработанное и дополненное. Л.: Наука, 1988. 262 с.<br />
22. Бехтерева Н.П. Магия мозга и лабиринты жизни. М. - С.Петербург. 2007. 383 с.<br />
23. Бородкин Ю.С., Крауз В. А. Фармакология краткосрочной памяти, М.,<br />
1978, с.172.<br />
24. Бородкин Ю.С. Нейрохимические основы кодирования и передачи информации<br />
на уровне синапса. – В кн.: Память в механизмах нормальных и патологических реакций.<br />
Л., 1976. С.96-112.<br />
25. Бородкин Ю.С., Зайцев Ю.В. Нейрохимические и функциональные основы<br />
долговременной памяти. Л. «Медицина». 1982. 214 с.<br />
26. Бородкин Ю.С., Лапина И.А., Гоголицин Ю.Л. Зависимость минутных<br />
сверхмедленных колебаний потенциалов от уровня энергетического обмена ткани<br />
головного мозга. // Физиол. журнал СССР.-1979. -Т.65, № 3-С. 336-343.<br />
27. Бородкин Ю.С., Шабанов П.Д. Нейрохимические механизмы извлечения следов<br />
памяти. Л., Наука, 1986, С.150.<br />
28. Бородкин Ю.С., Лапина И.А., Гоголицин Ю.Л., Морева Е.В., Бульон В.В.,<br />
Нилова Т.Н. Динамика минутных сверхмедленных колебаний в процессе формирования<br />
укороченного рефлекса. Физиол. ж. СССР, 1980, т. 66, 8. С. 1151-1158.<br />
29. Бородкин Ю.С., Лапина И.А. Нейрохимические аспекты различных этапов<br />
формирования следа памяти и сверхмедленная активность. - В кн.: 14 съезд Всесоюзного<br />
физиологического общества им. И.П.Павлова, Баку, 1983, т. I, с. 364.<br />
30. Ванюшин В.Г., Гуськова Л.В., Тушмалова Н.А. Метилирование ДНК мозга как<br />
показатель участия генома в механизмах индивидуального приобретенной памяти. –<br />
Докл. АН СССР, сер. биол., 1974, т.219, № 3, с. 742-744.<br />
31. Виноградова О.С. Гиппокамп и память. – М., 1975. 239 с.<br />
32. Ливанов М.Н. Избранные труды. Пространственно-временная организация<br />
потенциалов и системная деятельность головного мозга. М.: Наука, 1989. - 400 с.<br />
33. Мнухина Р.С. Изменение медленного потенциала коры и нейрональной активности<br />
при выработке условных рефлексов у кроликов. Ж. высш. нервн. деят, 1978, т.28, вып.6.<br />
С.1231-1238.<br />
34. Прибрам К. (Pribram R.Y.). Языки мозга. Экспериментальные парадоксы<br />
и принципы нейропсихологии. М.: «Прогресс», 1975. Перевод с английского Я. Н.<br />
Даниловой и Е. Д. Хомской, под редакцией и с предисловием действительного члена<br />
АПН СССР А. Р. Лурия. 463 с.<br />
35. Смирнов В. М., Бородкин Ю. С. Артифициальные стабильные функциональные<br />
связи. - Л.: Медицина, 1979. 192 с.<br />
36. Сомьен Дж. Кодирование сенсорной информации: Пер. с англ.М.: Мир,<br />
1975. 415 с.<br />
37. Судаков К.В. Теория функциональных систем. М.: Мед.музей. 1996, 95 с.<br />
38. Судаков К.В. Теория системогенеза. М.: Горизонт, 1997. 567 c.<br />
39. Судаков К.В. Рефлекс и функциональная система. Новгород, 1997. 399 с.<br />
40. Судаков К. В. Системогенез целенаправленного поведенческого акта. - В кн.:<br />
Высшие функции мозга в норме и патологии. - Л., 1979, с. 92-116.<br />
41. Судаков К.В., Умрюхин Е.А. Информационная модель системной организации<br />
психической деятельности человека (“детектор интеллекта”). В кн. “Моделирование<br />
функциональных систем”. – М. – 2000. – С. 94-152.<br />
42. Фурдуй Ф.И., Вуду Л.Ф., Чокинэ В.К. Санокреатологические методы<br />
целенаправленного формирования и поддержания здоровья. // XI конф. По космической<br />
биологии и авиокосмической медицине. М. 1998. Т.2. С.298-300.<br />
43. Фурдуй Ф.И., Вуду Л.Ф., Вуду Г.А. и др. Симптомы физиологической, психической<br />
22
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
и биологической деградации человека как биологического вида. //Стресс, адаптация,<br />
функциональные нарушения и санокреатология. Кишинэу. 1999. С. 9-21.<br />
44. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Вуду Л.Ф. и др. Санокреатология – биомедицина XXI<br />
века. In: The Bulletin of the European Postgraduate Centre of Acupuncture and Homeopathy,<br />
2000, nr. 4, p. 98-99.<br />
45. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Вуду Л.Ф., Лакуста В.Н. Санокреатология –<br />
новая область биомедицины, разрабатывающая теорию и методы целенаправленного<br />
формирования и поддержания здоровья. //Tehnologii avansate în pragul secolului XXI.<br />
Chişinău. 2000. p.100-101.<br />
46. Фурдуй Ф.И. Санокреатология – новая отрасль биомедицины, призванная<br />
приостановить биологическую деградацию человека. В: Стресс, адаптация,<br />
функциональные нарушения и санокреатология. Кишинев, 1999, С. 36-43.<br />
47. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Фурдуй В.Ф. и др.<br />
Понятие здоровье – отправная точка<br />
санокреатологии. //Стресс, адаптация, функциональные нарушения и санокреатология,<br />
Кишинев, 1999, С.44-51.<br />
48. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Вуду Л.Ф. и др.<br />
Санокреатология – биомедицина XXI<br />
века. In: The Bulletin of the European Postgraduate Centre of Acupuncture and Homeopathy,<br />
2000, nr. 4, p. 98-99.<br />
49. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Фрунзе Р.И. Современное состояние изученности<br />
проблемы психического здоровья. // Buletinul Academiei de ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele<br />
Vieţii. 2008. Nr. 3 (306). С. 4-14.<br />
50. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Фурдуй В.Ф., Вуду Г.А., Балмуш В.В., Бешетя<br />
Т.С., Георгиу З.Б. Санокреатологическая теория психического здоровья. I. Основные<br />
современные представления о психическом здоровье.<br />
Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), С. 4-14.<br />
//Известия Академии Наук<br />
51. Эдельмен Дж. Селекция групп и фазная повторная сигнализация: теория высших<br />
функций головного мозга. //Разумный мозг. М.: Мир. 1981. С.68.<br />
52. Эдельмен Дж., Маунткасл В. Разумный мозг: Кортикальная организация и<br />
селекция групп в теории высших функций головного мозга. М., 1981. С. 19-20.<br />
PARTICULARITĂŢI MORFO-FIZIOLOGICE ŞI GENETICO-<br />
MOLECULARE ALE INTERACŢIUNII Helianthus annuus L. –<br />
Plasmopara halstedii F. Berl et de Toni<br />
Duca Maria, Port Angela, Şestacova Tatiana<br />
Centrul Universitar Biologie Moleculară, Universitatea Academiei de<br />
Ştiinţe a Moldovei<br />
Articole de fond<br />
Rezumat<br />
Mana fl orii-soarelui indusă de Plasmopara halstedii F. Berl et de Toni, cauzează o<br />
pierdere a recoltei pînă la 4-6 q/ha, fi ind considerată una dintre cele mai devastatoare boli<br />
a fl orii-soarelui. Articolul include date recente privind ciclul vital al manei, diagnosticul<br />
şi simptomatica bolii, impactul economic şi măsurile de combatere a patogenului,<br />
nomenclatura şi variabilitatea genetică a raselor cunoscute, genele de rezistenţă Pl şi<br />
markerii moleculari linkaţi cu acestea.<br />
Cuvinte-cheie: Helianthus annuus - Plasmopara halstedii - rezistenţă - gene Pl -<br />
screening molecular.<br />
Depus la redacţie 02 noiembrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
23
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
Adresa pentru corespondenţă: Şestacova Tatiana, Universitatea Academiei de Ştiinţe a<br />
Moldovei, str. Academiei 3/2, MD 2028, Chişinău, Republica Moldova, E-mail: tatiana.<br />
shestacova@gmail.com., tel. (+37322) 737431<br />
Floarea-soarelui prezintă susceptibilitate înaltă la un şir de boli fungice şi bacteriale:<br />
putregaiul alb ( Sclerotinia sclerotiorum), mana ( Plasmopara halstedii), fomopsisul<br />
(Phomopsis helianthi/Diaporthe helianthi), rujina ( Puccinia helianthi), şi ofi lirea<br />
(Verticillium dahliae) care cauzează pierderi economice considerabile înregistrate în<br />
toată lumea [35]. Gravitatea infecţiei variază considerabil în funcţie de regiunea de<br />
cultivare şi condiţiile de creştere [47].<br />
În Republica Moldova, cultura fl orii-soarelui este grav afectată de mana indusă<br />
de P. halstedii F. Berl et de Toni. P. halstedii aparţine clasei Oomycetes cu numeroşi<br />
reprezentanţi: organisme saprofi te, agenţi patogeni ai plantelor, insectelor, peştilor,<br />
nematozilor, vertebratelor, precum şi diferite clase de microorganisme [18]. Oomicetele<br />
fi topatogene infectează o gamă largă de plante gazdă, incluzînd culturi agricole,<br />
buruieni, plantele ornamentale şi arbori [24].<br />
Speciile fi topatogene fac parte din două ordine a clasei Oomycetes. Unicul<br />
reprezentant din ordinul Saprolegniales aparţine genului Aphanomyces. Patogen<br />
necrotrofi c cauzează putregaiul rădăcinilor la plantele anuale, inclusiv cele agricole<br />
Pisum sativum şi Beta vulgaris [17].<br />
O altă grupă de agenţi patogeni cu grave efecte economice include reprezentanţii<br />
ordinului Peronosporales, genurile:<br />
- Phytophthora, conţine mai mult de 60 specii, cauzează ofi lirea şi putregaiul<br />
rădăcinelor;<br />
- Pythium, provoacă putregaiurile seminţelor şi rădăcinelor, ofi lirea plantei;<br />
- Albugo, cauzează albumeală, rugină albă;<br />
- Bremia, Peronospora, Hyaloperonospora, Plasmopara şi Pseudoperonospora<br />
provoacă mana la numeroase culturi de importanţă economică [18].<br />
Incidenţa manii fl orii-soarelui într-un cîmp agricol poate varia, de la urme pînă<br />
la cca 50% sau chiar 95%. În Europa, începînd cu anul 1941, cînd a fost observată<br />
pentru prima dată, boala s-a răspîndit rapid, fi ind considerată în anul 1977 o “boală<br />
majoră” în toate ţările producătoare de fl oarea-soarelui din această parte a lumii.<br />
Majoritatea plantelor sistemic infectate mor prematur sau pot produce un număr foarte<br />
mic de seminţe viabile. Răspîndirea bolii variază considerabil în funcţie de condiţiile<br />
de creştere, în special nivelul de umiditate şi curenţii atmosferici [47].<br />
Principala sursa de infecţie cu P. halstedii sunt seminţele şi solul infectat cu oospori<br />
(sporii de rezistenţă), capabili să supravieţuiască timp de 8-10 ani, ceea ce sporeşte<br />
difi cultatea eliminarii integrale a bolii odată ce a fost identifi cată.<br />
În practica agricolă se obţin şi se comercializează numeroşi hibrizi de fl oareasoarelui<br />
rezistenţi la mană, însă apariţia noilor rase patogene pun sub semnul întrebării<br />
cultivarea cu succes a acestora în anumite regiuni [20]. Pentru a opri răspîndirea bolii<br />
sunt utilizate fungicide cu proprietăţi sistemice de lungă durată, de exemplu, metalaxil<br />
sau compuşi similari [59].<br />
Prelucrarea seminţelor cu fungicide este recomandată uneori şi în cazul soiurilor<br />
rezistente [55]. De exemplu, în cazul materialului semincer importat se aplică măsuri<br />
fi tosanitare ce includ monitoring-ul timp de 2-3 ani şi dacă se înregistrează semne<br />
24
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
de infecţie, se identifi că rasa patogenului. În Australia, chiar dacă P. halstedii nu<br />
este semnalată la seminţele importate, acestea oricum sunt supuse prelucrării cu apă<br />
fi erbinte, fungicide şi sunt crescute în recipienţi timp de două sezoane [2].<br />
Ciclul vital şi condiţii de răspîndire a manii fl orii-soarelui<br />
Mana fl orii-soarelui cauzată de P. halstedii, similar altor specii taxonomic apropiate,<br />
precum P. viticola la viţa-de-vie, Peronospora tabacina la tutun, Pseudoperonospora<br />
cubensis la castravete, Phytophthora infestans la cartof [17] are un ciclu vital complex<br />
(Fig. 1). Oosporii germinează timp de 3-12 ore dând naştere la un singur sporangiu [11;<br />
33], în care are loc diferenţierea zoosporilor şi eliminarea lor ulterioară. În prezenţa<br />
apei libere, zoosporii se răspîndesc rapid şi dacă în apropiere se afl ă ţesutul planteigazdă<br />
(rădăcină, perişori absorbanţi, tulpină sau mai puţin frecvent frunze) se fi xează,<br />
formînd un site de infecţie, se închistează apoi germinează. Penetrarea în planta-gazdă<br />
se produce direct prin epidermă [56]. În cazul combinaţiei compatibile gazdă-patogen,<br />
patogenul creşte şi colonizează sistemic spre apexul plantelor. Miceliu poate fi prezent<br />
în toate ţesuturile vegetale, cu excepţia meristemelor [33].<br />
Fig. 1. Etapele ciclului<br />
vital ontogenetic la<br />
P. halstedii [34]<br />
În condiţii favorabile, sporulaţia asexuată are loc prin intermediul sporangioforilor<br />
cu sporangii (Fig. 2A şi B), care ies prin stomate sau alte orifi cii ale ţesutului invadat.<br />
Oosporii sunt, de asemenea, produşi în părţile infectate ale plantelor, în special în<br />
rădăcină şi tulpină [57].<br />
Oosporii P. halstedii servesc în calitate de inoculul primar pentru plantulele tinere<br />
de fl oarea-soarelui. Mana poate fi răspîndită de vînt prin intermediul sporangiilor,<br />
provocând infecţii secundare, de obicei locale, semnalate pe partea aeriană a plantelor,<br />
sau chiar de seminţele produse de plante infectate, care servesc drept sursă de răspîndire a<br />
miceliului şi/sau oosporilor agentului patogen. Se consideră că răspîndirea sporangiilor<br />
prin intermediul vîntului în iniţierea bolii este de obicei scăzută. Cu toate acestea, infecţia<br />
secundară poate constitui un factor important în răspândirea bolii în anumite regiuni,<br />
în condiţiile favorabile de mediu [63]. Mai mult ca atît, infecţia secundară produsă de<br />
sporangi se manifestă latent. Astfel de plante nu reprezintă simptome evidente de boală<br />
în timpul sezonului, produc seminţe, care transportă patogenul [47].<br />
25
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
Cazurile de provocare a bolii de seminţe infectate sunt extrem de rare şi rezultă întrun<br />
procent foarte mic de plante infectate sistemic. În schimb, oosporii din sol transmişi<br />
de la o cultură de fl oarea-soarelui anterioră sau chiar de la fl oarea-soarelui sălbatică<br />
sunt sursele de atac sever de mană în cîmp.<br />
Fig. 2. Sporangiofori (A)<br />
şi sporangii (B) P. halstedii<br />
( × 640). (Laboratorul Genomică,<br />
Centrul universitar Biologie<br />
Moleculară, UnAŞM, 2011).<br />
Umiditatea şi temperatura sunt factorii de mediu decisivi în dezvoltarea şi<br />
răspândirea infecţiei. Zoosporii, provenind fi e din sporulaţia sexuată fi e din cea<br />
asexuată, necesită apă liberă pentru păstrarea viabilităţii şi deplasarea spre siteurile<br />
infecţiei. Astfel, ploile sau irigarea intensă poate fi o condiţie favorabilă pentru<br />
iniţierea infecţiei primare, în special în perioade critice în primele 2-3 săptămâni<br />
după semănat [25; 63]. Vârsta plantei şi ţesutul gazdă, au, de asemenea, o importanţă<br />
deosebită în determinarea sensibilităţii fl orii-soarelui la infecţii sistemice provocate de<br />
P. halstedii [47]. Cu cît mai devreme infecţia apare în sezon, cu atît mai severă va fi<br />
manifestarea bolii.<br />
Fenotipul plantelor infectate<br />
P. halstedii poate induce trei tipuri de infecţie (sistemică, locală şi latentă), în funcţie<br />
de vîrsta ţesutului, volumul inoculului, condiţiile de mediu (umiditate şi temperatură)<br />
şi de tipul soiului [49].<br />
Plantele sistemic infectate sunt stagnate în creştere, au frunze de culoare verde<br />
deschisă sau cu pătarea clorotică, care se întinde de-a lungul nervurilor principale şi a<br />
limbului foliar (fi g. 3A şi 4A). Producţia de biomasă a părţilor vegetative şi generative<br />
ale plantei se reduce semnifi cativ [50]. Frunzele tinere ale plantelor grav afectate devin<br />
adesea clorotice în întregime, deformate în partea de jos, sunt rigide şi groase (fi g.<br />
3B). În condiţii de umeditate sporită se observă creşterea pufului alb - sporangiofori şi<br />
sporangiile patogenului care se dezvoltă pe partea inferioară a frunzelor. Poziţionarea<br />
acestora corespunde strict zonelor clorotice pe suprafaţa superioară a frunzelor. Având<br />
în vedere scurtarea internodurilor, fl oarea-soarelui infectată sistemic de mană are<br />
adesea un aspect fenotipic asemănător cu varza.<br />
Calatidiile plantelor de fl oarea-soarelui infectate au dimensiuni reduse, sunt<br />
întoarse în sus (calatidiu orizontal), sunt lipsite sau au un număr limitat de seminţe cu<br />
viabilitate mică. Sistemul radicular al fl orii-soarelui atacat de mană este slab dezvoltat,<br />
cu o micşorare în formarea rădăcinelor secundare şi de o culoare maro-închis pe<br />
suprafaţa lor. Alte simptome asociate cu infecţii sistemice, mai rar întîlnite, includ<br />
ofi lirea şi mucegăirea plantulelor, decolorarea tulpinilor şi/sau calatidiului, alteraţii la<br />
nivelul infl orescenţei, răsucirea, deformarea frunzelor (fi g. 4C) şi formarea cecidiilor<br />
bazale [1; 47].<br />
26
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
Fig. 3. Diversitatea simptomelor produse de mana P. halstedii la fl oarea- soarelui.<br />
A– plante cultivate în cîmp, cloroza frunzelor, nanism, calatidiu orizontal. B – cloroza frunzelor<br />
la plantule în faza de două perechi de frunze. C – Sporulaţia la suprafaţă a cotiledoanelor<br />
inoculate în condiţii artifi ciale cu P. halstedii. D – Sporulaţia pe tulpina plantulei la nivelul<br />
solului observată în seră [1].<br />
Mai mult ca atît, infecţiile sistemice produse de mana pot fi localizate în rădăcină<br />
şi pe ţesuturile bazale ale tulpinii la unele combinaţii de gazdă-patogen sub anumite<br />
condiţii [28; 58]. În condiţii umede, astfel de infecţii sunt caracterizate prin sporulaţie<br />
albă pe frunze cotiledonale şi tulpini (fi g. 3C şi D).<br />
Infecţia locală a frunzelor apare frecvent, dar de obicei nu atrage prea multă atenţie.<br />
Ca rezultat, pe frunze apar pete de culoare verde-deschisă, mici, unghiulare, delimitate<br />
de nervuri. În condiţii de umiditate relativ ridicată, pe suprafaţa inferioară a frunzelor<br />
se dezvoltă puf (sporulaţie) (fi g. 4B). Într-o etapă ulterioară, ţesutul plantei gazdă se<br />
necrotizează lăsând leziuni maronii de frunze. Pentru o perioadă lungă de timp a fost<br />
ignorat faptul că infecţiile locale pot provoca infecţii sistemice, creşterea patogenului<br />
prin peţioli în tulpină [47]. Astfel, observaţiile făcute în Germania, în anul 1999, au<br />
demonstrat că patogenul a reuşit să invadeze peţiolul şi să ducă la propagarea infecţiei<br />
sistemice în părţile superioare a plantelor în 8% de plante cu infecţii locale [49].<br />
Infecţia latentă decurge fără simptome şi plantele afectate nu pot fi recunoscute prin<br />
analiza aspectului exterior.<br />
Infecţia latentă poate apărea în partea subterană a plantelor, care sunt capabile să<br />
controleze invadarea patogenului prin stoparea extinderii infecţiei de la rădăcini şi<br />
hipocotil în epicotil sau de la infecţiile întârziate în timpul stadiului de înfl orire, când<br />
creşterea părţilor vegetative s-a terminat şi, prin urmare, simptomele sunt invizibile.<br />
Primul tip este tipic pentru unele genotipuri de fl oarea-soarelui aşa-numite rezistente<br />
(care permit uneori sporulaţia pe hipocotil şi cotiledoane [52].<br />
27
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
Fig. 4. Simptomele produse de mana P. halstedii în condiţii de cîmp. A – plantă<br />
sănătoasă şi plantă infectată de mana, stagnată în creştere; B – devoltarea sporulaţiei pe partea<br />
inferioară a frunzelor; C – cloroza şi deformarea frunzelor. (Laboratorul Genomică, Centrul<br />
universitar Biologie Moleculară, UnAŞM, experienţa în cîmp, 2011).<br />
Cel de al doilea duce la contaminarea seminţelor şi, ca urmare sistemului de<br />
reglare fi tohormonală, poate fi recunoscut prin descompunerea întîrziată de clorofi lă<br />
şi inhibarea reacţiei gravitropice a calatidiului în timpul îmbătrânirii [49]. Trebuie de<br />
remarcat faptul că în ambele cazuri, agentul patogen rămâne viabil şi este capabil să<br />
fi nalizeze ciclul vital prin reproducerea sexuată, formînd oospori [23].<br />
Diversitatea raselor de mană<br />
Mana P. halstedii prezintă variaţii considerabile a nivelului de virulenţă în cazul<br />
infectării liniilor de fl oarea-soarelui. Actualmente, sunt izolate şi cunoscute în lume 35<br />
rase ale patogenului [19].<br />
Pentru caracterizarea profi lului virulenţei tulpinilor manei, fi topatologii şi<br />
geneticienii utilizează linii diferenţiatoare, care conţin genele majore asociate cu<br />
rezistenţa dominantă. Reacţia genotipurilor în teste pe lăstari [52] asigură posibilitatea<br />
de a grupa izolate în funcţie de patotip (toate tulpinele cu un pattern de virulenţă<br />
comun). Pentru simplifi carea procedurii de identifi care a raselor [21] a fost propusă<br />
utilizarea sistemului nomenclator defi nit de Limpert şi Muller în 1994 [26]. Acest<br />
nomenclator, aprobat în anul 2000, a deschis posibilitatea de determinare a virulenţei<br />
tulpinilor manei în baza de nouă linii diferenţiatoare grupate în trei seturi [52]. Astfel,<br />
dacă primul diferenţiator este sensibil, contribuie cu „1” la codul respectiv, iar dacă a<br />
doua linie este sensibilă, contribuie cu „2”. Dacă a treia linie dintr-un set este sensibilă,<br />
ea contribuie cu „4”, deoarece valoarea „3” ar rezulta, de asemenea, când prima şi a<br />
doua linie sunt sensibile. În cazul, cînd toate trei liniile dintr-un set sunt sensibile, codul<br />
de virulenţă pentru acesta devine „7”. Dacă toţi cei 9 diferenţiatori sunt sensibili, codul<br />
izolatei respective va fi „777”. Avantajul acestui sistem este determinat de faptul că,<br />
doar cei 9 diferenţiatori şi ordinea lor în cele trei seturi trebuie memorate, iar formula<br />
de virulenţă rezultată este formată doar din trei cifre [64]. Rasele principale identifi cate<br />
sunt prezentate în tabelul 1.<br />
Această clasifi care este utilă din punct de vedere practic, însă nu este adaptată<br />
pentru relevarea variaţiilor genetice minore sau prezenţei raselor minore în izolate.<br />
Totodată, se fac investigaţii privind clasifi carea genetică a raselor cunoscute.<br />
28
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
Tabelul 1. Rasele principale ale manii identifi cate în lume şi reacţia liniilor<br />
diferenţiatoare [21; 52].<br />
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9<br />
Rase HA304 RHA265 RHA274 PMI3 PM17 803.1 HAR4 QHP1 HA335<br />
100 S R R R R R R R R<br />
300 S S R R R R R R R<br />
304 S S R R R R R R S<br />
307 S S R R R R S S S<br />
314 S S R S R R R R S<br />
330 S S R S S R R R R<br />
334 S S R S S R R R S<br />
700 S S S R R R R R R<br />
703 S S S R R R S S R<br />
704 S S S R R R R R S<br />
707 S S S R R R S S S<br />
710 S S S S R R R R R<br />
714 S S S S R R R R S<br />
717 S S S S R R S S S<br />
730 S S S S S R R R R<br />
770 S S S S S S R R R<br />
774 S S S S S S R R S<br />
O încercare de a caracteriza variabilitatea moleculară a manii a fost făcută de<br />
Roeckel-Drevet şi colaboratorii în 2003, analizînd prin tehnica RAPD (Random<br />
Amplifi ed Polymorphic DNA) cu 21 primeri 77 izolate din 12 ţări de pe patru<br />
continente. Rezultatele acestui studiu au constituit primul raport privind diversitatea<br />
genetică a patogenului evaluat la nivel internaţional. Analiza statistică a demonstrat că<br />
nu există corelaţie între gruparea izolatelor şi rasa sau originea geografi că a acestora,<br />
fapt care poate fi explicat prin apariţia lor recentă determinată de efectul de „strangulare<br />
a populaţiei” [44; 46]. Prin tehnicile moleculare aplicate la etapa timpurie a studiului<br />
diversităţii genetice a patogenului, precum sunt RFLP (Restriction Fragments Length<br />
Polymorphism) [5], RAPD [6; 44] şi ISSR (Inter-Simple Sequence Repeat) [22] s-a<br />
reuşit identifi carea diversităţii genetice între probele investigate, dar au fost diferenţiate<br />
populaţiile doar la nivel intraspecifi c [60].<br />
Numeroase investigaţii privind caracterizarea genetică a raselor manii se desfăşoară<br />
în Franţa. Astfel, Giresse şi colaboratorii în 2007 a elaborat 12 markeri SNP (Single-<br />
Nucleotide Polymorphism), care pot fi aplicaţi pentru genotiparea fi nă a izolatelor<br />
din leziunile cu sporulaţie [16]. Utilizînd combinaţiile acestor markeri Delmotte şi<br />
colaboratorii în 2008 au analizat 24 izolate individuale, care includ 14 rase întîlnite<br />
în Franţa. Datele obţinute au demonstrat o corelaţie puternică între structura genetică<br />
şi fenotipică a populaţiilor studiate, indicînd faptul că cele 14 rase sunt încadrate în<br />
trei grupe distincte. Fiecare grup include una din cele trei rase majore din Franţa 100,<br />
703 şi 710. De asemenea, nivelul scăzut de heterozigoţie denotă faptul că P. halstedii<br />
este o specie homotalică [12]. Cu toate acestea, cercetările respective pun în evidenţă<br />
doar structura genetică a populaţiilor patogenului şi nu furnizează nici o informaţie<br />
funcţională privind profi lurile patogenetice [12; 60].<br />
29
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
Astfel, în Franţa de la începutul anilor 1960 pînă la sfîrşitul anilor 1980, a fost<br />
identifi cată doar rasa 100 (cunoscută şi ca rasa 1 sau rasa Europeană). În 1988-1989, au<br />
fost descoperite două rase noi: rasa 703 şi 710 [9]. Toţi hibrizii comerciali utilizaţi în<br />
acea perioadă au manifestat susceptibilitate faţă de rasele 703 şi 710. Începînd cu 1995,<br />
în Franţa au fost identifi cate 11 rase : 300 şi 700 (în 1995), 304 (în 2000), 314 (în 2001),<br />
307, 704 şi 714 (în 2002), 334, 707 şi 717 (în 2004) şi 730 (în 2005) [12; 53].<br />
Evoluţia rapidă a populaţiilor P. halstedii în ultimii zece ani [19] indică asupra<br />
necesităţii de optimizare a nomenclaturii actuale.<br />
Genele de rezistenţă şi markerii moleculari asociaţi cu rezistenţa<br />
fl orii-soarelui la mana<br />
Interacţiunea dintre fl oarea-soarelui şi P. halstedii poate fi descrisă ca o relaţie<br />
tipică genă-pentru-genă unde patotipurile patogenului au caracter de virulenţă diferit<br />
şi pot întâlni genotipuri de fl oarea-soarelui cu sau fără gena/gene de rezistenţă efective<br />
împotriva lor. Cu toate că genetica rezistenţei fl orii-soarelui la P. halstedii are o istorie de<br />
cercetare lungă şi o serie de gene Pl sunt identifi cate şi încorporate în soiurile rezistente<br />
la mana, au rămas multe întrebări nerezolvate, elucidarea cărora va permite controlul<br />
efi cient al acestei boli devastatoare pe termen îndelungat. Actualmente, cercetătorii<br />
din diferite ţări lucrează pentru a înţelege mai bine mecanismul, precum şi baza<br />
genetico-moleculară a rezistenţei, selectând gene sau clustere de gene noi care conferă<br />
rezistenţă şi genotipurile de interes cu ajutorul markerilor moleculari în programe de<br />
ameliorare şi încercînd să descopere modalităţi alternative de asigurare a rezistenţei la<br />
fl oarea-soarelui [60].<br />
Ameliorarea pentru rezistenţă la mană a fost iniţiată la VNIIMK-Krasnodar, prin<br />
încrucişarea topinamburului (H. tuberosus var. purpurellus) ca formă maternă, cu soiul<br />
VNIIMK 8931 [37; 38; 40]. Cu toate difi cultăţile referitoare la menţinerea rezistenţei<br />
în generaţiile avansate de back-cross, s-au obţinut unele forme hibride rezistente, care<br />
au stat la baza creării unor soiuri de fl oarea-soarelui cu conţinut ridicat de ulei. Astfel,<br />
soiurile Novinka şi Progress, obţinute de G.V. Pustovoit şi colaboratorii în 1976 prin<br />
încrucişarea interspecifi că, conţin o genă dominantă de rezistenţa la mană, provenită<br />
de la H. tuberosus [39; 40].<br />
Toate genele de rezistenţă identifi cate până în prezent sunt gene simple, dominante,<br />
fi ind specifi ce pentru determinarea diferitelor rase de mană. Genele de rezistenţă la<br />
mană pot fi uşor transferate în genotipurile sensibile, dar valoroase din punct de vedere<br />
agronomic, pentru crearea de linii izogenice sau surse noi de germoplasmă. Transferarea<br />
se face prin metoda back-cross, linia iniţială fi ind folosită întotdeauna ca formă maternă.<br />
După fi ecare generaţie de back-cross se fac testări artifi ciale cu inocul de la izolatele<br />
raselor pentru care se face selecţia. Genele Pl pot fi transferate în genotipul uneia din<br />
liniile parentale care formează hibrizii simpli de fl oarea-soarelui, de preferinţă linia<br />
maternă androsterilă, realizându-se astfel hibrizi rezistenţi la atacul P. halstedii [64].<br />
În anii 90 au fost depuse eforturi considerabile pentru determinarea localizării genelor<br />
de rezistenţă în cadrul genomului fl orii-soarelui şi de a aplica cunoştinţe respective<br />
în ameliorare [60]. Actualmente, sunt cunoscute mai mult de 20 gene de rezistenţă<br />
majore Pl, dintre care zece au fost cartate. Unsprezece gene Pl au fost localizate pe<br />
hărţi de linkaj cu ajutorul markerilor moleculari [3; 4; 7; 8; 10; 13; 14; 15; 27; 31; 32;<br />
36; 41; 42; 45; 54].<br />
30
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
Similar cu alte gene de rezistenţă la plante, genele Pl de la fl oarea-soarelui sunt<br />
aranjate în clustere în cadrul grupelor de linkaj. Două clustere majore sunt localizate în<br />
grupul de linkaj 8 şi 13 pe harta publică a markerilor microsateliţi. Un cluster ce conţine<br />
Pl 1 , Pl 2 , Pl 6 , Pl 7 şi Pl 15 a fost cartat în grupul de linkaj 8 al hărţii de linkaj SSR (Simple<br />
Sequence Repeat), elaborate de Yu şi colaboratorii în 2003 [4; 7; 10; 15; 31; 43; 45; 48;<br />
54; 62]. Cel de al doilea cluster major, care conţine Pl 5 şi Pl 8 a fost localizat în grupul<br />
de linkaj 13 al hărţii de linkaj SSR, elaborate de Yu şi colaboratorii în 2003 [4; 42; 62].<br />
În grupul de linkaj 1 al hărţii genetice elaborate de Tang şi colaboratorii în 2003 [51] de<br />
asemenea au fost localizate gene Pl, inclusiv Pl Arg de la H. argophyllus ARG-1575-2 şi<br />
Pl 13 de la HA-R5, la fel ca şi Pl 14 de la 29004, linia de la Advanta Semillas S.A.I.C [3;<br />
13; 32; 42]. Gena Pl Arg este localizată în acest grup de linkaj, însă într-o regiune diferită<br />
de gene Pl 13 şi Pl 14 . Pentru genele din grupul de linkaj 1 nu este clar dacă acestea sunt<br />
gene singulare sau sunt organizate în clustere care asigură rezistenţă faţă de mai multe<br />
rase a patogenului [32; 61].<br />
Markerii strîns linkaţi cu genele Pl au fost elaboraţi în cazul mai multor gene.<br />
Cartarea moleculară a genelor Pl 1 , Pl 2 şi Pl 6 a relevat localizarea în vecinătate acestor<br />
trei gene [31; 45; 54]. Vear şi colaboratorii în 1997 a arătat că locusul Pl 6 este compus<br />
din cel puţin 2 gene strîns linkate, prezentînd astfel un locus complex. Locusul Pl 2<br />
posibil este o parte a locusului complex Pl 6 sau locusul Pl 2 însă reprezintă un cluster<br />
de gene [54]. Brahm şi colaboratorii în 2000 au identifi cat nouă markeri RAPD şi<br />
doi markeri AFLP (Amplifi ed Fragments Length Polymorphism) pentru locusul<br />
Pl 2 , care de asemenea pot fi aplicaţi în selecţia privind locusul Pl 6 . Markerii RAPD<br />
OPAA14 750 şi OPAC20 831 şi markerul AFLP E35M48-3 sunt linkaţi cu gena Pl 2 la o<br />
distanţă de 2 cM [8].<br />
Marker CAPS (Cleaved Amplifi ed Polymorphic Sequence) pentru locus Ha-4W2,<br />
linkat cu gena Pl 1 a fost elaborat de către Gedil şi coautorii în 2001. Liniile sensibile la<br />
mana (HA89 şi HA372) nu dispuneau de un fragment de 276 pb obţinut în urma restricţiei<br />
cu enzima Tsp509I, care a fost prezent la liniile rezistente la P. helianthi (HA370, 335,<br />
336, 337, 338 şi 339). Deşi markerii genetici pentru Ha-4W2 pot fi utilizaţi în process<br />
de selecţie asistată de markeri, gena (RGC – Resistance Gene Candidate) detectată de<br />
marker CAPS a fost exclusă ca o genă candidat pentru Pl 1 . [14] Alţi markeri linkaţi cu<br />
gena Pl 1 sunt ORS1043 şi ORS166 la distanţa de 3.4 cM [48]. Markerul ORS166 de<br />
asemenea a fost linkat cu locusul Pl 15 la o distanţă de 3.4 cM [10].<br />
Secvenţierea a 13 markeri STS (Sequenced Tagged Sites) afl aţi la distanţa genetică<br />
de 0.0–1.4 cM de la locusul Pl 6 a pus în evidenţă existenţa genelor de rezistenţă<br />
conservative din clasa toll-interleukin1 receptor-nucleotide binding site-leucine rich<br />
repeat (TIR-NBS-LRR) [7]. De asemenea, au fost elaboraţi 14 STS (sequence tagged<br />
sites) markeri în cadrul locusului Pl 5 /Pl 8 , care asigură rezistenţă la un spectru larg de<br />
rase P. halstedii. Aceşti markeri au fost obţinuţi în urma clonării şi cartării a două<br />
gene de rezistenţă analoage (RGA) din clasa CC-NBC-LRR. Locusul Pl 5 /Pl 8 aparţine<br />
grupului de linkaj 6 [42].<br />
Pankovic şi colaboratorii în 2007 au elaborat doi markeri CAPS, care segregă cu<br />
gena Pl 6 [36]. Recent, de către Mulpuri şi coautorii (2009) a fost stabilită poziţia genei<br />
Pl 13 în grupa de linkaj 1, fl ancată de marker SSR dominant ORS1008 pe de o parte, la o<br />
distanţă de 0,9 cM şi ORS 965-1 pe de altă parte la o distanţă de 5,8 cM. Aceşti markeri<br />
31
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
strîns linkaţi cu gena Pl şi sunt recomandaţi de către autori pentru selecţia genotipurilor<br />
13<br />
rezistente în cadrul programelor de ameliorare a fl orii-soarelui. De asemenea, autorii<br />
au elaborat 6 perechi de primeri de tip STS în baza markerilor RFLP, dintre care una<br />
STS10D6 a generat profi l polimorf între genotipurile rezistente şi sensibile şi poate fi<br />
utilizată în calitate de marker molecular codominant pentru genă Pl [32]. 13<br />
Pînă în prezent, au fost descrişi markeri SSR şi EST-SSR (Expressed Sequence<br />
Tags-Simple Sequence Repeats) linkaţi cu gena Pl şi NBS-LRR, care codifi că gene<br />
Arg<br />
candidate de rezistenţă RGC fl ancante cu genele Pl , Pl şi Pl [3; 61]. Aceşti markeri<br />
Arg 8 14<br />
vor facilita procesul de selecţie asistată de markeri şi piramidizarea genelor de rezistenţă,<br />
care este considerată una din cele mai efi ciente metode de sporire a rezistenţei plantelor<br />
de cultură [29; 30].<br />
Bibliografi e<br />
1. Diagnostics - Diagnostic: Plasmopara halstedii. // Bulletin OEPP/EPPO Bulletin,<br />
2008, vol. 38, p. 343–348.<br />
2. Sunfl ower downy mildew. // Plant Quarantine Leafl et, 1981, No. 13. Commonwealth<br />
Department of Health, Canberra, Australia.<br />
3. Bachlava E., Radwan O.E., Abratti G. et al. Downy mildew (Pl8 and Pl14) and rust<br />
(Radv) resistance genes reside in close proximity to tandemly duplicated clusters of non-TIRlike<br />
NBS-LRR-encoding genes on sunfl ower chromosomes 1 and 13. // TAG, 2011, vol. 122,<br />
p. 1211–1221.<br />
4. Bert P.F., De Labrouhe D.T., Philippon J. et al. Identifi cation of a second linkage group<br />
carrying genes controlling resistance to downy mildew ( Plasmopara halstedii) in sunfl ower<br />
(Helianthus annuus L.). // TAG, 2001, vol. 103, p. 992–997.<br />
5. Borovkov A. Y. and McClean P. E. A tandemly repeated sequence from the Plasmopara<br />
halstedii genome. // Gene, 1993, vol. 123, p. 127–130.<br />
6. Borovkova I. G., Borovkov A. Y., McClean P. E. et al. Restriction fragment length<br />
polymorphisms and RAPD markers in DNA of Plasmopara halstedii, the downy mildew fungus<br />
of sunfl ower. // Proceedings of the 13th International Sunfl ower Conference, Pisa, Italy, 1992,<br />
p. 1420–1425.<br />
7. Bouzidi M.F., Badaoui S., Cambon F. et al. Molecular analysis of a major locus for<br />
resistance to downy mildew in sunfl ower with specifi c PCR-based markers. // TAG, 2002, vol.<br />
104, p. 592–560.<br />
8. Brahm L., Röcher T., Friedt W. PCR-based markers facilitating marker assisted selection<br />
in sunfl ower for resistance to downy mildew. // Crop Sci., 2000, vol. 40, p. 676–682.<br />
9. De Guenin M. C. Mildew on sunfl ower: a newly reappeared disease. // Phytoma, 1990,<br />
p. 26-30.<br />
10. de Romano A.B., Romano C., Bulos M. et al. A new gene for resistance to downy<br />
mildew in sunfl ower. // In: Proc. Int. Symposium “Sunfl ower breeding on resistance to diseases”,<br />
Krasnodar, Russia, 2010, p. 141-146.<br />
11. Delanoë D. Biologie et épidémiologie du mildiou du tournesol (Plasmopara helianthi<br />
Novot.). // CETIOM Informations Techniques, 1972, vol. 29, p. 1-49.<br />
12. Delmotte F., Giresse X., Richard-Cervera S. et al. Single nucleotide polymorphisms<br />
reveal multiple introductions into France of Plasmopara halstedii, the plant pathogen causing<br />
sunfl ower downy mildew. Infection, Genetics and Evolution, 2008, vol. 8, p. 534–540.<br />
13. Dußle C.M., Hahn V., Knapp S.J. and Bauer E. PlArg from Helianthus argophyllus is<br />
unlinked to other known downy mildew resistance genes in sunfl ower. // TAG, 2004, vol. 109,<br />
p. 1083–1086.<br />
14. Gedil M.A., Slabaugh M.B., Berry S. et al. Candidate disease resistance genes in<br />
32
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
sunfl ower cloned using conserved nucleotide binding site motifs: genetic mapping and linkage<br />
to downy mildew resistance gene Pl1. // Genome, 2001, vol. 44, p. 205–212.<br />
15. Gentzbittel L., Mouzeyar F., Badaoui S. et al. Cloning of molecular markers for disease<br />
resistance in sunfl ower, Helianthus annuus L. // TAG, 1998, vol. 96, p. 519–525.<br />
16. Giresse X., De Labrouhe D. T. and Richard-Cervera S. Twelve polymorphic expressed<br />
sequence tags-derived markers for Plasmopara halstedii, the causal agent of sunfl ower downy<br />
mildew. // Molecular Ecology Notes, 2007, vol. 7, p. 1363–1365.<br />
17. Grenville-Briggs L. J., Avrova A., Bruce C. R. et al. Elevated amino acid biosynthesis<br />
in Phytophthora infestans during appressorium formation and potato infection. // Fungal Genet.<br />
Biol., 2005, vol. 42, p. 244–256.<br />
18. Grenville-Briggs L. J. and van West P. The Biotrophic Stages of Oomycete–Plant<br />
Interactions. // Adv. in Appl. Micr., 2005, vol. 57, p. 213-243.<br />
19. Gulya T. J. Distribution of Plasmopara halstedii races from sunfl ower around the<br />
world. // In: Advances in Downy Mildew Research, Palacky University and JOLA Publishers,<br />
2007, vol. 3, p. 121–134.<br />
20. Gulya T.J., Sackston W.E., Virányi F. et al. New races of the sunfl ower downy mildew<br />
pathogen ( Plasmopara halstedii) in Europe and North and South America. // Journal of<br />
Phytopathology, 1991, vol. 132, p. 303-311.<br />
21. Gulya T.J., Tourvieille De Labrouhe D., Masirevic S. et al. Proposal for standardized<br />
nomenclature and identifi cation of races of Plasmopara halstedii (sunfl ower downy mildew). //<br />
In: Proceedings of the ISA Symposium III, Sunfl ower Downy Mildew, Fargo, ND, USA, 1998,<br />
p. 130-136.<br />
22. Intelmann F. and Spring O. Analysis of total DNA by minisatellite and simple-sequence<br />
repeat primers for the use of population studies in Plasmopara halstedii. // Can. J. Microbiol.,<br />
2002, vol. 48, p. 555–559.<br />
23. Heller A., Rozynek B. and Spring O. Cytological and physiological reasons for the<br />
latent type of infection in sunfl ower caused by Plasmopara halstedii. Journal of Phytopathology,<br />
1997, vol. 145, p. 441–445.<br />
24. Koch E. and Slusarenko A. Arabidopsis is susceptible to infection by a downy mildew<br />
fungus. // Plant Cell, 1990, vol. 2, p. 437–445.<br />
25. Kolte S.J. Diseases of annual edible oilseed crops. // Sunfl ower, saffl ower & nigerseed<br />
diseases. CRC Press, Inc., Boca Raton, USA. 1985. Vol. 3.<br />
26. Limpert E., Müller K. Designation of pathotypes of plant pathogens. // J. Phytopath.,<br />
1994, vol. 140, p. 346-358.<br />
27. Liu Z., Gulya T. J., Seiler G. J. et al. Molecular mapping of the Pl16 downy mildew<br />
resistance gene from HA-R4 to facilitate marker-assisted selection in sunfl ower. // TAG, 2012,<br />
vol. 125, p.121–131.<br />
28. Ljubich A., Gulya T.J. Cotyledon-limited systemic downy mildew infection. //<br />
Proceedings of 1988 Sunfl ower Research Workshop, Bismarck, USA, National Sunfl ower<br />
Association, 1988, p. 9.<br />
29. McHale L.K., Truco M.J., Kozik A. et al. The genomic architecture of disease resistance<br />
in lettuce. // TAG, 2009, vol. 118, p. 565–580.<br />
30. Michelmore R.W. The impact zone: genomics and breeding for durable disease<br />
resistance. // Curr. Opin. Plant Biol., 2003, vol. 6, p. 397–404.<br />
31. Mouzeyar S., Roeckel-Drevet P., Gentzbittel L. et al. RFLP and RAPD mapping of<br />
the sunfl ower Pl1 locus for resistance to Plasmopara halstedii race 1. // TAG, 1995, vol. 91, p.<br />
733–737.<br />
32. Mulpuri S., Liu Z., Feng J. et al. Inheritance and molecular mapping of a downy mildew<br />
resistance gene, Pl13 in cultivated sunfl ower (Helianthus annuus L.). // TAG, 2009, vol. 119,<br />
p. 795–803.<br />
33
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Articole de fond<br />
33. Novotel’nova N.S. Downy mildew of sunfl ower. // Nauka, Moscow, Russia,<br />
1966. 150 pp.<br />
34. Oros G. Differential responses of Plasmopara halstedii developmental forms to<br />
various steroid alkaloids. // Int. J. Life Sci., 2010, vol. 4, p. 1-15.<br />
35. Paniego N., Heinz R., Fernandez P. et al. Sunfl ower. // In Genome Mapping and<br />
Molecular Breeding in Plants. Edited by: Kole C. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2007,<br />
vol. 2, p. 153-177.<br />
36. Panković T.D., Radovanović T.N., Jocić T.S. et al. Development of co-dominant<br />
amplifi ed polymorphic sequence markers for resistance of sunfl ower to downy mildew race<br />
730. // Plant Breed., 2007, vol. 126, p. 440–444.<br />
37. Pustovoit G.V.<br />
Selekcija podsolnetcnika na gruppovoi immunitet metodom.<br />
medzvidovoi gibridizacii. // Маsl. i efi romaslitcnoi kulturii, Моsкvа, 1963, p. 75-92.<br />
38. Pustovoit G.V. Interspecies hybridization as a method of sunfl ower selection on group<br />
immunity. // Genetika, 1966, vol. 2, p. 59-69.<br />
39. Pustovoit G. V., Krokhin E.Y. Inheritance of resistance in interspecifi c hybrids of<br />
sunfl ower to downy mildew // Skh. Biol., 1977, vol. 12, p. 231-236.<br />
40. Pustovoit G.V., Ilatovsky V.P., Slyusar E.L. Results and prospects of sunfl ower<br />
breeding for group immunity by interspecifi c hybridization. // Proc. of the 7th Intl. sunfl ower<br />
Conf., Krasnodar, Russia, 1976, p. 193-204.<br />
41. Radwan O., Bouzidi M.F., Vear F. et al. Identifi cation of non-TIR-NBS-LRR markers<br />
linked to the Pl5/Pl8 locus for resistance to downy mildew in sunfl ower. // TAG, 2003, vol. 106,<br />
p. 1438–1446.<br />
42. Radwan O., Bouzidi M. F., Nicolas P. and Mouzeyar S. Development of PCR markers<br />
for the Pl5/Pl8 locus for resistance to Plasmopara halstedii in sunfl ower Helianthus annuus L.<br />
from complete CC-NBS-LRR sequences. // T AG, 2004, vol. 109, p. 176–185.<br />
43. Radwan O., Gandhi S., Heesacker A. et al. Genetic diversity and genomic distribution<br />
of homologs encoding NBS-LRR disease resistance proteins in sunfl ower. // Mol. Genet.<br />
Genomics, 2008, vol. 280, p. 111–125.<br />
44. Roeckel-Drevet P., Coelho V., Tourvieille J. et al.<br />
Lack of genetic variability in french<br />
identifi ed races of Plasmopara halstedii, the cause of downy mildew in sunfl ower Helianthus<br />
annuus. // Can. J. Microbiol., 1997, vol. 43, p. 260–263.<br />
45. Roeckel-Drevet P., Gagne G., Mouzeyar S. et al. Colocation of downy mildew<br />
(Plasmopara halstedii) resistance genes in sunfl ower ( Helianthus annuus L.). // Euphytica,<br />
1996, vol. 91, p. 225–228.<br />
46. Roeckel-Drevet P., Tourvieille J., Gulya T.J. et al. Molecular variability of sunfl ower<br />
downy mildew, Plasmopara halstedii, from different continents. // Can. J. Microbiol., 2003, vol.<br />
49, p. 492–502.<br />
47. Sackston W.E. Downy mildew of sunfl ower. // In: The downy mildews (Ed. by Spencer<br />
D.M.), Academic Press, London, UK, 1981, p. 545-575.<br />
48. Slabaugh M.B., Yu J.K., Tang S. et al. Haplotyping and mapping a large cluster of<br />
downy mildew resistance gene candidates in sunfl ower using multilocus intron fragment length<br />
polymorphisms. // Plant Biotechnol. J., 2003, vol. 1, p. 167–185.<br />
49. Spring O. Non-systemic infections of sunfl ower with Plasmopara halstedii and their<br />
putative role in the distribution of the pathogen. // Journal of Plant Diseases and Protection,<br />
2001, vol. 108, p. 329–336.<br />
50. Spring O., Benz A. and Faust V. Impact of downy mildew infection on the development<br />
and metabolism of sunfl ower. // Zeitung für Pfl anzenkrankheiten und Pfl anzenschutz, 1991, vol.<br />
98, p. 597 – 604.<br />
51. Tang S., Kishore V.K., Knapp S.J. PCR-multiplexes for a genome-wide framework of<br />
simple sequence repeat marker loci in cultivated sunfl ower. // TAG, 2003, vol. 107, p. 6–19.<br />
34
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
FIZIOLOGIA ŞI SANOCREATOLOGIA<br />
ВЛИЯНИЕ НОРМОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ НА<br />
МОДУЛЯЦИЮ КРОВОТОКА В СИСТЕМЕ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ<br />
Каратерзи Г.И.<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
Институт физиологии и санокреатологии Академии Наук Молдовы<br />
Rezumat<br />
Prin metoda Laser-Doppler fl oumetriei au fost studiaţi indicii microcirculaţiei a 15<br />
voluntari, condiţionat sănătoşi, în procesul antrenării acestora în condiţii de hipoxie<br />
normobarică. S-a demonstrat că la o hipoxie mai puţin exprimată predomină variabilitatea<br />
indicilor microcirculaţiei, în timp ce la un nivel mai înalt al hipoxiei are loc o sincronizare<br />
destul de înaltă a modifi cărilor. Majorarea indicilor amplitudinei maximale a oscilaţiilor<br />
respiratorii (А max HF), a undelor pulsatile (А max CF) şi a oscilaţiilor de frecvenţă joasă<br />
(А max LF) poate servi ca marcher a suprasolicitării funcţionale, fapt ce permite selectarea<br />
individuală a regimului sanogen al antrenării în condiţiile hipoxiei normobarice.<br />
Cuvinte-cheie: hipoxie normobarică – microcirculaţie – regim sanogen – variabilitate a<br />
indicilor – fl oumetrie.<br />
Depus la redacţie 16 octombrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă:Caraterzi Galina, Institutul de Fiziologie şi Sanocreatologie<br />
al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei, 1, MD-2028 Chişinău, Republica<br />
Moldova, e-mail: caraterzigalina@gmail.com, tel. (+373 22) 737138.<br />
В настоящее время эффективность нормобарической гипоксической<br />
тренировки не вызывает сомнений [11, 12, 13, 16, 22, 25]. В процессе адаптации<br />
к гипоксии организм включает механизмы, противодействующие развитию<br />
тканевой гипоксии, и со временем использует возникающие при этом изменения<br />
с большей эффективностью не только для сохранения гомеостаза, но и для<br />
функционально-структурного совершенствования при различных стрессогенных<br />
воздействиях. Подтверждением этому также служат представленные нами<br />
ранее данные о влиянии НГТ (нормобарической гипоксической тренировки) на<br />
кардиореспираторную систему [14, 24].<br />
В сложном комплексе компенсаторно-приспособительных реакций организма<br />
при гипоксии немаловажную роль играет и система микроциркуляции. В<br />
настоящее время считается установленным, что сосуды микроциркуляции<br />
отвечают на воздействия внешних факторов и изменения внутренней среды<br />
43
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
организма как целостная система [2]. Применение неинвазивного метода лазерной<br />
допплеровской флоуметрии (ЛДФ) для оценки капиллярного кровотока позволяет<br />
подойти к изучению механизмов действия на организм человека такого фактора,<br />
как нормобарическая гипоксия. Это относительно новый метод исследования<br />
микроциркуляции, в основе которого лежит регистрация изменения потока<br />
крови в микроциркуляторном русле (флоуметрия) при помощи зондирования<br />
ткани лазерным излучением с последующей обработкой отраженного от<br />
ткани излучения, основанный на эффекте Доплера [21]. ЛДФ обеспечивает<br />
возможность детального анализа состояния микроциркуляции, базированного<br />
на выделении ритмических составляющих гемодинамических потоков в тканях.<br />
Метод позволяет не только оценить уровень периферической перфузии, но и<br />
выявить особенности активной и пассивной регуляции тканевого кровотока в<br />
микроциркуляторном русле [6], что важно при дифференцированном подборе<br />
определенного гипоксического режима. Это побудило нас к изучению влияния<br />
разработанного нами режима НГТ на специфику модуляции кровотока в системе<br />
микроциркуляции.<br />
Материалы и методы<br />
Обследуемый контингент составили 15 условно здоровых добровольцев<br />
(13 мужчин, 2 женщины, N=15) в возрасте от 21 до 35 лет, которые были<br />
проинформированы о целях и методе исследования и дали свое письменное<br />
согласие. Все участники прошли курс НГТ, включающий дыхание газовой<br />
гипоксической смесью (ГГС). Гипоксия вызывалась ГГС с различным<br />
содержанием кислорода (первый день – 19%; второй, третий – 17%; четвертый,<br />
пятый – 15%; с шестого по десятый день – 12%), создаваемая при помощи<br />
оригинальной установки нормобарической газовой гипоксии, разработанной в<br />
Институте физиологии и санокреатологии АН Молдовы. Установка содержит<br />
многоканальный газоанализатор, позволяющий осуществлять контроль<br />
содержания кислорода в газовой смеси. Исследуемые помещались в биологотехнические<br />
боксы, подключенные к системе автоматической подачи газовой<br />
смеси. Сеансы осуществлялись ежедневно в течение 10 дней, продолжительностью<br />
30 минут. Особенности изменения микроциркуляторного русла под влиянием<br />
гипоксии изучали с помощью прибора ЛАКК-02 (НПП «Лазма», Россия). Для<br />
регистрации лазерных допплеровских флоуграмм в качестве датчиков ЛДФсигнала<br />
применялся оптический зонд, излучающий в красном (Кр) диапазоне<br />
(гелий-неоновый лазер, глубина проникновения около 1 мм). Датчик Кр-канала<br />
устанавливался на наружной поверхности предплечья левой руки в точке на 4<br />
см выше основания шиловидных отростков локтевой и лучевой костей. Выбор<br />
этой зоны обусловлен тем, что, по мнению некоторых авторов, она является<br />
обобщающей для оценки состояния микроциркуляторного русла и потому<br />
всегда рекомендуется для исследования, а именно: бедна артерио-венулярными<br />
анастомозами (АВА), поэтому в большей степени отражает кровоток в нутритивном<br />
русле; она является зоной Захарьина-Геда для сердца; кровоток в этой области<br />
меньше подвержен внешним воздействиям, по сравнению с областями, богатыми<br />
АВА [19, 20, 21]. Для записи ЛДФ-граммы датчик анализатора устанавливали<br />
с помощью штатива для избежания регистрации артефактов и фиксировали<br />
44
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
неподвижно к месту исследования с помощью пластыря. Условия проведения<br />
исследования были следующие: регистрация ЛДФ-сигнала ежедневно до и после<br />
гипоксических сеансов в одинаковый временной утренний промежуток, время<br />
записи 3 мин, температура воздуха в помещении 22-24ºС, положение испытуемых<br />
сидя, кисть – на уровне сердца.<br />
С помощью компьютерной программы обработки ЛДФ-граммы определяли<br />
следующие характеристики микроциркуляции:<br />
ПМ - усредненный параметр микроциркуляции, регистрируемый в<br />
относительных перфузионных единицах (перф.ед), отражает степень перфузии<br />
единицы объема ткани за единицу времени, преимущественно эритроцитарной<br />
фракцией, и позволяет проследить ее динамику при реакции кровотока на<br />
различные воздействия [5];<br />
СКО - среднее квадратичное отклонение (σ), отражающее временную<br />
изменчивость потока эритроцитов;<br />
К v - коэффициент вариации, выступающий интегративным показателем между<br />
перфузией ткани и величиной ее изменчивости.<br />
Далее проводился анализ амплитудно-частотного спектра (АЧС) отраженного<br />
сигнала. Программное обеспечение АЧС-анализа основывается на спектральном<br />
разложении ЛДФ-граммы с использованием математического аппарата Фурье,<br />
что позволяет оценивать изолированно вклад каждого звена МЦР, принимающего<br />
участие в модуляции микрокровотока [6]. Среди звеньев регуляции выделяют<br />
«пассивные» и «активные» механизмы [19], которые в полосе частот от 0,005 до<br />
3 Гц формируют следующие неперекрывающиеся частотные диапазоны:<br />
0,007-0,017 Гц – осцилляции эндотелиального NO-зависимого генеза;<br />
0,023-0,046 Гц – осцилляции, обусловленные низкочастотной ритмикой<br />
импульсации симпатических адренергических нервных волокон, непосредственно<br />
иннервирующих микрососуды кожи;<br />
0,06-0,15 Гц – осцилляции, обусловленные собственно миогенной активностью<br />
гладкомышечных клеток;<br />
0,21-0,6 Гц – дыхательные волны, реализуемые через венозное и венулярное<br />
звено. Отражают дыхательную модуляцию оттока крови;<br />
0,7-1,6 Гц – пульсовые волны, реализуемые через приносящее артериальное и<br />
прекапиллярное звено [3, 4, 6, 8, 9].<br />
При амплитудно-частотном анализе ЛДФ-граммы вычислялись амплитуда<br />
колебаний кожного кровотока (А max ) в низкочастотном (α и LF) диапазоне,<br />
амплитуда дыхательных колебаний (АНF) и пульсовых волн (АCF). Вклад<br />
различных ритмических колебаний оценивался по их мощности в процентном<br />
отношении к общей мощности спектра флаксмоций. Также учитывался индекс<br />
эффективности микроциркуляции (ИЭМ).<br />
Результаты и обсуждение<br />
Анализ ЛДФ-грамм, зарегистрированных до гипоксических сеансов,<br />
показал, что они различались у разных испытуемых, а также у одного и того же<br />
добровольца в различные дни. Такая вариабельность ЛДФ-сигнала обусловлена<br />
пространственной неоднородностью распределения кровеносных сосудов<br />
тестируемой области и временной изменчивостью перфузии ткани [23].<br />
45
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Было установлено также, что после окончания сеанса нормобарической<br />
гипоксии ЛДФ сигнал претерпевает изменения, зависящие от выраженности<br />
гипоксии и от длительности гипоксического тренинга.<br />
В таб. 1 показана динамика изменения базального кровотока до и после<br />
гипоксических сеансов.<br />
Таблица 1. Динамика параметров микроциркуляции по данным лазерной<br />
допплеровской флоуметрии в процессе нормобарической гипоксической тренировки<br />
здоровых лиц.<br />
n<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
Сеансы НГТ ( содержание кислорода в ГГС)<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
1 (19%) 2 (17%) 8 (12%) 9 (12%) 10 (12%)<br />
М 3,85 2,19 3,82 3,95 4.06 5.02 3.43 5.58 3.64 4.42<br />
Kv 3,20 7,02 4,77 10,27 5.30 6.98 5.09 4.34 4.93 2.84<br />
δ 0,12 0,15 0,18 0,41 0.22 0.36 0.17 0.24 0.18 0.13<br />
ИЭМ 1,36 1,50 2,31 1,72 1,92 2,80 2,33 2,24 1,54 1,55<br />
М 3,67 5,95 4,52 5,06 4.97 5.93 4.10 5.12 4.80 5.66<br />
Kv 6,49 7,51 6,51 4,67 6.90 4.55 8.27 6.15 4.32 5.21<br />
δ 0,24 0,45 0,29 0,24 0.34 0.27 0.34 0.31 0.21 0.29<br />
ИЭМ 1,72 1,10 1,19 2,29 1,06 1,87 2,14 0,76 0,70 0,94<br />
М 4,51 3,52 3,81 4,81 4.59 6.02 3.37 4.76 4.76 4.67<br />
Kv 6,55 4,13 4,06 7,72 3.74 3.61 3.19 2.58 3.87 2.52<br />
δ 0,30 0,15 0,15 0,37 0.17 0.22 0.11 0.12 0.18 0.12<br />
ИЭМ 2,81 2,80 2,62 1,88 1,93 1,63 1,36 2,25 1,57 1,30<br />
М 4,01 3,95 3,67 4,77 4.13 4.75 3.87 4.52 4.44 5.37<br />
Kv 8,77 3,03 3,88 4,73 5.87 2.83 6.94 4.52 3.50 4.00<br />
δ 0,35 0,12 0,14 0,23 0.24 0.13 0.27 0.20 0.16 0.21<br />
ИЭМ 2,45 2,10 2,20 2,25 1,76 1,23 2,43 1,59 1,25 1,38<br />
М 4,11 3,24 3,17 4,53 3.64 6.52 3.18 3.77 3.32 3.79<br />
Kv 7,01 5,39 4,96 4,09 5.74 3.50 3.04 5.89 4.73 3.01<br />
δ 0,29 0,17 0,16 0,19 0.21 0.23 0.10 0.22 0.16 0.11<br />
ИЭМ 3,20 2,07 1,67 1,67 2,65 2,50 1,57 1,37 2,69 1,82<br />
М 4,93 4,69 2,54 5,21 4.22 4.55 4.10 4.69 4.20 5.76<br />
Kv 3,42 1,63 6,11 2,59 2.20 2.63 5.94 4.04 3.30 3.48<br />
δ 0,17 0,08 0,16 0,14 0.09 0.12 0.24 0.19 0.14 0.20<br />
ИЭМ 1,92 2,16 2,33 2,00 1,91 1,70 1,55 1,93 1,73 1,85<br />
М 4.33 4.08 5.16 4.05 3.66 4.87 4.14 5.63 3.72 5.52<br />
Kv 4.01 5.49 4.75 5.60 3.72 2.84 4.78 6.66 4.88 5.05<br />
δ 0.17 0.22 0.25 0.23 0.14 0.14 0.20 0.38 0.18 0.28<br />
ИЭМ 1,92 2,16 2,33 2,00 1,91 1,70 1,55 1,93 1,73 1,85<br />
46
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
Таблица 1. (Продолжение)<br />
М 7.00 8.76 7.14 7.04 6.09 5.62 5.33 8.79 5.81 8.91<br />
Kv 5.75 4.63 3.15 3.06 4.82 3.61 8.82 3.32 5.41 4.36<br />
δ 0.40 0.41 0.22 0.22 0.29 0.20 0.47 0.29 0.31 0.39<br />
ИЭМ 2,70 1,76 1,68 1,94 1,92 2,25 2,45 1,54 3,08 1,94<br />
М 5.72 7.18 4.67 5.71 4.08 5.98 5.16 6.43 4.16 5.30<br />
Kv 5.56 4.70 2.33 5.44 3.85 5.49 3.51 4.04 7.29 7.20<br />
δ 0.32 0.34 0.11 0.31 0.16 0.33 0.18 0.26 0.30 0.38<br />
ИЭМ 1,83 1,10 1,27 2,11 1,92 2,57 1,75 1,95 1,96 1,85<br />
М 5.12 5.91 4.73 4.60 4.88 3.29 2.68 5.39 5.18 5.48<br />
Kv 7.45 3.75 5.15 6.67 3.84 8.59 5.91 3.63 3.96 5.24<br />
δ 0.38 0.22 0.24 0.31 0.19 0.28 0.16 0.20 0.21 0.29<br />
ИЭМ 2,24 2,53 2,11 2,33 2,94 2,35 1,77 1,60 1,95 1,27<br />
М 3.52 4.14 3.20 3.43 3.29 5.75 5.27 4.61 4.33 4.74<br />
Kv 2.33 3.53 5.52 3.13 4.12 3.91 3.30 2.27 2.29 4.08<br />
δ 0.08 0.14 0.18 0.11 0.14 0.23 0.17 0.10 0.10 0.19<br />
ИЭМ 1,22 2,20 1,29 2,38 1,91 1,94 1,29 1,40 1,33 1,93<br />
М 4.95 4.90 4.41 4.04 4.16 4.44 4.18 4.12 3.67 3.92<br />
Kv 4.51 3.00 3.46 4.66 3.52 2.96 4.63 3.81 3.28 3.12<br />
δ 0.22 0.15 0.15 0.19 0.15 0.13 0.19 0.16 0.12 0.12<br />
ИЭМ 1,87 1,07 1,00 2,05 1,17 1,36 1,62 1,19 1,09 1,15<br />
М 3.76 3.83 4.55 4.44 3.67 4.13 5.34 4.54 4.28 4.88<br />
Kv 3.29 3.68 3.78 3.44 3.62 0.18 2.61 4.68 3.35 5.51<br />
δ 0.12 0.14 0.17 0.15 0.13 4.09 0.14 0.21 0.14 0.27<br />
ИЭМ 1,20 2,25 2,29 0,93 1,09 1,67 1,15 0,96 2,00 2,22<br />
М 5.26 4.71 4.35 5.39 6.46 8.23 5.11 3.90 5.64 5.58<br />
Kv 3.33 3.61 2.49 3.20 4.19 2.48 2.82 3.73 2.51 3.81<br />
δ 0.18 0.17 0.11 0.17 0.27 0.20 0.14 0.15 0.14 0.21<br />
ИЭМ 1,62 1,91 1,18 1,77 1,85 1,18 1,73 1,08 1,07 1,47<br />
М 3.98 4.95 1.97 4.58 3.90 4.55 3.85 3.74 4.31 3.62<br />
Kv 2.97 3.88 5.15 2.13 3.04 2.79 7.06 2.93 2.81 5.39<br />
δ 0.12 0.19 0.10 0.10 0.12 0.13 0.27 0.11 0.12 0.20<br />
ИЭМ 1,36 2,75 1,25 1,44 2,44 2,00 2,45 2,20 1,82 2,67<br />
В результате исследования ЛДФ-грамм установлено, что показатель М,<br />
отражающий среднее арифметическое значение показателя микроциркуляции<br />
и характеризующий средний поток эритроцитов в единице объема ткани в<br />
зондируемом участке, может изменяться как в сторону возрастания, так и<br />
снижения, так же как показатели СКО и К v.. Показатель микроциркуляции<br />
увеличивается в первый день, по сравнению с исходными величинами, до<br />
гипокcических сеансов в 6 случаях из 15, уменьшается в 4 случаях, и остается<br />
относительно неизменным в 5 случаях. На второй день увеличение показателя<br />
М отмечено уже у 8 лиц, снижение - у 2, и отсутствие значимых изменений<br />
47
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
наблюдается у 5 исследуемых. В последующие дни выявляется высокая<br />
вариабельность показателя микроциркуляции, а на восьмой, девятый и десятый<br />
дни НГТ отмечается однонаправленный характер его изменения: увеличение на<br />
восьмой день исследования у 11 испытуемых из 15, на девятый день – у 10, и на<br />
десятый день - у 12 испытуемых.<br />
Рост параметра М указывает на повышение уровня перфузии тканей. При<br />
этом у этих испытуемых происходит, как правило, повышение СКО и К v , хотя<br />
в некоторых случаях наблюдается их уменьшение. Величина СКО существенна<br />
для оценки состояния микроциркуляции и сохранности механизмов ее<br />
регуляции. Чем выше СКО, тем лучше функционируют механизмы модуляции<br />
тканевого кровотока [15]. Уменьшение СКО отображает снижение активности<br />
колебательных процессов.<br />
Увеличение К v, , который рассчитывается из соотношения величин σ<br />
и М, указывает на повышение вазомоторной активности микрососудов и<br />
характеризует преимущественный вклад активных механизмов модуляции<br />
микрокровотока. Отмеченное снижение показателя М у 4 испытуемых в первый<br />
день, у 2 испытуемых на второй день, и у 3 на восьмой и девятый дни, вероятно,<br />
свидетельствует об активации у них вазоконстрикторных влияний и централизации<br />
кровотока. Хотя величина М и регистрируется на уровне микрососудов, но<br />
кровоток в микроциркуляторном русле зависит от притока из мелких артерий и<br />
оттока по венам. Гемодинамически значимое повышение тонуса мелких артерий<br />
кожи приводит к снижению перфузии микрососудов и уменьшению величины<br />
М [18]. Снижение показателя микроциркуляции кожного кровотока выступает<br />
косвенным индикатором перераспределения кровотока в организме.<br />
В амплитудном спектре ритмических составляющих ЛДФ-граммы были<br />
отмечены сдвиги, степень которых также зависела от индивидуальных<br />
особенностей испытуемых. Характерно, что изменения амплитуд не всегда<br />
проявляли зависимость от показателя М. В основном наблюдалось их<br />
содружественное увеличение, либо снижение. В отдельных случаях имели место<br />
разнонаправленные изменения абсолютных значений А max осцилляций.<br />
Если рассматривать динамику изменений амплитудо-частотного спектра<br />
(таб.2), то видно, что на второй день количество случаев увеличения амплитуд<br />
исследуемых диапазонов заметно растет в сравнении с первым, восьмым и<br />
девятым днями. Показатель А max LF, отражающий вазомоции, увеличиваясь,<br />
свидетельствуют об усилении дилататорных влияний на артериоло-капиллярное<br />
звено микроциркуляции. Возрастание амплитуды нейрогенных колебаний (А max α)<br />
связано с низкочастотными симпатическими адренергическими влияниями на<br />
гладкие мышцы артериол и артериолярных участков АВА [17], а наблюдаемая<br />
активация пассивной дыхательной компоненты (А max HF), определяемая<br />
«присасывающим» действием грудной клетки на вдохе и зависящая от<br />
глубины дыхания, связана, по-видимому, с компенсаторной гипервентиляцией,<br />
необходимой для ликвидации кислородного долга.<br />
Амплитуда пульсовой волны, приносящейся в микроциркуляторное русло со<br />
стороны артерий, является параметром, который изменяется в зависимости от<br />
состояния тонуса резистивных сосудов. Увеличение пульсовой волны означает<br />
48
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
увеличение притока крови в микроциркуляторное русло [19]. В результате<br />
наблюдается увеличение у 9 испытуемых ИЭМ, который учитывает соотношение<br />
активных и пассивных механизмов регуляции. Увеличение ИЭМ происходит за<br />
счет более выраженных изменений показателей А max HF и А max CF, но без нарушения<br />
при этом соотношения между низкочастотными ритмами.<br />
Такое изменение микрогемодинамической ситуации на второй день отражает<br />
физиологичное, не вызывающее выраженного напряжения функциональных<br />
систем организма, действие умеренной гипоксии. Выявляемая при этом<br />
гипоксическая вазодилатация представляет собой ответ, посредством которого<br />
падение напряжение кислорода вызывает периферическое увеличение кровотока<br />
[1, 7]. Дилатация капилляров способствует увеличению сечения МЦР и<br />
возрастанию объемной скорости кровотока, увеличению площади диффузионноадсорбционной<br />
поверхности сосудистых стенок, тем самым повышая<br />
эффективность доставки кислорода [10, 17].<br />
Таблица 2. Изменение амплитуд различных диапазонов ЛДФ-граммы в процессе<br />
нормобарической гипоксической тренировки здоровых лиц.<br />
n<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
Сеансы НГТ ( содержание кислорода в ГГС)<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
1 (19%) 2 (17%) 8 (12%) 9 (12%) 10 (12%)<br />
αF 0,21 0,23 0,37 0,66 0,38 1,04 0,49 0,67 0,27 0,25<br />
LF 0,15 0,21 0,30 0,46 0,25 0,70 0,35 0,47 0,20 0,17<br />
HF 0,07 0,10 0,09 0,14 0,10 0,19 0,12 0,15 0,08 0,08<br />
СF 0,04 0,04 0,04 0,09 0,03 0,06 0,03 0,06 0,05 0,03<br />
αF 0,52 0,59 0,58 0,47 0,65 0,41 0,74 0,47 0,19 0,45<br />
LF 0,31 0,55 0,43 0,48 0,37 0,56 0,62 0,35 0,23 0,29<br />
HF 0,13 0,44 0,32 0,15 0,31 0,22 0,22 0,39 0,28 0,26<br />
СF 0,05 0,06 0,04 0,06 0,04 0,08 0,07 0,07 0,05 0,05<br />
αF 0,91 0,31 0,45 0,58 0,29 0,38 0,16 0,25 0,32 0,19<br />
LF 0,59 0,28 0,34 0,49 0,27 0,31 0,15 0,18 0,22 0,13<br />
HF 0,15 0,07 0,09 0,19 0,11 0,15 0,08 0,05 0,09 0,07<br />
СF 0,06 0,03 0,04 0,07 0,03 0,04 0,03 0,03 0,05 0,03<br />
αF 0,99 0,25 0,26 0,42 0,44 0,27 0,57 0,40 0,22 0,42<br />
LF 0,76 0,21 0,22 0,36 0,37 0,16 0,51 0,35 0,20 0,29<br />
HF 0,19 0,07 0,06 0,11 0,11 0,07 0,11 0,14 0,08 0,09<br />
СF 0,12 0,03 0,04 0,05 0,10 0,06 0,10 0,08 0,08 0,12<br />
αF 0,86 0,34 0,28 0,32 0,52 0,43 0,15 0,31 0,43 0,24<br />
LF 0,80 0,29 0,20 0,30 0,45 0,40 0,11 0,26 0,35 0,20<br />
HF 0,19 0,10 0,09 0,13 0,13 0,11 0,05 0,11 0,10 0,07<br />
СF 0,06 0,04 0,03 0,05 0,04 0,05 0,02 0,08 0,03 0,04<br />
49
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
Таблица 2. (Продолжение)<br />
αF 0.40 0.09 0.23 0.20 0.11 0.26 0.60 0.31 0.29 0.38<br />
LF 0.32 0.06 0.16 0.14 0.09 0.15 0.54 0.34 0.21 0.35<br />
HF 0.10 0.04 0.06 0.08 0.06 0.07 0.12 0.09 0.08 0.08<br />
СF 0.05 0.02 0.04 0.05 0.03 0.03 0.05 0.06 0.03 0.07<br />
αF 0.45 0.40 0.57 0.36 0.19 0.28 0.37 0.63 0.24 0.48<br />
LF 0.23 0.41 0.35 0.40 0.21 .17 0.34 0.58 0.26 0.48<br />
HF 0.09 0.15 0.11 0.15 0.08 0.07 0.18 0.21 0.11 0.19<br />
СF 0.03 0.04 0.04 0.05 0.03 0.03 0.04 0.09 0.04 0.07<br />
αF 0.71 0.54 0.59 0.33 0.44 0.40 0.94 0.50 0.98 0.85<br />
LF 0.62 0.67 0.37 0.33 0.46 0.36 0.93 0.43 0.77 0.68<br />
HF 0.17 0.30 0.17 0.12 0.15 0.11 0.29 0.17 0.16 0.22<br />
СF 0.06 0.08 0.05 0.05 0.09 0.05 0.09 0.11 0.09 0.13<br />
αF 0.61 0.49 0.17 0.53 0.25 0.58 0.39 0.70 0.55 0.83<br />
LF 0.42 0.32 0.14 0.57 0.23 0.59 0.35 0.41 0.55 0.48<br />
HF 0.17 0.22 0.08 0.19 0.08 0.18 0.15 0.14 0.22 0.17<br />
СF 0.06 0.07 0.03 0.08 0.04 0.05 0.05 0.07 0.06 0.09<br />
αF 0.70 0.32 0.37 0.59 0.49 0.46 0.27 0.30 0.43 0.54<br />
LF 0.74 0.38 0.40 0.63 0.47 0.40 0.23 0.24 0.37 0.33<br />
HF 0.24 0.09 0.13 0.18 0.11 0.13 0.10 0.09 0.12 0.19<br />
СF 0.09 0.06 0.06 0.09 0.05 0.04 0.03 0.06 0.07 0.07<br />
αF 0.11 0.23 0.35 0.19 0.20 0.39 0.26 0.13 0.12 0.33<br />
LF 0.11 0.22 0.27 0.19 0.21 0.35 0.22 0.14 0.12 0.27<br />
HF 0.06 0.06 0.15 0.06 0.08 0.11 0.13 0.06 0.06 0.10<br />
СF 0.03 0.04 0.06 0.02 0.03 0.07 0.04 0.04 0.03 0.04<br />
αF 0.44 0.30 0.21 0.40 0.26 0.18 0.28 0.25 0.20 0.15<br />
LF 0.28 0.15 0.18 0.41 0.14 0.15 0.26 0.25 0.12 0.15<br />
HF 0.10 0.10 0.14 0.16 0.07 0.08 0.12 0.17 0.08 0.11<br />
СF 0.05 0.04 0.04 0.04 0.05 0.03 0.04 0.04 0.03 0.02<br />
αF 0.24 0.36 0.46 0.23 0.18 0.38 0.20 0.33 0.28 0.71<br />
LF 0.18 0.27 0.32 0.14 0.12 0.25 0.15 0.22 0.22 0.40<br />
HF 0.12 0.09 0.10 0.11 0.06 0.11 0.09 0.19 0.07 0.13<br />
СF 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 0.04 0.04 0.04 0.04 0.05<br />
αF 0.28 0.32 0.15 0.38 0.49 0.33 0.30 0.25 0.20 0.32<br />
LF 0.26 0.21 0.13 0.23 0.37 0.26 0.19 0.14 0.15 0.28<br />
HF 0.09 0.07 0.06 0.08 0.14 0.11 0.07 0.06 0.07 0.11<br />
СF 0.07 0.04 0.05 0.05 0.06 0.11 0.04 0.07 0.07 0.08<br />
αF 0.20 0.51 0.18 0.14 0.22 0.24 0.82 0.22 0.20 0.53<br />
LF 0.15 0.44 0.15 0.13 0.22 0.20 0.76 0.22 0.20 0.48<br />
HF 0.08 0.12 0.09 0.05 0.06 0.06 0.24 0.07 0.08 0.13<br />
СF 0.03 0.04 0.03 0.04 0.03 0.04 0.07 0.03 0.03 0.05<br />
50
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
После восьмого и девятого гипоксических сеансов амплитуда колебаний<br />
во всех частотных диапазонах значительно варьировала. При этом в структуре<br />
ритмических составляющих колебаний кровотока наблюдалось увеличение<br />
вклада пульсовых и респираторных колебаний. Это указывает на увеличение<br />
удельного влияния дыхательного и центрального компонентов и снижение<br />
функционирования активных механизмов контроля перфузии. Последнее, как<br />
предполагают [12], обусловлено усилением вазоконстрикторных воздействий на<br />
артериолы и прекапилляры. Вышеперечисленные влияния ведут к снижению ИЭМ,<br />
которое наблюдается у 8 человек на восьмой день и у 10 человек на девятый день.<br />
Такие изменения при более выраженной гипоксии вполне закономерны и отражают<br />
централизацию кровотока на фоне возрастания влияния пассивных механизмов<br />
регуляции микроциркуляции [10]. Значительное увеличение параметров А max CF<br />
и А max HF при снижении А max LF, однако, свидетельствует о функциональном<br />
напряжении, что может позволить осуществлять индивидуальное дозирование<br />
гипоксического стимула. У остальных участников исследования к девятому<br />
сеансу происходит адаптивная перестройка в виде увеличения периферического<br />
капиллярного кровотока.<br />
На десятый день НГТ, когда концентрация О 2 в ГГС оставалась такой же, как<br />
и в предыдущие дни, рост ИЭМ был отмечен у 9 испытуемых из 15, повышение<br />
показателя М – у 10 участников, рост амплитуд диапазонов αF и СF наблюдался<br />
у 10 испытуемых, а LF и HF – у 9 . Оценка динамики удельного влияния<br />
функциональных систем показала, что описанные выше изменения происходят<br />
благодаря активным механизмам гемодинамики, состояние которых заметно<br />
улучшается. При этом вклад сердечной компоненты и дыхательных изменений<br />
в модуляцию микрокровотока на десятый день вновь снижается, а влияние<br />
активной артериоло-капиллярной компоненты усиливается. Можно полагать,<br />
что к концу гипоксической тренировки в системе микроциркуляции происходит<br />
уменьшение ее реактивности в ответ на гипоксическое воздействие и увеличение<br />
физиологических резервов.<br />
Выводы<br />
1. Анализ вектора изменения показателя микроциркуляции свидетельствует<br />
об индивидуально-различном характере модификации тканевого кровотока.<br />
2. Изменения показателя микроциркуляции детерминированы активными<br />
факторами контроля микроциркуляции (диапазоны частот αF и LF) и пассивными<br />
факторами (диапазоны частот HF и СF ), вклад которых неодинаков не только<br />
у различных лиц, но и у одного и того же индивидуума в различное время и<br />
различные дни.<br />
3. При менее выраженной гипоксии (содержание кислорода в ГГС 19-17%)<br />
наблюдается высокая вариабельность показателей микроциркуляции, в то время<br />
как при более выраженной гипоксии (содержание кислорода в ГГС 12%) имеет<br />
место достаточно высокая синхронизация их модификации.<br />
4. Повышение показателей А max HF и А max CF и снижение параметра А max<br />
LF могут служить маркерами функционального напряжения, что позволит<br />
осуществлять индивидуальный подбор саногенного режима нормобарической<br />
гипоксической тренировки.<br />
51
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
Литература<br />
1. Allen B.W., Piantadosi C.A How do red blood cells cause hypoxic vasodilation?<br />
The SNO-hemoglobin paradigm. // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 2006, №291,<br />
p. 1507-1512.<br />
2. Ichioka S., Minegishi M., Iwasaka M. High-intensity static magnetic fi elds modulate<br />
skin microcirculation and temperature in vivo.//Bioelectromagneties, 2000, № 21(3), p.183-<br />
188.<br />
3. Kvandal P, Stefanovska A, Veber M, Kvernmo HD, Kirkebøen KA. Regulation of human<br />
cutaneous circulation evaluated by laser Doppler fl owmetry, iontophoresis, and spectral analysis:<br />
importance of nitric oxide and prostaglandines. // Microvasc Res., 2003 May; 65(3):160-71.<br />
4. Kvernmo HD, Stefanovska A, Kirkeboen KA, Kvernebo K. Oscillations in the human<br />
cutaneous blood perfusion signal modifi ed by endothelium-dependent and endotheliumindependent<br />
vasodilators. // Microvasc Res. 1999 May, 57(3):298-309.<br />
5. Nillson. G., Tenland T., Oberg P. Evaluation of laser Doppler Flowmeter for measurement<br />
of tissue blood fl ow. // IEEE Trans. Boi-Med. Eng. 1980, Vol. 27, p. 597-604.<br />
6. Schmid-Schonbein H., Ziege S. Synergetic interpretation of patterned vasomotor<br />
activity in microvascular perfusion. // Inter. F. Microcircul., 1997, V.17, p. 346-359.<br />
7. Singel D.J., Stamler J.S. Chemical physiology of blood fl ow regulation by red<br />
blood cells: the role of nitric oxide and S-nitrosohemoglobin. //Ann. Rev. Physiol., 2005,<br />
№ 67, p. 99-145<br />
8. Stefanovska A, Bracic M, Kvernmo H.D. Wavelet analysis of oscillations in the<br />
peripheral blood circulation measured by laser Doppler technique. // IEEE Trans Biomed Eng.<br />
1999, Oct;46 (10):1230-9.<br />
9. Stefanovska A., Bracic M. Physics of the human cardiovascular system. // Contemporarz<br />
Physics, 1999, Vol. 40, №1, P. 31-35.<br />
10. Акимов А.Г., Горанчук В.В. Возможности использования показателей лазерной<br />
допплеровской флоуметрии для индивидуализации режимов гипоксических тренировок.<br />
// Применение лазерной допплеровской флоуметрии в медицинской практике.<br />
М., 2000, С. 62-64.<br />
11. Арбузова О.В., Балыкин М.В., Коптелов Д.В. Реакции кардиореспираторной<br />
системы и изменения физической работоспособности пловцов разного возраста при<br />
действии нормобарической гипоксии. // Вестник новых медицинских технологий, 2009,<br />
т.XVI, № 2, С. 212-214.<br />
12. Горанчук В.В., Сапова Н.И., Иванов А.О. Гипокситерапия. СПб, 2003, 536 с.<br />
13. Ельчанинова С.А., Кореняк Н.А., Павловская Л.И. и др. К вопросу о механизмах<br />
гипотензивного эффекта прерывистой нормобарической гипоксии при артериальной<br />
гипертензии. // Доклады Международной академии проблем гипоксии. Прерывистая<br />
нормобарическая гипокситерапия. М.: «Бумажная галерея», 2005, т.IV, 232, С. 33-38<br />
14. Каратерзи Г.И. Эффект влияния прерывистой нормобарической гипоксии на<br />
некоторые показатели функции дыхательной системы. // Академии Наук Молдовы. Науки<br />
о жизни, 2011, №3 (315), С. 62-71.<br />
15. Козлов В.И. Механизм модуляции кровотока в системе микроциркуляции и его<br />
расстройство при гипертонической болезни. // Материалы третьего Всероссийского<br />
симпозиума. М., 2000, С. 5-15.<br />
16. Колчинская А.З. Интервальная гипоксическая тренировка в спорте высших<br />
достижений. // Спортивна медицина, 2008, № 1, С. 9-25<br />
17. Крупаткин А.И.<br />
Клиническая нейроангиофизиология конечностей. М.: Научный<br />
мир, 2003, 328 с<br />
18. Крупаткин А.И. Лазерная допплеровская флоуметрия: международный опыт<br />
52
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
и рапространенные ошибки. // Регионарное кровообращение и микроциркуляция,<br />
2006, т.6, С. 90-92.<br />
19. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляция крови, под ред.<br />
Крупаткина А.И., Сидорова В.В. М.: «Медицина», 2005, 256 с.<br />
20. Мач Э. С. Лазер-Доплер флоуметрия в оценке микроциркуляции в условиях<br />
клиники. // Материалы первого Всероссийского симпозиума «Применение лазерной<br />
допплеровской флоуметрии в медицинской практике». Москва, 1996, С. 56-64.<br />
21. Микроциркуляция в кардиологии, под ред. Маколкина В.И. М.: «Визарт», 2004,<br />
136 с.<br />
22. Радченко А.С., Королев Ю.Н., Борисенко Н.С. и др. Нормобарическая<br />
гипоксическая тренировка и оптимизация насосной функции сердца у спортсменов.<br />
// Материалы международной научной конференции по вопросам состояния и перспективам<br />
развития медицины в спорте высших достижений. Москва, 2009, С. 107-110.<br />
23. Сидоров В.В., Ронкин М.А., Максименко И.М., и др. Физические основы метода<br />
лазерной допплеровской флоуметрии и его применение в неврологической практике.<br />
// Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2003, №12, С.26-35<br />
24. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Каратерзи Г.И. Специфика изменений ЭКГ под<br />
влиянием нормобарической гипоксии. // Известия Академии Наук Молдовы. Науки о<br />
жизни. 2012, №1 (316), С. 53-64.<br />
25. Чижов А.Я., Потиевская В.И. Прерывистая нормобарическая гипоксия в<br />
профилактике и лечении гипертонической болезни. М.: Изд-во РУДН, 2002, 187 с.<br />
ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА<br />
МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СТАТУС ОРГАНИЗМА<br />
Гараева О.И.<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
Институт физиологии и санокреатологии Академии Наук Молдовы<br />
Rezumat<br />
Existenţa insufi cientă şi contradictorie a rezultatelor experimentale convingătoare<br />
privind modifi carea metabolismului microelementelor la sportivi în timpul efortului fi zic<br />
exesiv, în special în timpul competiţiilor, a determinat scopul acestor cercetări. Ca obiect<br />
de studiu au servit adolescenţi sănătoşi în vârstă de 15-18 ani: 17 adolescenţi, care nu<br />
practicau sport (grupa de control) şi 17 sportivi. S-a studiat conţinutul microelementelor<br />
în sânge şi urină la sportivi prin metoda RMN.<br />
La sportivi în condiţii relativ confortogene în plasma sanguină conţinutul de zinc este<br />
sporit de 3,49 ori comparativ cu normele clinice unanim acceptate şi de 1,5 comparativ<br />
cu grupul de control. Conţinutul de fi er este scăzut de 2,76 ori comparativ cu norma,<br />
ceea ce corespunde datelor din literatură, şi de 3,14 ori comparativ cu grupul de control.<br />
Conţinutul de nichel la toţi adolescenţii depăşeşte norma de 3,3 ori.<br />
Efortul fi zic intensiv provoacă la sportivi eliminarea sporită a zincului şi manganului.<br />
Concomitent excreţia cuprului la efort fi zic intensiv scade. Îmbogăţirea raţiei alimentare<br />
cu fi er, zinc şi mangan poate contribui la compensarea pierderilor lor.<br />
Cuvinte cheie: microelemente – schimb de substanţe – efort fi zic – sânge – urină –<br />
sportivi.<br />
Depus la redacţie 23 octombrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Olga Garaeva, Institutul de Fiziologie şi Sanocreatologie<br />
al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei, 1, MD-2028 Chişinău , Republica<br />
Moldova, E-mail: garaevaolga@yahoo.com, tel. (+373 22) 739850.<br />
53
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
Введение<br />
Негативные социально-экономические процессы последнего десятилетия<br />
наиболее резко отразились на снижении показателей здоровья населения.<br />
Нерациональное и несбалансированное питание при выраженном дефиците в<br />
рационах биологически полноценных продуктов (мясо, рыба, молочные продукты,<br />
яйца, свежие овощи и фрукты) на фоне поступления экотоксикантов, особенно<br />
тяжелых металлов из объектов окружающей среды (воздух, вода, продукты<br />
питания) способствовало высокой распространенности микроэлементозов.<br />
Характер и степень проявления микроэлементозов, выявленных в различных<br />
экологически напряженных регионах, не могут быть полностью скорригированы<br />
только за счет рациона питания.<br />
В последнее время внимание ученых направлено на выявление роли<br />
микроэлементов как факторов, оказывающих непосредственное влияние на ход<br />
и направленность обменных процессов. Микроэлементы являются экзогенными<br />
химическими факторами, играющими значительную роль в таких жизненно<br />
важных процессах, как рост, размножение, кроветворение, клеточное дыхание,<br />
обмен веществ и др. Вступая в соединение с химическими регуляторами обмена<br />
веществ, микроэлементы участвуют в различных биохимических процессах,<br />
стимулируют и нормализуют обмен веществ. Микроэлементы, присутствуя<br />
в незначительных концентрациях в структуре ряда важнейших ферментов,<br />
гормонов, витаминов, способны стимулировать или угнетать многие ферментные<br />
процессы в организме, влияющие, в конечном счете, на обмен аминокислот<br />
[5, 6, 17]. Многие эссенциальные микроэлементы (Fe, Cu, Mg, Mn, Zn, Se,<br />
S) являются каталитическими центрами наиважнейших ферментов, в том<br />
числе и витаминзависимых коферментов, а значит, оказывают влияние на<br />
аминокислотный метаболизм. Установлена необходимость присутствия<br />
одних витаминов и микроэлементов для полноценного функционирования<br />
других [16]. Учитывая значение каждого микроэлемента в жизнедеятельности<br />
организма, дефицит макро- и микроэлементов должен своевременно и адекватно<br />
восполняться.<br />
Микроэлементы образуют с белками организма специфические<br />
металлоорганические комплексные соединения, являющиеся регуляторами<br />
биохимических реакций. В случае дисбаланса содержания или соотношения<br />
микроэлементов в окружающей среде, в организме человека могут развиться<br />
нарушения, главным образом, в связи с изменением функций ферментов,<br />
в состав которых они входят или активируют их. В результате нарушения<br />
функционирования одной или нескольких ферментных систем, обусловленного<br />
тем или иным этиологическим фактором, ход соответствующих обменных<br />
процессов блокируется. Хорошо известно, что микроэлементы обладают широким<br />
спектром синергических и антагонистических взаимоотношений, так, между<br />
15-ю известными жизненно необходимыми микроэлементами существует 105<br />
двусторонних и 455 трехсторонних взаимодействий. Это является основанием для<br />
изучения развития дисбаланса микроэлементного гомеостаза, проявляющегося<br />
при дефиците даже одного эссенциального элемента [16, 17].<br />
Данные о высокой распространенности микроэлементозов свидетельствуют о<br />
54
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
необходимости неотложной организации, наряду с комплексом природоохранных<br />
и агрогеохимических мероприятий, проведения оздоровительных и<br />
профилактических мероприятий, уделяя особое внимание коррекции<br />
микроэлементного статуса организма, путем элиминации избытка токсичных и<br />
возмещения дефицита эссенциальных элементов.<br />
Исследованиями последних лет [3, 4, 6, 8] было установлено, что<br />
микроэлеметный статус организма изменяется при выполнении интенсивных<br />
физических нагрузок. Уровень энергетического обмена, в котором активное<br />
участие принимают микроэлементы, во время напряженной физической<br />
активности, повышается в скелетной мышце в 20-100 раз, а как известно, дефицит<br />
микроэлементов может проявляться только тогда, когда метаболический обмен в<br />
организме достаточно высок и длительная физическая нагрузка при этом приводит<br />
к повышенной потере микроэлементов и интенсификации обмена веществ [3].<br />
Однако, убедительных экспериментальных данных о сдвигах метаболизма<br />
микроэлементов у спорт сменов при высоких физичес ких нагрузках, особенно во<br />
время соревнований, сравнительно немного и они весьма противоречивы [3, 6,<br />
15, 16], причем в одних работах указывается, что у спортсменов при высоких<br />
физичес ких нагрузках, особенно во время соревнований и усиленных тренировок,<br />
происходят существенные сдвиги в метаболизме минеральных веществ,<br />
в других исследованиях, напротив, таких сдвигов не находят. Отсюда возникает<br />
противоречивость выводов и рекомендаций об использовании микроэлементов в<br />
питании спортсменов [16].<br />
При определении цели работы и методов исследования, мы исходили из<br />
известного положения о том, что двигательная активность организма человека не<br />
только обеспечила его выживание посредством ухода от источников опасности<br />
или нападения на них но и является основным способом обеспечения интеграции<br />
функций различной модальности. Однако двигательная активность, как таковая,<br />
может стать патогенетической основой возникновений различных нарушений в<br />
деятельности организма: и гипокинезия, и усиленная физическая активность, как<br />
известно, могут вызвать дисфункции различных органов и систем, вплоть до их<br />
патологии. Если гипокинезия, ставшая характерным явлением для современного<br />
человека достаточно хорошо изучена, изучены ее последствия на функцию<br />
различных органов и систем, то это нельзя отнести к интенсивным двигательным<br />
нагрузкам, о чем свидетельствует немало случаев трагических последствий для<br />
спортсменов во время соревнований.<br />
Вместе с тем, логично предположить, что большая физическая нагрузка и<br />
высокое нервно-эмоциональное напряжение, характерные для спортсме нов,<br />
могут сопровождаться повышенным расходом микроэлементов, создавая ту или<br />
иную степень дефицита, требующего компенсации путем обога щения рациона<br />
спортсменов соответствующими добавками [6].<br />
Материалы и методы<br />
Объектом исследования служили здоровые юноши в возрасте 15-18 лет,<br />
отобранные согласно периодизации постнатального развития человека [1, 2, 18] -<br />
17 юношей, не подвергавшихся спортивной нагрузке, служили группой контроля<br />
и 17 спортсменов-пловцов комплексного стиля плавания (квалификация - II и I<br />
55
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
разряды и КМС), находившихся в условиях субмаксимальной (на уровне 75%<br />
аэробной мощности спортсменов) нагрузки, рекомендуемой в тренировочный<br />
предсоревновательный период для спортсменов высших квалификаций [5].<br />
Рацион питания исследуемых был одинаковым по калорийности и содержанию<br />
в нем витаминов и микроэлементов [8, 9, 14]. Отбор проб крови и мочи в<br />
обеих группах проводился в состоянии покоя утром натощак, а у спортсменов<br />
и после тренировочной нагрузки на следующий день утром. Содержание<br />
микроэлементов в крови и моче определялось методом атомно-абсорбционной<br />
спектроскопии [12].<br />
Результаты и обсуждение<br />
В результате исследования было выявлено, что у спортсменов в состоянии<br />
покоя (предтренировочный период) в плазме крови содержание меди находится<br />
на нижнем пределе нормативного значения для этой возрастной группы, в<br />
то же время содержание цинка повышено в 1,5 раза, (таб.1) по сравнению с<br />
группой контроля, что вполне объяснимо, учитывая что эти два микроэлемента<br />
являются антагонистами [16, 17]. Известно, что цинк участвует в нормализации<br />
перекисного окисления липидов, повышении устойчивости клеточных мембран<br />
[6], и повышенная его концентрация в плазме крови спортсменов в покое дает<br />
возможность адаптироваться к тренировочной нагрузке. Действительно, в<br />
наших предыдущих исследованиях выявлено в крови спортсменов повышенное<br />
содержание цистеина, мощного антиоксиданта, который регулирует<br />
всасываемость цинка [7].<br />
Таблица 1. Сравнительное содержание микроэлементов в крови<br />
нетренированных юношей и спортсменов в состоянии покоя (предтренировочный<br />
период), проживающих в г. Кишиневе<br />
Сыворотка крови (мг/л) Моча (мг/л)<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
Медь 0,75-1,3* 1,2 0,804 0,01-0,02** 0,021 0,022<br />
Цинк 0,7-1,1* 2,6 3,849 >0,533** 0,432 0,427<br />
Железо 8-14**** 9,1 2,889 0,002-0,07** следы 0,000<br />
Никель 0,001-0,028*** 0,081 0,092 0,0001-0,008** 0,000 0,000<br />
Марганец 0,001-0,01*** 0,015 0,014 0,001-0,01** следы 0,004<br />
Хром 0,018-0,038*** 0,01 0,000 0,0001-0,0015** 0,000 0,000<br />
Примечание: норма микроэлементов по разным данным литературы -<br />
* [16], ** [10] , *** [13], **** [19].<br />
Содержание железа в плазме крови спортсменов снижено в 2,7 раза по<br />
сравнению с нормой, и в 3 раза - по сравнению с группой контроля, что согласуется<br />
с данными литературы [4, 15, 16], и связано с накоплением железа в эритроцитах,<br />
обусловленным приспособительной реакцией на регулярные интенсивные<br />
нагрузки [15]. Содержание марганца в плазме крови в обеих группах исследуемых<br />
находится в пределах нормы, приведенной Назаренко Г.И., Кишкун А.А. [13]. С<br />
другой стороны содержание никеля у всех юношей превышает норму в 3,3<br />
56
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
раза. (таб.1). Результаты сравнительного содержания микроэлементов в крови и<br />
моче спортсменов до и после физической нагрузки представлены в таблице 2.<br />
После интенсивной физической нагрузки содержание железа в крови повысилось<br />
на 30,7%, а в моче выявлены только его следы. Вероятно, при нарастании<br />
интенсивности физических нагрузок увеличение утилизации железа в организме<br />
сопровождается усилением его экскреции [3]. Действительно, в день интенсивной<br />
нагрузки у спортсменов высокой квалификации экскреция железа через кишечник<br />
и почки превышает, по данным В.Я. Русина и др. [15], поступление этих<br />
минеральных веществ с пищей на 65%.<br />
Преобладание выведения железа над увеличением его концентрации в плазме<br />
связано с повышенной утилизацией его в окислительно-восстановительных реакциях,<br />
сопровождающих интенсивную физическую нагрузку.<br />
После физической нагрузки достоверно снизилось в плазме крови содержание<br />
цинка (на 37,8%) и марганца (на 15,8%) (таб. 2). Значительное снижение концентрации<br />
цинка обусловлено взаимосвязью физической нагрузки с интенсификацией<br />
процессов перекисного окисления липидов, окислительным повреждением и<br />
текучестью эритроцитарных мембран, а также снижением содержания цистеина.<br />
Снижение концентрации марганца можно связать с тем, что он, активируя глутаминсинтетазу,<br />
играет важную роль в процессах детоксикации аммиака, концентрация<br />
которого значительно увеличивается в процессе интенсивных физических<br />
нагрузок. Одновременно увеличилась экскреция цинка (на 29,9%) и марганца (на<br />
22,0%) с мочой, что согласуется с данными В.В.Насолодина, который показал,<br />
что потери марганца при интенсивной физической нагрузке превышали его поступление<br />
на 24% (суточный дефицит составил 0,66 мг) [15]. Повышенная экскреция<br />
марганца, вероятно, связана с изменением обмена железа в организме, в<br />
процессе которого он активно используется [15].<br />
Согласно полученным нами данным экскреция меди при физических нагрузках<br />
снижается. Известно, что минеральные вещества, в частности, медь, в больших<br />
количествах теряются с потом, усиленное выделение, которого характерно при<br />
интенсивных физических упражнениях.<br />
Это приводит к повышенным, несовместимым с нормальным функционированием<br />
организма, потерям минеральных веществ [6].<br />
Таблица 2. Сравнительное содержание микроэлементов в крови и моче<br />
спортсменов до и после физической нагрузки.<br />
Микроэлемнты<br />
Сыворотка крови (мг/л)<br />
покой (п=17) физ.нагр (п=17)<br />
М m М m к к к к<br />
Моча (мг/л)<br />
покой (п=17) физ.нагр (п=17)<br />
М m М m к к к к<br />
Медь 0,804 0,212 1,016 0,327 0,022 0,028 0,013 0,013<br />
Цинк 3,849 1,071 2,394* 1,434 0,427 0,096 0,555* 0,111<br />
Железо 2,889 0,696 3,776* 0,624 0,000 0,000 следы<br />
Никель 0,092 0,023 0,086 0,019 0,000 0,000 0,000 0,000<br />
Марганец 0,014 0,002 0,011* 0,002 0,004 0,003 0,005 0,003<br />
Хром 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000<br />
Примечание: * - Достоверность изменения при t=2,042<br />
57
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
Выведение цинка с мочой у спортсменов после интенсивной физической<br />
нагрузки достоверно повышено, что может провоцировать недостаточность<br />
цинка в организме. В литературе имеются данные о недостаточном содержании<br />
цинка в рационах, предложенных для спортсменов в данное время, т.к. около 20%<br />
спортсменов, тренирующихся на выносливость, потребляют менее 10 мг цинка<br />
в день. При таком низком уровне потребления могут проявляться симптомы<br />
дефицита цинка [4].<br />
Известно, что пути участия минеральных веществ в обменных процессах характеризуются<br />
сложной сетью взаимозависи мости, включающей как конкурентные,<br />
так и синергические связи, что предполагает необходимость исследования<br />
полного микроэлементного профиля спортсмена при определении адаптационных<br />
возможностей его организма. Кроме того, учитывая непосредственную связь<br />
микроэлементного статуса с азотистым обменом, при обследовании спортсменов<br />
необходим индивидуальный скрининг пула аминокислот плазмы крови и мочи.<br />
Вместе с тем известно, что обеспечение организма макро- и микроэлементами<br />
зависит не только от их содержания в пищевых продуктах, но и от всасывания<br />
в желудочно-кишечном тракте. Усвоению минеральных веществ способствует<br />
повышенное содержание животных белков в рационе; угнетению – высокий<br />
уровень фосфатов, танина, оксалатов, а также преобладание в рационе пищевых<br />
волокон, углеводов и кальция, что и следует принимать во внимание при<br />
составлении рациона как для профессионально тренирующихся спортсменов,<br />
так и для всего населения.<br />
Литература<br />
1. Crivoi A. Fiziologia umană (funcţiile de relaţii), Chişinău, Ed. USM., 1994, p. 19.<br />
2. Ciochină V. Diferenţierea reacţiilor sanogenice ale sistemului cardiovascular<br />
de dereglărilor funcţionale. /Mat-le Congr. V al fi ziologilor din Republica Moldova.<br />
Chişinău,1999, p.11.<br />
3. Маughan Ron J. Role of micronutrients in sport and physical activity. //Brit. Med. Bull. -1995-55,<br />
№3, р. 683-690<br />
4. Nuviа1а R.., Lapiezа М, Веrnа1 Е. Маgnezium, zink and cooper status in women involved in<br />
different sports. Нуреrtension. //Brit. Med. Bull. -1999, №3, р. 295-30.<br />
5. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. М., Медицина,<br />
1979, 195 с.<br />
6. Вировец А.А. О повышенных потерях макро- и микроэлементов при занятии спортом и<br />
целесообразности их компенсации биологически активными добавками. //Вопросы питания, 2009,<br />
Том 78, №2, стр. 67-73<br />
7. Гараева О.И., Редкозубова Г.В. Сравнительный анализ особенностей азотистого обмена у<br />
пловцов и нетренированных юношей. //Studia Universitatis. Ştiinţe ale vieţii. CEP USM. 2007, nr. 1,<br />
р. 24-28.<br />
8. Гольберг Н.Д., Дондуковская Р.Р., Топанова А.А. и др. Питание юных спортсменов с<br />
учетом наследственной предрасположенности к нарушениям метаболизма. /Современные<br />
проблемы физической культуры и спорта. Мат-лы конф. Санкт-Петербург, 2008.<br />
т. 2, 229- 232.<br />
9. Дембо А.Г., Земцовский Э.В. Спортивная кардиология М., 1989. 137 с.<br />
10. Клинико-диагностическое значение содержания микроэлементов в биологических<br />
объектах<br />
1995, 12с.<br />
и рекомендации по их определению. Сумы, АО «СЭЛМИ», ЦЭиХТИ,<br />
11. Лившиц В.М., Сидельников В.И. Биохимические анализы в клинике, М., 1998<br />
12. Методические указания Департамента Госсанэпиднадзора Минздрава России, 1999, МУК<br />
4.1.774-99<br />
58
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
13. Назаренко Г.И. Кишкун А.А. Клиническая оценка результатов лабораторных исследований.<br />
М.: Медицина . 2000. 544 с.<br />
14. Рогозкин В.А. Основные принципы питания спортсменов. Методические рекомендации.<br />
Л., 1988. -32с.<br />
15. Русин В.Я., Насолодин В.В., Воробьев В.А. Исследование влияния добавок к рациону<br />
микроэлементов на состояние спортсменов в процессе тренировки. //Физиология человека, 1980,<br />
т.6, с. 1123-11<br />
16. Скальная М.Г., Нотова С.В. Макро- и микроэлементы в питании современного<br />
человека:<br />
2002. - 298 с.<br />
эколого-физиологические и социальные аспекты. - М.: РОСМЭН,<br />
17. Скальный А.В., Рудаков И.А.<br />
Биоэлементы в медицине. М., 2004.<br />
18. Фурдуй Ф.И. Причины и факторы биологической деградации человека и пути его<br />
выживания. /Стресс, адаптация, функц. нарушения и санокреатология. Кишинев, Cartea Moldovei,<br />
1999, 22-35.<br />
19. Человек. Медико-биологические данные. Публ. МКРЗ. – М.: Медицина, 1977.<br />
SYNTHESIS AND ANTILEUKAEMIA ACTIVITY OF<br />
N-(2,4-DIMETHYLPHENYL)HYDRAZINE CARBOTHIOAMIDE AND<br />
ITS AZOMETHINE DERIVATIVES<br />
A .Gulea 1 , A. Sargun 1 , A. Barba 2 , A. Jalba 1 , D. Poirier 3 ,<br />
P. Petrenko 4 , Yu. Chumakov 4<br />
1Department of Inorganic and Physical Chemistry, Moldova State University,<br />
Chisinau, Moldova<br />
2Institute of Chemistry, Academy of Sciences of Moldova, Chisinau, Moldova<br />
3Oncology and Molecular Endocrinology Research Centre, CHUL Research Centre<br />
and Université Laval, Québec City, Canada<br />
4Institute of Applied Physics, Academy of Sciences of Moldova, Chisinau,<br />
Moldova<br />
Rezumat<br />
Prezenta lucrare conţine date despre sinteza, caracterizarea şi evaluarea in vitro a activităţii<br />
biologice a N-(2,4-dimetilfenil)hidrazinocarbotioamidei şi a cinci derivaţi azometinici<br />
ai acesteia, obţinuţi prin condensarea N-(2,4-dimetilfenil)hidrazincarbotioamidei cu<br />
diferiţi compuşi carbonilici. Compoziţia şi structura cristalină a compuşilor sintetizaţi<br />
a fost determinată cu ajutorul spectroscopiei 1H, 13C RMN şi a difracţiei cu raze<br />
X a monocristalelor. Toţi compuşii obţinuţi au fost testaţi ca inhibitori ai proliferării<br />
celulelor de leucemie umană HL-60. A fost stabilit că N-(2,4-dimetilfenil)-2-(tiofen-<br />
3-ilmetilen)hidrazinocarbotioamida şi N-(2,4-dimetilfenil)-2-(2-hidroxibenziliden)<br />
hidrazinocarbotioamida sunt cei mai activi agenţi antiproliferativi obţinuţi în acest<br />
studiu.<br />
Cuvinte-cheie: N-(2,4-dimetilfenil)hidrazinocarbotioamida – azometine – antiproliferativ<br />
– leucemie<br />
Depus la redacţie 17 septembrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Aurelian Gulea, Universitatea de Stat din Moldova, str.<br />
A. Mateevici, 60, MD - 2009 Chişinău, Republica Moldova, E-mail: dociu1946@yahoo.<br />
com, tel.: (+373 22) 57-75-39<br />
59
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
Introduction<br />
Leukaemia is a type of cancer of the blood or bone marrow characterised by an<br />
abnormal increase of immature white blood cells called “blasts”. Like other cancers,<br />
it results from mutations in the DNA. Certain mutations can trigger leukaemia by<br />
activating oncogenes or deactivating tumor suppressor genes, and thereby disrupting<br />
the regulation of cell death, differentiation or division.<br />
Since 1960s, an anthracycline antibiotic called Doxorubicin has been widely used<br />
in cancer chemotherapy. It is closely related to the natural product daunomycin, and like<br />
all anthracyclines, it works by intercalating DNA. However, Doxorubicin has a series of<br />
side-effects that strongly jeopardize patients’ lives. For instance, when the cumulative<br />
dose of Doxorubicin reaches 550 mg/m², the risks of developing cardiac side effects,<br />
including congestive heart failure, dilated cardiomyopathy, and death, dramatically<br />
increase. Doxorubicin cardiotoxicity is characterised by a dose-dependent decline in<br />
mitochondrial oxidative phosphorylation. Reactive oxygen species, generated by the<br />
interaction of Doxorubicin with iron, can afterwards damage the myocytes, causing<br />
myofi brillar loss and cytoplasmic vacuolisation [1, 2].<br />
For these reasons, more efforts are now focused on developing novel antitumor<br />
medicines with improved clinical effectiveness, broadened spectrum of activity, and<br />
with reduced general toxicity [3]. As DNA can interact with many bio-molecules and<br />
synthetic compounds, it is the main target for therapeutic treatment of cancer. Therefore,<br />
we have started a project directed towards the synthesis of different classes of compounds<br />
that can act as molecular inhibitors of cancer cells proliferation [4-6]. Particularly<br />
interesting are thiosemicarbazones, which have demonstrated potent cytotoxic activities<br />
against a series of murine and human tumor cells in culture [7]. In continuation of this<br />
approach, the present paper describes the chemical synthesis, characterisation and in<br />
vitro biological evaluation of N-(2,4-dimethylphenyl)hydrazinecarbothioamide and its<br />
azomethine derivatives. The composition and the structure of the synthesised substances<br />
have been determined by 1 H and 13 C NMR spectroscopy and X-ray diffraction. All<br />
substances were tested as inhibitors of human leukaemia (HL-60) cells growth.<br />
Materials and methods<br />
General. All reagents and chemicals have been obtained from commercially<br />
available sources, have been of analytical- or reagent-grade purity and have been used<br />
without further purifi cation. 1 H and 13 C nuclear magnetic resonance (NMR) spectra<br />
have been recorded at room temperature with a Bruker DRX 400 spectrometer. All<br />
chemical shifts ( 1 H, 13 C) are given in ppm versus SiMe 4 using DMSO-d 6 as solvent.<br />
X-ray diffraction has been performed with a Bruker X8 diffractometer.<br />
Antileukaemia bioassay. Human promyelocytic leukaemia cells HL-60 (ATCC),<br />
Rockville, MD, USA) were routinely grown in 90% suspension RPMI-1640 (Sigma<br />
Saint Louis, USA) containing L-glutamine (2 nM), antibiotics (100 IU penicillin/<br />
mL, 100 μg streptomycin/mL) and supplemented with 10% (v/v) foetal bovine serum<br />
(FBS), in a 5% CO 2 humidifi ed atmosphere at 37°C. Cells were currently maintained<br />
twice a week by diluting the cells in RPMI-1640 medium containing 10% FBS. The<br />
cell proliferation assay was performed by using 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium<br />
(MTS) (Cell Titre 96<br />
Aqueous, Promega, USA), which allowed us to measure the number of viable cells. In a<br />
60
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
nutshell, triplicate cultures of 10,000 cells in a total of 100 μg medium in 96-well microtitre<br />
plates (Becton Dickinson and Company, Lincoln Park, NJ, USA) were incubated at<br />
37°C, 5% CO 2 . The synthesized compounds were dissolved in ethanol to prepare the<br />
stock solution of 1 · 10 -2 M. Both, the compounds and Doxorubicin (Novopharm,<br />
Toronto, Canada), as a positive control, were diluted at multiple concentrations with<br />
culture media, added to each well and incubated for 3 days. Following each treatment,<br />
MTS (20 μL) was added to each well and the mixture has been incubated for 4 hours.<br />
MTS is converted to water-soluble colored formazan dehydrogenase enzymes present<br />
in metabolically active cells. Subsequently, the plates were read at 490 nm using a<br />
microplate reader (molecular Devices, Sunnyvale, CA).<br />
The synthesis of N-(2,4-dimethylphenyl)hydrazinecarbothioamide and its azomethine<br />
derivatives has been performed according to the published methods (Scheme 1), with<br />
some particular modifi cations:<br />
R = (4) pyridine-3-yl; (5) pyridine-4-yl; (6) thiophene-3-yl; (7) quinoline-2-yl; and<br />
(8) 2-hydroxyphenyl.<br />
Scheme 1. (a) tetramethylthiuram disulphide (TMTD), benzene, 83°C, Yield<br />
93%; (b) hydrazine hydrate, benzene, 85°C, Yield 90%; (c) HCl-H 2 O (1:1), toluene,<br />
112°C, Yield 82%; (d) hydrazine hydrate, diethyl ether, ethanol, 30°C, Yield 84%; (e)<br />
3-formylpyridine (4), 4-formylpyridine (5), 3-formylthiophene (6), 2-formylquinoline<br />
(7), salicylaldehyde (8), ethanol, acetic acid, 75°C ,Yield 85-90%.<br />
3-(2,4-dimethylphenyl)-1,1-dimethylthiourea (1): 2.42 g (20 mmol) of 2,4dimethylaniline<br />
was added to a hot (75°C) solution of 2.4 g (10 mmol) TMTD in 20<br />
mL benzene. The resulting solution was refl uxed at 83°C for 4h. Then, the solution was<br />
allowed to reach ambient temperature and cooled to 7°C overnight. The crude product<br />
was fi ltered, dried and recrystallized from concentrated HCl. Yield, 3.86 g (93%), m.p.<br />
155°C. 1 H-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 2.13 (s, 3H, o-CH 3 ); 2.28 (s, 3H, p-CH 3 ); 3.27 (s, 6H,<br />
N(CH 3 ) 2 ); 6.92, 6.97, 7.02 (m, 3H, phenyl); 8.73 (s, 1H, NH). 13 C-NMR (DMSO-d 6 )<br />
δ: 18.33 (o-CH 3 ); 21.06 (p-CH 3 ); 41.16 (N(CH 3 ) 2 ); 126.88, 129.32, 131.02, 135.73,<br />
135.89, 137.78 (phenyl); 182.12 (C=S).<br />
N-(2,4-dimethylphenyl)hydrazinecarbothioamide (2), 1 st method: 0.40 g (8<br />
mmol) of hydrazine hydrate was added to a hot (75°C) solution of 2.08 g (10 mmol)<br />
of 1 in 18 mL benzene. The resulting solution was refl uxed at 83°C for 1h. Then, the<br />
solution was allowed to reach ambient temperature and cooled to 7°C overnight. The<br />
crude product was fi ltered, dried and recrystallized from ethanol. Yield, 1.76 g (90%),<br />
m.p. 153°C. 1 H-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 2.16 (s, 3H, o-CH 3 ); 2.26 (s, 3H, p-CH 3 ); 4.75 (s,<br />
2H, NH 2 ); 6.96, 7.02, 7.34 (m, 3H, phenyl); 9.00 (s, 1H, NH–Ph); 9.31 (s, 1H, C(S)<br />
61
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
NH). 13 C-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 18.14 (o-CH 3 ); 21.01 (p-CH 3 ); 126.65, 127.58, 130.97,<br />
133.73, 135.08, 135.80 (phenyl); 180.96 (C=S).<br />
N-(2,4-dimethylphenyl)hydrazinecarbothioamide (2), 2 nd method: A warm<br />
solution (30-36°C) of 1.63 g (10 mmol) of 3 in 3 mL diethyl ether was added dropwise<br />
to a solution of 0.75 g (15 mmol) hydrazine hydrate in 3 mL ethanol and the resulting<br />
mixture was stirred until the solid product 2 began to precipitate. Then, the solution<br />
was allowed to reach ambient temperature. The crude product was fi ltered, dried and<br />
recrystallized from ethanol. Yield, 1.64 g (84%), m.p. 153°C. 1 H-NMR (DMSO-d 6 ) δ:<br />
2.16 (s, 3H, o-CH 3 ); 2.26 (s, 3H, p-CH 3 ); 4.75 (s, 2H, NH 2 ); 6.96, 7.02, 7.34 (m, 3H,<br />
phenyl); 9.00 (s, 1H, C Ph –NH); 9.31 (s, 1H, C(S)NH). 13 C-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 18.14<br />
(o-CH 3 ); 21.01 ( p-CH 3 ); 126.65, 127.58, 130.97, 133.73, 135.08, 135.80 (phenyl);<br />
180.96 (C=S).<br />
1-isothiocyanato-2,4-dimethylbenzene (3): A mixture of 4.16 g (20 mmol) of 1<br />
in 40 mL toluene and 40 mL HCl-H 2 O (1:1) was refl uxed at 112°C for 2h. The toluene<br />
layer containing the product 3 was separated from water and the solvent was removed<br />
by vacuum distillation. Isothiocyanate 3 was dissolved in n-hexane and purifi ed on<br />
a column of silica gel (eluting with n-hexane). n-hexane was removed by vacuum<br />
distillation. Yield, 2.67 g (82%), m.p. 28-29°C. 1 H-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 2.27 (s, 3H,<br />
o-CH 3 ); 2.28 (s, 3H, p-CH 3 ); 7.05, 7.14, 7.23 (m, 3H, phenyl). 13 C-NMR (DMSOd<br />
6 ) δ: 18.20 (o-CH 3 ); 21.14 (p-CH 3 ); 126.12, 126.95, 128.16, 131.77, 133.85, 134.97<br />
(phenyl); 138.22 (C=S).<br />
N-(2,4-dimethylphenyl)-2-(pyridine-3-ylmethylene)hydrazinecarbothioamide<br />
(4): 1.18 g (11 mmol) of 3-formylpyridine was added to a hot (65°C) solution of 1.95<br />
g (10 mmol) of 2 in 4 mL ethanol. 2 to 4 drops of glacial acetic acid was added as a<br />
catalyst. The resulting mixture was refl uxed at 75°C for 2h. Then, the solution was<br />
allowed to reach ambient temperature and cooled to 0°C overnight. The crude product<br />
was fi ltered, dried and recrystallized from ethanol-DMF solvent mixture. Yield, 2.56 g<br />
(90%), m.p. 236°C. 1 H-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 2.19 (s, 3H, o-CH 3 ); 2.30 (s, 3H, p-CH 3 );<br />
7.03, 7.09, 7.13 (m, 3H, phenyl); 7.45 (s, 1H, azomethine); 8.16, 8.39, 8.57, 9.00 (m,<br />
4H, pyridyl); 10.03 (s, 1H, C Ph –NH); 11.93 (s, 1H, NH–N=). 13 C-NMR (DMSO-d 6 ) δ:<br />
18.21 (o-CH 3 ); 21.11 (p-CH 3 ); 119.63, 126.30, 130.97, 132.73, 139.18, 140.80 (phenyl);<br />
143.3 (azomethine); 123.9, 130.4, 133.7, 149.0, 151.9 (pyridyl), 177.70 (C=S).<br />
N-(2,4-dimethylphenyl)-2-(pyridine-4-ylmethylene)hydrazinecarbothioamide<br />
(5): 1.18 g (11 mmol) of 4-formylpyridine was added to a hot (65°C) solution of 1.95<br />
g (10 mmol) of 2 in 4 mL ethanol. 2 to 4 drops of glacial acetic acid was added as a<br />
catalyst. The resulting mixture was refl uxed at 75°C for 2h. Then, the solution was<br />
allowed to reach ambient temperature and cooled to 0°C overnight. The crude product<br />
was fi ltered, dried and recrystallized from ethanol-DMF solvent mixture. Yield, 2.50<br />
g (88%), m.p. 244-245°C. 1 H-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 2.19 (s, 3H, o-CH 3 ); 2.31 (s, 3H,<br />
p-CH 3 ); 7.04, 7.10, 7.13 (m, 3H, phenyl); 8.10 (s, 1H, azomethine); 7.88, 8.61 (m, 4H,<br />
pyridyl); 10.10 (s, 1H, C Ph –NH); 12.04 (s, 1H, NH–N=). 13 C-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 18.19<br />
(o-CH 3 ); 21.12 ( p-CH 3 ); 119.61, 126.14, 131.20, 132.90, 139.22, 143.82 (phenyl);<br />
145.3 (azomethine); 120.45, 144.31, 149.17 (pyridyl), 177.93 (C=S).<br />
N -( 2 , 4 - d i m e t h y l p h e n y l) - 2 -( t h i o p h e n e - 3 y l m e t h y l e n e)<br />
hydrazinecarbothioamide (6): 1.23 g (11 mmol) of 3-formylthiophene was added<br />
62
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
to a hot (65°C) solution of 1.95 g (10 mmol) of 2 in 4 mL ethanol. 2 to 4 drops of<br />
glacial acetic acid was added as a catalyst. The resulting mixture was refl uxed at 75°C<br />
for 2h. Then, the solution was allowed to reach ambient temperature and cooled to<br />
0°C overnight. The crude product was fi ltered, dried and recrystallized from ethanol-<br />
DMF solvent mixture. Yield, 2.46 g (85%), m.p. 220°C. 1 H-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 2.19<br />
(s, 3H, o-CH 3 ); 2.30 (s, 3H, p-CH 3 ); 7.02, 7.08, 7.15 (m, 3H, phenyl); 8.17 (s, 1H,<br />
azomethine); 7.59, 7.84, 7.96 (m, 3H, thiophenyl); 9.81 (s, 1H, C Ph –NH); 11.69 (s,<br />
1H, NH–N=). 13 C-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 18.23 (o-CH 3 ); 21.11 (p-CH 3 ); 126.89, 131.07,<br />
135.54, 135.97, 136.20, 138.07 (phenyl); 126.24 (azomethine); 127.54, 128.49, 128.96<br />
(thiophenyl), 177.29 (C=S).<br />
N -( 2 , 4 - d i m e t h y l p h e n y l) - 2 -( q u i n o l i n e - 2 - y l m e t h y l e n e)<br />
hydrazinecarbothioamide (7): 1.73 g (11 mmol) of 2-formylquinoline was added to<br />
a hot (65°C) solution of 1.95 g (10 mmol) of 2 in 4 mL ethanol. 2 to 4 drops of glacial<br />
acetic acid was added as a catalyst. The resulting mixture was refl uxed at 75°C for<br />
2h. Then, the solution was allowed to reach ambient temperature and cooled to 0°C<br />
overnight. The crude product was fi ltered, dried and recrystallized from ethanol-DMF<br />
solvent mixture. Yield, 2.87 g (86%), m.p. 208°C. 1 H-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 2.22 (s, 3H,<br />
o-CH 3 ); 2.31 (s, 3H, p-CH 3 ); 7.05, 7.11, 7.14 (m, 3H, phenyl); 8.34 (s, 1H, azomethine);<br />
7.63, 7.78, 7.98, 8.04, 8.37, 8.63 (m, 6H, quinolyl); 10.22 (s, 1H, C Ph –NH); 12.15 (s,<br />
1H, NH–N=). 13 C-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 18.24 (o-CH 3 ); 21.12 (p-CH 3 ); 118.87, 127.04,<br />
130.38, 135.85, 136.54, 136.68 (phenyl); 143.08 (azomethine); 119.6, 127.0, 128.3,<br />
128.9, 129.9, 130.9, 136.5, 148.5, 149.3 (quinolyl), 177.89 (C=S)<br />
N-(2,4-dimethylphenyl)-2-(2-hydroxybenzylidene)hydrazinecarbothioamide<br />
(8): 1.23 g (11 mmol) of salicylaldehyde was added to a hot (65°C) solution of 1.95<br />
g (10 mmol) of 2 in 4 mL ethanol. 2 to 4 drops of glacial acetic acid was added as a<br />
catalyst. The resulting mixture was refl uxed at 75°C for 2h. Then, the solution was<br />
allowed to reach ambient temperature and cooled to 0°C overnight. The crude product<br />
was fi ltered, dried and recrystallised from ethanol-DMF solvent mixture. Yield, 2.66<br />
g (89%), m.p. 187-188°C. 1 H-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 2.18 (s, 3H, o-CH 3 ); 2.29 (s, 3H,<br />
p-CH 3 ); 7.01, 7.07, 7.15 (m, 3H, phenyl); 8.47 (s, 1H, azomethine); 6.82, 6.88, 7.23,<br />
8.07 (m, 4H, hydroxyphenyl); 9.82 (s, 1H, OH); 9.95 (s, 1H, C Ph –NH); 11.69 (s, 1H,<br />
NH–N=). 13 C-NMR (DMSO-d 6 ) δ: 18.18 ( o-CH 3 ); 21.06 ( p-CH 3 ); 119.69, 126.84,<br />
131.09, 133.62, 135.36, 136.00 (phenyl); 140.42 (azomethine); 117.82, 118.58, 121.43,<br />
127.52, 136.18, 156.99 (hydroxyphenyl), 177.31 (C=S).<br />
Results and discussion<br />
Antileukaemia activity. Six of the synthesized compounds were tested as inhibitors of<br />
HL-60 cells proliferation. These human promyelocytic leukaemia cells were incubated<br />
for three days in the presence of synthetic compounds and the number of viable cells<br />
was measured using the MTS assay (Scheme 2).<br />
The results are expressed as the percentage of cell growth inhibition at three<br />
concentrations (Table 1). As it can be concluded from the data above, N-(2,4dimethylphenyl)<br />
hydrazinecarbothioamide 2 has a pretty low antiproliferative activity.<br />
Thereby, at the concentration of 0.1 μM 2 shows its highest activity, almost equal to<br />
that of Doxorubicin at the same concentration. Thiosemicarbazones 4 and 5 do not<br />
inhibit cell proliferation at any concentration.<br />
63
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
The highest antiproliferative activity shows 6 in 10 μM solution and 8 in 10 μM<br />
and 1 μM solutions.<br />
Table 1. Antiproliferative activity of compounds 2-8 against human myeloid leukaemia<br />
(HL-60) cancer cells<br />
Compound<br />
Inhibition of cell proliferation (%)<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
10 μM 1 μM 0.1 μM<br />
2 8.5 10.4 16<br />
4 0 0 0<br />
5 0 0.4 0<br />
6 90.3 0 0<br />
7 0.2 6.6 0<br />
8 89.9 96.5 9.7<br />
Doxorubicin 99 98 15<br />
Therefore, it can be inferred that the antiproliferative activity of the compounds 4-8<br />
is infl uenced by the nature of R and it grows in the following order: pyridine-3-yl ≤<br />
pyridine-4-yl < quinoline-2-yl < thiophene-3-yl < 2-hydroxyphenyl. When comparing<br />
the activity of the thiosemicarbazide 2 to the activities of thiosemicarbazones 4-8,<br />
it becomes conspicuous that the replacing of hydrogen atoms from NH 2 group with<br />
arilmethylene group (aril = carbocyclic or heterocyclic aromatic rest) leads either to<br />
decrease or signifi cant increase of the antiproliferative activity. When the aromatic<br />
rest from arilmethylene group is pyridine-3-yl, pyridine-4-yl or quinoline-2-yl the<br />
antiproliferative activity is brought down to zero. On the contrary, when the aril rest is a<br />
thiophene-3-yl or a 2-hydroxyphenyl, the activities rise up to values comparable to those<br />
of the currently used in medical practice Doxorubicin. Hence, thiosemicarbazones 6 and<br />
8 are of interest for further studies as potential alternatives to traditional antileukaemia<br />
medicines.<br />
Scheme 2. The<br />
effect on HL-<br />
60 cancer cells<br />
proliferation<br />
X-ray diffraction. N-(2,4-dimethylphenyl) hydrazinecarbothioamide crystallises in<br />
a P1 21/n 1 (14) monoclinic space group. The parameters of elementary cell are: a =<br />
11.5215(5) Å, b = 7.5680(5) Å, c = 11.7534(7) Å; β = 99.24(1)°; V = 1011.54(89) Å 3 .<br />
As the length of the C–S bond is 1.696 Å, value closer to the theoretical C–S<br />
64
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Samocreatologia<br />
double bond distance (1.615 Å), it could be concluded that in the solid state this<br />
thiosemicarbazide is more likely to adopt the thio-ketone form (Figure 1).<br />
Moreover, as the 4 NH–C(S) bond has a s-trans conformation, the thiosemicarbazide<br />
rest NHC(S) NHNH 2 gets out of the plane of 2,4-dimethylphenyl ring and causes steric<br />
hindrances in the crystal packing (Figure 2).<br />
Figure 1. Molecular<br />
structure of N-(2,4dimethylphenyl)hydrazinecarbothioamide<br />
Figure 2. Crystal packing of N-(2,4-dimethylphenyl)hydrazinecarbothioamide<br />
Conclusions<br />
N-(2,4-dimethylphenyl) hydrazinecarbothioamide and its fi ve azomethine derivatives<br />
have been synthesized starting from commercially available 2,4-dimethylaniline.<br />
The composition and the structure of the synthesized compounds have been defi ned by<br />
means of 1 H, 13 C NMR and X-ray diffraction. Antileukaemia bioassays have shown that<br />
65
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
antiproliferative activity of the synthesized compounds is manifested mainly within the<br />
concentrations 10 μM and 1 μM and increases in the following series: 4 ≤ 5 < 7 < 2 <<br />
6 < 8. Therefore, the most active compounds 6 and 8 should be further studied as potential<br />
alternatives to traditional antileukaemia medicines. Also, we have inferred from<br />
this study that in order to obtain highly antiproliferative active azomethines from N-<br />
(2,4-dimethylphenyl) hydrazinecarbothioamide, it should be condensed with aromatic<br />
carbocyclic or heterocyclic aldehydes or ketones, which contain donor atoms (such as<br />
O or N) in the orto position to the carbonyl group (e.g. salicylaldehyde, etc.).<br />
References<br />
1. Broder H, Gottlieb R. A., Lepor N.E. Chemotherapy and cardiotoxicity // Rev. Cardiovasc.<br />
Med. – 2008. – Vol. 9. – P. 75–83.<br />
2. Huang<br />
C., Zhang X., Ramil J. M., Rikka S., Kim L., Lee Y., Gude N. A., Thistlethwaite P.<br />
A., Sussman M. A., Gottlieb R. A., Gustafsson A. B. Juvenile exposure to anthracyclines impairs<br />
cardiac progenitor cell function and vascularisation resulting in greater susceptibility to stressinduced<br />
myocardial injury in adult mice // Circulation. – 2010. – Vol. 121(5). – P. 675-683.<br />
3. Galanski M., Arion V. B., Jakupec M. A., Keppler B. K. Recent developments in the fi eld<br />
of tumor-inhibiting metal complexes // Curr. Pharm. Des. – 2003. – Vol. 9(25). – P. 2078-2089.<br />
4. Stavila V., Davidovich R. L., Gulea A., Whitmire K. H. Bismuth(III) complexes with<br />
animopolycarboxylate and polyaminopolycarboxylate ligands: Chemistry and structure //<br />
Coord. Chem. Rev. – 2006. – Vol. 250 – P. 2782-2810.<br />
5. Gulea A., Poirier D., Roy J., Tapcov V., Stavila V. Patent of invention MD 2786. BOPI<br />
2005. – P. 6-28.<br />
6. Gulea A., Poirier D., Roy J., Popovschi L., Tapcov V. Patent of invention MD 285. BOPI<br />
2005. – P. 9-24.<br />
7. Gulea A., Poirier D., Roy J., Stavila V., Bulimestru I., Tapcov V., Birca M., Popovschi<br />
L. In vitro antileukemia, antibacterial and antifungal activities of some 3d metal complexes:<br />
Chemical synthesis and structure - activity relationships. // J. Enzym. Inhib. Med. Chem., –<br />
2008. – Vol. 23. – No. 6, – P. 806-818.<br />
66
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
FIZIOLOGIA ŞI BIOCHIMIA PLANTELOR<br />
MODIFICAREA INTERRELAŢIILOR DINTRE ORGANELE<br />
PLANTELOR DE ZEA MAYS L. ÎN CONDIŢII DE SECETĂ<br />
Ştefîrţă Anastasia, Melenciuc M., Buceaceaia Svetlana, Brânză Lilia, Aluchi N.<br />
Institutul de Genetică şi Fiziologie a Plantelor al Academiei de Ştiinţe a Moldovei<br />
Rezumat<br />
S-a demonstrat, că stresul hidric şi oxidativ, condiţionat de secetă, cauzează perturbări<br />
în interrelaţiile funcţionale dintre organe ca consecinţă a deosebirilor principiale<br />
ale gradului de modifi care a parametrilor status-ului apei, destrucţiilor oxidative şi<br />
schimbării activităţii enzimelor antioxidative în organele plantelor. Deosebit de afectate<br />
de impactul secetei sunt rădăcinile; tulpinile, însă, reprezintă o zonă cu status hidric relativ<br />
stabil, având, probabil şi o funcţie de protecţie a meristemelor organelor generative.<br />
66
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
S-a confi rmat ipoteza conform căreia apa este factorul antrenat în reglarea activităţii<br />
funcţionale a plantei ca organism integru, contribuie la menţinerea relaţiilor coordonate<br />
dintre organe şi îndeplineşte, de rând cu alţi factori, funcţia de integrare la nivel nu numai<br />
celular, dar şi de organism.<br />
Cuvinte-cheie: status-ul apei - stres oxidativ - enzyme antioxidative – organe – plante -<br />
legături corelative.<br />
Abrevieri: AscPX –ascorbatperoxidaza; CA – conţinutul de apă; CAT –catalaza; CRA –<br />
capacitatea de reţinere a apei; GwPX – guaiacolperoxidaza; DAM-dialdehida malonică;<br />
DS – defi citul de saturaţie; IT – intensitatea transpiraţiei; OPL - oxidarea peroxidică a<br />
lipidelor; Ψ w – potenţialul apei; SO - stres oxidativ: SOD – superoxid dismutaza; SRO -<br />
speciile reactive de oxigen.<br />
Depus la redacţie 12 iulie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Anastasia Ştefîrţă, Institutul de Genetică şi Fiziologie<br />
a Plantelor al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Pădurii 20, MD 2002, Chişinău,<br />
Republica Moldova, e-mail: anastasia.stefi rta@gmail.com, tel : (+373 22) 53 59 90<br />
Introducere<br />
Seceta (în sensul de defi cit de umiditate în sol şi/sau atmosferă) în combinaţie cu<br />
arşiţa şi radiaţia solară pune sub mare pericol supravieţuirea şi productivitatea plantelor.<br />
Un defi cit de apă sever şi de lungă durată este mai rar dar catastrofi c pentru agricultură, de<br />
aceea cunoaşterea mecanismelor de adaptare şi rezistenţă a plantelor este de importanţă<br />
vitală în aspectul managementului practic şi eforturilor de preîntâmpinare a pagubelor<br />
provocate de schimbarea climei [18]. Studierea particularităţilor morfo-funcţionale,<br />
asociate cu rezistenţa plantelor la condiţii nefavorabile, se afl ă în centrul atenţiei<br />
savanţilor în întreaga lume, fapt confi rmat de multitudinea şi varietatea publicaţiilor<br />
la această temă cu tangenţe la concepţia despre toleranţa şi productivitatea plantelor<br />
de cultură [1; 10; 14; 17; 24]. Se ştie, că schimbările mediului planta le percepe ca<br />
organism integru şi rezistenţa la acţiunea stresogenă a acestuia se manifestă prin<br />
capacitatea de a păstra integritatea funcţională a organelor [4]. Formarea complexelor<br />
adaptive se datorează proprietăţii organismului de coordonare a proceselor fi ziologice<br />
şi menţinere a integrităţii morfo-funcţionale pe parcursul ontogenezei [2; 20]. Până în<br />
prezent nu există o părere unică care ar explica cauza pieirii sau toleranţei plantelor la<br />
acţiunea stresogenă unilaterală sau complexă a condiţiilor nefavorabile. Nu se cunoaşte<br />
caracterul schimbării relatiilor interactive ale principalelor sisteme funcţionale în<br />
procesul adaptării plantelor [28]. În acest context investigaţiile date au fost subordonate<br />
evidenţierii gradului de perturbare a relaţiilor funcţionale dintre organe şi depistarea<br />
vulnerabilităţii lor la impactul secetei.<br />
Materiale şi metode<br />
În calitate de obiecte de studiu au servit plante de Zea mays L., cultivarele P458 şi<br />
X5P515 cu potenţial diferit de rezistenţă la secetă. Experienţele s-au realizat în condiţii<br />
de umiditate dirijată în Complexul de vegetaţie al Institutului de Genetică şi Fiziologie<br />
a Plantelor al AŞM. Analizele au fost efectuate pe plante, crescute în containere<br />
Mitcerlih cu capacitatea 30 kg sol absolut uscat în perioada critică a plantelor – în<br />
timpul paniculării plantelor.<br />
67
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
Schema experienţelor cuprindea variantele: a) Martor – plante pe fond de umiditate<br />
permanent optimală, 70% CTA; b) Secetă – schimbarea umidităţii 70 - 30% CTA la<br />
etapele a IV-a - V-a a ontogenezei plantelor. Durata stresului hidric 7 zile.<br />
Parametrii status-ului apei s-au determinat prin metode clasice [27]; intensitatea<br />
OPL s-a testat prin determinarea spectrofotometrică a produsului fi nal dialdehidei<br />
malonice (DAM), utilizând testul cu acidul tiobarbituric. Activitatea enzimelor cheie<br />
de protecţie antioxidativă s-a determinat prin metoda spectrofotometrică: SOD - prin<br />
metoda Чевари С., Чаба И., Секей [30]; CAT s-a apreciat conform metodei Chance<br />
B. şi Machly A. (5) prin determinarea spectrofotometrică la λ 240 nm a descompunerii<br />
H 2 O 2 ; GwPX - după intensitatea oxidării guaiacol (2 – metoxi – fenol) ca donator de<br />
hidrogen în prezenţa H 2 O 2 , la λ 470 nm; AscPX – prin monitorizarea ratei de oxidare a<br />
ascorbatului la λ 290 nm [15]. Despre perturbările relaţiilor funcţionale dintre organe<br />
s-a conchis după valoarea DS, CA, şi Ψ w organelor; după valoarea DAM şi activitatea<br />
enzimelor antioxidative. Analiza statistică a datelor - cu ajutorul setului de programe<br />
„Statistica7” pentru computer, utilizând Basic Statistics.<br />
Rezultate şi discuţii<br />
Se ştie, că frunza, rădăcina sau alt organ, care recepţionează acţiunea unui factor<br />
concret din mediul extern, poate, ca un donator al semnalului, să transmită reacţia sa<br />
în formă de informaţie concretă altei frunze, sau altui organ al plantei nemijlocit sau<br />
prin intermediul unui alt organ, care posedă funcţii reglatoare. Această proprietate<br />
presupune capacitatea organismului vegetal de coordonare şi integrare a funcţiilor<br />
în mediu fl uctuant. În urma studierii particularităţilor interacţiunii diferitor părţi<br />
funcţionale ale organismului în condiţii de secetă s-a stabilit că, reacţia organelor la<br />
stresul hidric condiţionat de insufi cienţa de apă în sol (30% CTA,7 zile) este diferită ca<br />
intensitate (tabl.1). În condiţii optime de aprovizionare cu apă rădăcinile plantelor de<br />
porumb hibrid P458 şi X5P515 după conţinutul de apă nu se deosebesc semnifi cativ. La<br />
tensionarea regimului de umiditate şi instalarea secetei gradul de hidratare a rădăcinilor<br />
plantelor în zona absorbantă scade considerabil (tab. 1). Astfel, după 7 zile de insufi cienţă<br />
de umezeală în sol CA în ţesuturile rădăcinilor plantelor hibrid P458 s-a redus cu<br />
19,75 %, faţă de acelaşi indice la plantele martor, şi cu 22,29 % - la plantele X5P515<br />
(tab. 1). Remarcabil este faptul, că neajunsul de umezeală din sol a condiţionat reduceri<br />
mult mai prompte a conţinutului de apă în rădăcini în comparaţie cu efectul produs<br />
asupra frunzelor şi, mai cu seamă, asupra tulpinilor (tabl.1).<br />
Gradul de deshidratare a rădăcinilor, tulpinilor şi frunzelor, condiţionat de secetă,<br />
a constituit la cv. P4584 19,45 – 0,91 şi 3,03 % comparativ cu hidratarea organelor<br />
plantelor martor. Hidratarea ţesuturilor tulpinilor a rămas aproape neschimbată,<br />
înregistrându-se numai o tendinţă de micşorare. Acelaşi caracter al schimbărilor a<br />
avut loc şi în status-ul apei plantelor de X5P515, la care seceta a cauzat o reducere a<br />
gradului de hidratare cu 22,3; 1,33 şi 6,14 % respectiv în rădăcini, tulpini şi frunze.<br />
Reprezentanţii cv. P458 se deosebeau prin valori comparativ mai mici ale defi citului<br />
de saturaţie a sistemului radicular. La acestea după 7 zile de stres valoarea defi citului<br />
de saturaţie a constituit 155,89% faţă de martor, pe când defi citul de saturaţie apărut<br />
în rădăcinile plantelor cv X5P515 în condiţii de secetă atingea valoarea de 205,69 %<br />
comparativ cu plantele martor. Faptul că sistemul radicular al plantelor P458 în condiţii<br />
de umiditate redusă în sol pierd mai puţină apă decât cv. X5P515 permite de presupus,<br />
68
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
că primele posedă sistem radicular cu capacitate mărită de reţinere şi/sau absorbţie a<br />
apei. După cum reiese din datele tabelei 1 rădăcinile plantelor de Zea mays L. P458<br />
neadaptate la secetă (varianta 70 %CTA) după 2 ore de deshidratare experimentală<br />
reţin în ţesuturi din rezerva totală de apă 70,18 g apă în 100 g m.p., plantele de pe<br />
fondul de umiditate insufi cientă reţin 50,17g din conţinutul iniţial de apă.<br />
Tabelul 1. Caracteristica unor parametri ai status-ului apei plantelor de Zea mays L<br />
expuse acţiunii secetei.<br />
Variante,<br />
umiditatea,<br />
%CTA<br />
Optim, 70<br />
Secetă, 30<br />
Optim, 70<br />
Secetă, 30<br />
Organe<br />
CA,<br />
g· 100 g -1 m.p.<br />
DS,<br />
% de la sat.<br />
deplină<br />
cv.P458<br />
CRA,<br />
apa reţinută,<br />
g·100g -1 m.p.<br />
IT,<br />
mg · dm -2 · h -1<br />
frunze 80,80 ± 0,44 1,68 ± 0,11 76,63 ± 0,20 834,42 ±8,29<br />
tulpini 89,93 ± 0,54 2,56 ± 0,22 88,53 ± 0,12<br />
rădăcini 89,00 ± 0,31 12,47 ± 0,17 70,18 ± 0,34<br />
frunze 78,35 ± 0,33 19,81 ± 0,38 76,29 ± 0,11 318,48±6,77<br />
tulpini 89,11 ± 0,31 7,29 ± 0,13 88,00 ± 0,10<br />
rădăcini 73,60 ± 0,22 19,44 ± 0,14 50,17 ± 0,59<br />
cv. X5P515<br />
frunze 78,02 ± 0,40 2,33 ± 0,15 73,06 ± 0,23 907,67 ±15,3<br />
tulpini 88,45 ± 0,31 2,74 ± 0,13 86,97 ± 0,11<br />
rădăcini 87,09 ± 0,56 13,01 ± 0,09 70,56 ± 1,17<br />
frunze 73,23 ± 0,65 30,73 ± 0,27 70,45 ± 0,12 286,63 ±11,1<br />
tulpini 87,27 ± 0,48 8,47 ± 0,49 86,07 ± 0,13<br />
rădăcini 67,68 ± 0,18 26,76 ± 0,20 44,97 ± 0,87<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
Capacitatea de reţinere a apei în ţesuturile sistemului radicular al reprezentanţilor<br />
X5P515 a înregistrat valori de : 70,56 şi 44,97 g·100g -1 m.p. Rezultatele studiului au<br />
scos în evidenţă faptul că plantele cv. X5P515 au capacitatea de reţinere a apei mai<br />
redusă comparativ cu plantele P458. Spre deosebire de rădăcini, care, după cum a fost<br />
relatat mai sus, î-şi pierd proprietatea de aşi majora capacitatea de reţinere a apei la<br />
apariţia situaţiilor de stres, viteza de pierdere a apei din tulpini şi frunze se modifi că<br />
semnifi cativ. La plantele P458, expuse secetei cantitatea de apă reţinută de 100g m. p. de<br />
tulpini şi frunze constituie respectiv 88,00 şi 76,29 g. Organele respective ale plantelor<br />
X5P515 în aceleaşi condiţii reţin 86,07 în tulpini şi 70,45 g apă în 100g m.p. de frunze.<br />
Unii autori [25; 33] au demonstrat, că proprietatea plantelor de a-şi schimba capacitatea<br />
de reţinere a apei în ţesuturi este un indice care refl ectă schimbările adaptive şi corelează<br />
cu rezistenţa la secetă. Analizând prin prisma acestui concept rezultatele experimentale<br />
obţinute de noi se poate de concluzionat că organele plantelor de Zea mays L. posedă<br />
însuşiri diferite de reglare a homeostazei hidrice şi, prin urmare, şi sensibilitate diferită<br />
la acţiunea factorului stresogen. Supravieţuirea plantelor în condiţii de secetă depinde<br />
atât de activitatea sistemului radicular, cât şi de rezervele de apă din rădăcini şi tulpini.<br />
S-a demonstrat, că apa acumulată în tulpini în timpul nopţii se foloseşte, când apare<br />
69
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
un dezechilibru în absorbţia ei din sol si consumul prin transpiraţie. Datele obţinute<br />
în studiul de faţă confi rmă ideea lansată în lucrarea[32] despre faptul, că tulpinile şi<br />
conul de creştere posedă însuşiri de autoreglare şi menţinere a status-ului apei mai<br />
mari decât frunzele şi rădăcinile. Astfel de modifi cări sunt orientate spre asigurarea cu<br />
apă a meristemelor şi ţesuturilor în creştere, - în cazul de faţă, a meristemelor iniţierii<br />
ştiuletelui - şi sunt condiţionate de sporirea capacităţii de atracţie şi reţinere a apei [3].<br />
Deci, deshidratarea sistemului radicular, şi stoparea activităţii de absorbţie, se<br />
răsfrânge în mod diferit asupra status-ului apei în tulpini şi frunzele plantelor de Zea<br />
mays L. (tab. 1). După 7 zile de la apariţia unui defi cit de umezeală în sol, egal cu 1.3-<br />
1.5 coefi cient de ofi lire, are loc o reducere a hidratării ţesuturilor sistemului radicular de<br />
3,63 - 6,52 ori mai puternică comparativ cu gradul de deshidratare a frunzelor. Neajunsul<br />
de umezeală în sol condiţionează schimbări mai puţin profunde în gradul de hidratare<br />
a ţesuturilor tulpinilor, comparativ cu modifi cările conţinutului de apă în rădăcinile şi<br />
frunzele aceloraşi plante. Are loc homeostatarea evidentă a hidratării tulpinilor spre<br />
deosebire de frunze şi, mai cu seamă, în comparaţie cu rădăcinile.<br />
Toleranţa la secetă a multor plante este asociată cu reactivitatea stomatelor. Din<br />
datele obţinute urmează că apariţia defi citului de umiditate în sol induce restricţii<br />
evidente a consumului de apă în procesul transpiraţiei. Astfel, scăderea umidităţii<br />
solului până la nivelul de 30% CTA a provocat o diminuare cu 515,94 – 621,04 mg apă<br />
pe oră de pe o unitate de suprafaţă de frunze de 1 dm- 2 . Intensitatea procesului scade de<br />
3,2 ori la plantele intolerante şi de 2,6 ori la cele tolerante.<br />
Prin urmare, seceta prin tensionarea regimului de umiditate, condiţionează un<br />
dezechilibru în aprovizionarea cu apă a organelor plantelor de Zea mays L. În urma<br />
sensibilităţii diferite a rădăcinilor, tulpinilor şi frunzelor are loc o redistribuire a<br />
rezervelor de apă în organe, şi modifi carea relaţiilor dintre ele. Organele plantelor<br />
de Zea mays L. posedă însuşiri diferite de reglare a homeostazei hidrice şi, deci, şi<br />
sensibilitate diferită la acţiunea factorului stresogen.<br />
Decalajul în proprietatea diferită a organelor de autoreglare a status-ului apei<br />
cauzează un dezechilibru semnifi cativ în schimbul de apă la nivel de organism. Datele<br />
obţinute au confi rmat postulatul, că acţiunea nefavorabilă a factorilor externi asupra<br />
unui organ induce schimbări în procesele vitale ale tuturor organelor, ceea ce dovedeşte<br />
existenţa legăturilor corelative şi de integrare la nivel de organism. Pe de altă parte, se<br />
întrevede rolul tulpinilor în homeostatarea status-ului apei organelor supraterestre şi, în<br />
special, a meristemelor de iniţiere a ştiuletelui. Această idee este susţinută indirect şi de<br />
rezultatele cercetărilor efectuate de I. Covtun, N. Goisa, B. Mitrofanov (1990), care a<br />
demonstrat rata preponderentă a tulpinilor în fotosinteza plantelor de grâu la afectarea<br />
aparatului foliar de către secetă, precum şi de I. Şmatico şi coaut. (1989), care au<br />
constatat schimbări mai puţin evidente în acumularea biomasei tulpinilor, comparativ<br />
cu diminuarea masei frunzelor în condiţii de secetă. Sistema hidrică a plantei integre<br />
reacţionează ca un continuu, în care schimbările status-ului apei într-un organ inevitabil<br />
sunt recepţionate de alte organe.<br />
Cu siguranţă e stabilit, că orice acţiune stresogenă asupra organismului are drept<br />
urmare apariţia stresului oxidativ [29; 31]. Mulţi autori [6] sunt de părerea că intensitatea<br />
procesului de oxidare peroxidică a lipidelor, apreciată după produsul fi nal – dialdehidă<br />
malonică, poate servi drept indice obiectiv al apariţiei stresului oxidativ, degradării<br />
70
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
membranelor celulare şi rezistenţei plantelor la factorul nefavorabil. Majoritatea<br />
cercetărilor consacrate evaluării efectelor SRO şi SO la plante sunt realizate pe frunze,<br />
cu toate că se ştie, că rezistenţa plantelor la mulţi factori nefavorabili depinde în mare<br />
parte de activitatea sistemului radicular. În acest context a prezentat interes determinarea<br />
conţinutului dialdehidei malonice în organele plantelor ca test-criteriu al destrucţiilor<br />
oxidative. Cu certitudine s-a stabilit, că sub infl uenţa secetei are loc o erupţie a formelor<br />
reactive de oxigen şi intensifi care a oxidării peroxidice a lipidelor în toate organele<br />
plantelor(tab.2). În frunzele plantelor P458 şi X5P515 oxidarea peroxidică a lipidelor a<br />
înregistrat o creştere respectiv cu 14,55 şi 16,70 % ; în tulpini – cu 4,62 şi 13,55, pe când<br />
în rădăcini OPL a atins valori de 24,08 şi 39,50 la sută. În rădăcini intensitatea oxidării<br />
peroxidice a lipidelor a crescut de 1,65 – 2,36 ori mai mult ca în frunze şi de 2,91 – 5,21<br />
ori – decât în tulpini. Deci, atunci când acţiunea factorului nefavorabil este direcţionată<br />
asupra rădăcinilor, o urmare a deshidratării puternice a acestora este majorarea autentică<br />
a destrucţiilor oxidative mult mai pronunţată decât în frunze şi, în deosebi, decât în<br />
tulpini. Probabil, diferenţele intensifi cării proceselor peroxidative în frunze, tulpini şi<br />
rădăcini se datorează atât proprietăţii diferite de menţinere a gradului de hidratare a<br />
ţesuturilor în condiţii de secetă cât şi gradului diferit de activizare a enzimelor de protecţie<br />
antioxidativă (fi g. 1).<br />
Fig. 1. Gradul de modifi care a indiciilor stresului oxidativ (% faţă de martor) în<br />
organele plantelor de Zea mays L sub infl uenţa secetei.<br />
Informaţia din literatura de specialitate arată, că insufi cienţa de apă în sol şi<br />
temperatura ridicată a aerului poate avea un impact drastic asupra activităţii enzimelor<br />
antioxidative, favorizând acumularea radicalilor liberi [7; 11]. Prin cercetări precedente<br />
[21; 22] s-a stabilit, că pentru activitate maximă şi bine corelată enzimele antioxidative<br />
necesită un anumit nivel de hidratare. Deshidratarea ţesuturilor mai jos de pragul critic<br />
poate induce inactivarea acestora. Analiza comparativă a infl uenţei secetei însoţită de<br />
arşiţă asupra gradului de deshidratare şi activităţii SOD şi CAT în frunzele plantelor<br />
slab rezistente X5P515 a permis de presupus, că aceşti fermenţi au diferită sensibilitate<br />
faţă de gradul de hidratare: dacă activitatea SOD se păstrează la un nivel relativ înalt<br />
şi după 10 zile de defi cit de umiditate (30% CTA), atunci activitatea CAT diminuează<br />
deja după 3-7 zile. În investigaţiile de faţă s-a înregistrat o reacţie principial diferită a<br />
sistemului enzimatic antioxidativ în rădăcinile, tulpinile şi frunzele plantelor expuse<br />
secetei (tab.2; fi g.1).<br />
Activitatea sumară a SOD, CAT şi AscPX în rădăcinile plantelor cv.P458 s-a<br />
majorat cu 12,8 ; în tulpini –cu 5,0 şi în frunze –cu 9,9 % faţă de activitatea sumară a<br />
71
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
acestor enzime în organele plantelor martor. La plantele X5P515 seceta a condiţionat o<br />
majorare a activităţii acestor enzime cu: 18,0 – 8,15 – 11,74 % respectiv. S-ar părea, că<br />
protecţia antioxidativă se manifestă bine la ambele genotipuri.<br />
Tabelul 2. Infl uenţa condiţiilor de umiditate asupra oxidării peroxidice a lipidelor şi<br />
activităţii enzimelor de protecţie antioxidativă în organele plantelor de Zea mays L.<br />
Cultivar Variante,<br />
% CTA<br />
P458<br />
X5P515<br />
70% CTA<br />
30% CTA<br />
70% CTA<br />
30% CTA<br />
Enzime<br />
Organ<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
DAM SOD CAT AscPO GwPO<br />
rădăcina 7,6±0,3 81,6±0,9 2,5±0,08 2,8±0,02 432,8±2,4<br />
tulpina 9,3±0,1 66,1±0,4 1,3±0,02 0 17,0±0,1<br />
frunze 23,0±0,5 88,4±0,5 5,1±0,07 8,04±0,07 78,4±0,9<br />
rădăcina 9,5±0,3 912,0±0,6 2,9±0,03 3,1±0,045 504,1±3,2<br />
tulpina 9,7±0,2 69,3±0,3 1,5±0,04 0 23,0±0,6<br />
frunze 26,3±0,3 96,2±0,5 5,3±0,04 10,0±0,1 90,84±0,7<br />
rădăcina 8,1±0,2 75,6±0,4 2,7±0,07 2,5±0,04 381,7±3,8<br />
tulpina 11,1±0,2 66,3±0,6 2,2±0,01 0 34,0±0,2<br />
frunze 23,3±0,4 87,8±1,0 5,3±0,04 8,1±0,03 140,7±0,9<br />
rădăcina 11,2±0,2 89,9±0,4 2,6±0,11 3,4±0,02 560,8±1,6<br />
tulpina 12,6±0,5 71,9±0,3 2,1±0,03 0 53,0±0,2<br />
frunze 27,2±0,6 97,9±0,4 4,3±0,01 10,8±0,1 196,2±1,6<br />
Totuşi în organele genotipului rezistent şi genotipului sensibil la secetă s-au<br />
înregistrat diferenţe semnifi cative în gradul de intensifi care a enzimelor responsabile de<br />
neutralizarea peroxidului de hidrogen, rezultat în urma dismutării superoxid radicalilor<br />
de către superoxid dismutază. Dacă la cv. P458 seceta a indus o intensifi care a activităţii<br />
CAT cu 16,5 – 12,2 - 4,31 la sută în rădăcini, tulpini şi frunze, la cv. X5P415 în a<br />
7-ea zi de secetă a avut loc o reducere a activităţii enzimei cu -2,96; -1,84 şi -18,49<br />
% comparativ cu activitatea enzimei în organele plantelor martor. În acelaşi timp<br />
activitatea AscPX a crescut cu 10,32 şi 24,88% în rădăcinile şi frunzele genotipului<br />
rezistent şi cu 37,55 şi 33,46 % respectiv la cv. X5P515. Se cere de menţionat că<br />
în tulpinile plantelor de Zea mays L nu s-a depistat activitatea AscPX (tab.2, fi g. 1).<br />
În conformitate cu opiniile Scandalios J.G.(1993) şi M. Hernandez cu coautorii (2010),<br />
catalaza şi ascorbatperoxidaza sunt cele mai efective enzime de protecţie antioxidativă<br />
şi de preîntâmpinare a destrucţiei celulelor în condiţii nefavorabile. În baza acestei<br />
informaţii şi datelor obţinute în studiul prezent se poate de concluzionat, că defi citul<br />
de apă cauzează un declin profund a activităţii CAT în organele plantelor sensibile, în<br />
deosebi de semnifi cativ în frunze. De aici reiese, că deshidratarea ţesuturilor are drept<br />
urmare un dezechilibru dintre producţia oxigenului activat şi protecţia antioxidativă,<br />
în deosebi de semnifi cativ în frunzele şi rădăcinile genotipului intolerant. La analiza<br />
comparativă a gradului de activizare a SOD, enzimei cheie de „stingere” a superoxid<br />
radicalilor, şi gradului de majorare a conţinutului DAM, s-a constatat o modifi care<br />
neechivalentă a parametrilor. În rădăcinile, tulpinile şi frunzele plantelor cv. P458<br />
72
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
conţinutul DAM s-a majorat cu 24,08- 4,61 -14,55 la sută, iar activitatea SOD a crescut<br />
cu :12,75 – 4, 75 -8,86 % respectiv.<br />
Deci, conţinutul DAM a înregistrat o majorare de 1,9; 0,97 şi 1,6 ori mai mare decât<br />
sporirea activităţii SOD. La plantele sensibile la stresul hidric s-a înregistrat o sporire<br />
a activităţii SOD cu 18,87 în rădăcini şi cu 12,27 – în frunze, pe când conţinutul DAM<br />
s-a majorat cu 39,5 şi 16,7 %. Cu alte cuvinte, conţinutul DAM a crescut de 2,1 şi 1,3<br />
ori mai repede decât are loc sporirea activităţii SOD. Prin urmare, gradul de activizare<br />
a enzimelor de protecţie antioxidativă în condiţii de secetă nu este sufi cient pentru<br />
neutralizarea speciilor reactive de oxigen, ceea ce conduce la intensifi carea oxidării<br />
peroxidice a lipidelor şi destrucţia structurilor celulare. Aceste evenimente se manifestă<br />
în deosebi de evident în rădăcini şi relativ mai slab în frunze. Tulpinile, la nivelul<br />
iniţierii ştiuletelui reprezintă o zonă tampon, care, datorită proprietăţii de homeostatare<br />
a apei şi menţinere a gradului de hidratare, au capacitatea de a stabiliza atât conţinutul<br />
DAM cât şi activitatea enzimelor de protecţie antioxidativă. Acestea în condiţii de<br />
secetă sunt mai puţin afectate.<br />
După cum se ştie, în afară de CAT şi AscPX în neutralizarea peroxidului de<br />
hidrogen sunt implicate 4 peroxidaze, ce utilizează ca substrat compuşii fenolici, precum<br />
guaiacolul [9;12; 13; 16]. Datele obţinute în lucrarea de faţă demonstrează o majorare<br />
semnifi cativă a activităţii GwPX în organele ambilor hibrizi (tab. 2; fi g.1). Totodată,<br />
activitatea totală a GwPX a demonstrat schimbări semnifi cative sub infl uenţa secetei<br />
în funcţie de organ şi genotip. Cele mai mari modifi cări s-au înregistrat în rădăcini<br />
şi frunze, în deosebi de semnifi cative la genotipul sensibil la secetă. Amplitudinea<br />
intensifi cării activităţii GwPX în condiţii de secetă a constituit la cv. P458: în frunze<br />
– 12,42.; în tulpini – 6,02 şi în rădăcini – 71,32 mM· g -1 m.p. În organele plantelor<br />
sensibile s-a înregistrat o activitate GwPX mai mare decât la plantele martor respectiv<br />
cu: 55,43; 19,08 şi 179,08 mM· g -1 m.p. (tab.3). Analiza rezultatelor experimentale<br />
argumentează antrenarea GwPX atât în procesele de protecţie antioxidativă cât şi în<br />
mecanismele de inhibare a creşterii plantelor în condiţii de secetă. S-a depistat existenţa<br />
unor interrelaţii strânse negative între gradul de modifi care a activităţii enzimei şi de<br />
reducere a acumulării biomasei organelor plantelor. Astfel coefi cientul de corelare (r)<br />
a acestor parametri la plantele cv. P458 este: –0,99 - în rădăcini; – 0,89 - în tulpini;<br />
– 0,80 – în frunze. La plantele X5P515 acest coefi cient era de: – 0,77; – 0,72 şi<br />
de – 0,89 respectiv.<br />
Deci, rezultatele au confi rmat ipoteza, că stresul hidric şi oxidativ, condiţionat de<br />
secetă, cauzează perturbări în interrelaţiile funcţionale dintre organe ca consecinţă<br />
a deosebirilor principiale ale gradului de modifi care a parametrilor status-ului apei,<br />
destrucţiilor oxidative şi schimbării activităţii enzimelor antioxidative în organele<br />
plantelor. Deosebit de afectate de impactul secetei, asociată cu temperaturi înalte<br />
şi insolaţie, sunt rădăcinile; tulpinile, însă, reprezintă o zonă cu status hidric relativ<br />
stabil, având, probabil şi o funcţie de protecţie a meristemelor organelor generative.<br />
Un argument suplimentar în favoarea ideii despre dereglarea integrităţii funcţionale<br />
dintre organe, formulată în bază datelor analizate mai sus, serveşte modifi carea valorii<br />
coraportului parametrilor funcţionali dintre organe sub infl uenţa secetei.<br />
Analiza rezultatelor experimentale în aspectul elucidării modifi cărilor interacţiunii<br />
şi relaţiilor dintre organele plantelor expuse stresului hidric a scos în evidenţă caracterul<br />
73
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
diferit al acestora în funcţie de organ şi proprietăţile genotipice ale plantelor. În condiţii<br />
de secetă se micşorează legăturile corelative a status-ului apei în joncţiunile “rădăcini :<br />
tulpini ”şi “rădăcini : frunze” (tab.3).<br />
Tabelul 3. Modificarea coraportului parametrilor funcţionali a organelor plantelor de<br />
Zea mays L în dependenţă de umiditatea solului şi genotip.<br />
Interrelaţia<br />
organelor<br />
CA DAM<br />
optim secetă optim secetă<br />
cv. P458<br />
rădăcină:frunze 1,10 0,94 0,33 0,36<br />
rădăcină:tulpină 0,98 0,82 0,82 0,97<br />
cv. X5P515<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
rădăcină:frunze 1,12 0,92 0,34 0,41<br />
rădăcină:tulpină 0,98 0,77 0,73 0,89<br />
Acţiunea secetei este asociată cu tendinţa de slăbire a integrităţii status-ului apei<br />
în joncţiunea „rădăcini–tulpini” şi „rădăcini-frunze”. Relaţia conţinutului de apă<br />
în interconexiunea „rădăcini-frunze” la cv.P458 în condiţii optime de umiditate are<br />
valoarea 1,1, i-ar în condiţii de secetă scade la 0,94 şi 1,12 – 0,92 respectiv la cv.<br />
X5P515. În deosebi de evidentă este dereglarea relaţiei „rădăcini-frunze” caracterizată<br />
după valorile defi citului de saturaţie în organe. Aprofundarea deosebirilor în joncţiunile<br />
“rădăcini-tulpini” şi “rădăcini-frunze” s-a înregistrat după 7 zile de menţinere a<br />
umidităţii solului la nivelul 30% CTA şi după conţinutul DAM, în deosebi de vădite<br />
la genotipul intolerant la secetă. Coraportul “rădăcini-tulpini” şi “rădăcini-frunze”<br />
caracterizat după acest test se majorează în condiţii de secetă, ceea ce demonstrează<br />
intensifi carea destrucţiilor oxidative şi perturbarea legăturilor dintre aceste organe.<br />
Astfel la genotipul P 458 în condiţii de secetă s-a înregistrat o majorare cu 9,09 la sută a<br />
coraportului DAM în joncţiunea “rădăcini-frunze” şi cu 18,29 % a coraportului acestui<br />
parametru în interconexiunea “rădăcini-tulpini”. La plantele X5P515 aceste valori au<br />
constituit respectiv 20,59 şi 21,92 % comparativ cu plantele martor.<br />
Rezultatele analizei corelaţiei unor parametri funcţionali în joncţiunea „rădăcinătulpină”<br />
şi „rădăcină-frunze” sunt prezentate în tabelul 4.<br />
Datele demonstrează existenţa unei legături liniare strânse pozitive între valorile<br />
indicilor status-ului apei şi oxidării peroxidice a lipidelor în organele plantelor în<br />
condiţii optime de umiditate şi tendinţa de diminuare a acestor interrelaţii în condiţii de<br />
secetă. Conform valorilor obţinute se poate de conchis că în condiţii de secetă variaţia<br />
conţinutului de apă în frunzele plantelor cv. P458 şi X5P515 pe 75 – 90 % respectiv este<br />
dependentă de schimbarea hidratării rădăcinilor, iar conţinutul DAM este determinat pe<br />
94 -98 % de modifi carea acestui indice în rădăcini.<br />
Prin urmare, dereglarea integrităţii funcţionale este cauzată de gradul diferit de<br />
perturbare a activităţii funcţionale a organelor. În situaţii critice de umiditate în plantă<br />
are loc o redistribuire a rezervei de apă între organe: în tulpini şi parţial în frunze statusul<br />
apei în condiţii de insufi cienţă de scurtă durată de apă în sol se menţine la un nivel<br />
relativ mai stabil decât în rădăcini. Pe de o parte, faptul că modifi carea stării funcţionale<br />
a rădăcinilor se răsfrânge instantaneu şi asupra parametrilor funcţionali ai tulpinilor şi<br />
74
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
frunzelor demonstrează existenţa integrităţii funcţionale, efectul transmiterii excitaţiei<br />
dintr-un organ în altul şi posibilitatea de autoreglare a homeostazei apei la nivel de<br />
organism integru.<br />
Pe de altă parte, gradul diferit de afectare a funcţiilor organelor conduce la slăbirea<br />
legăturilor dintre ele şi la dereglarea integrităţii funcţionale.<br />
Tabelul 4. Valoarea coefi cientului de corelaţie a unor parametri funcţionali în<br />
interconexiunea „rădăcină-tulpină” şi „rădăcină-frunze” în funcţie de genotip şi condiţiile<br />
de umiditate.<br />
Interrelaţia<br />
organelor<br />
CA DAM<br />
optim secetă optim secetă<br />
r R 2 r R 2 r R 2 r R 2<br />
cv. P458<br />
rădăcină:frunze 0,92 0,85 0.87 0,75 1,00 1,00 0,97 0,94<br />
rădăcină:tulpină 0,96 0,92 0,75 0,56 1,00 1,00 0,99 0,98<br />
cv. X5P515<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
rădăcină:frunze 0,93 0,86 0,95 0,90 0,93 0,86 0,99 0,98<br />
rădăcină:tulpină 0,80 0,64 0,94 0,88 0,97 0,94 0,98 0,96<br />
Din cele relatate mai sus rezultă, că sistema hidrică a plantei integre reacţionează<br />
ca un continuu, în care schimbările status-ului apei într-un organ inevitabil sunt<br />
recepţionate de alte organe. Acţiunea nefavorabilă a factorilor externi asupra unui organ<br />
induce schimbări în procesele vitale ale tuturor organelor, ceea ce dovedeşte existenţa<br />
legăturilor corelative şi de integrare la nivel de organism.<br />
Schimbarea umidităţii solului provoacă modifi cări profunde nu numai în status-ul<br />
hidric al sistemului radicular, expus în mod direct coliziei, dar şi în tulpini şi frunze.<br />
Şi vice-versa, reacţia organelor asupra cărora factorul de stres nu acţionează nemijlocit<br />
demonstrează existenţa integrităţii funcţionale, efectul transmiterii excitaţiei dintr-un<br />
organ în altul şi posibilitatea de autoreglare a homeostazei apei la nivel de organism<br />
integru.<br />
Cu alte cuvinte, sistema de reglare funcţională a plantelor include nu numai sistemele<br />
de ajustare a proceselor fi ziologice la nivel de organite şi celule, dar şi de coordonare<br />
a acestora la nivel de organism prin reglementarea relaţiilor dintre organe. Analiza<br />
interrelaţiilor schimbării parametrilor status-ului apei, OPL şi activităţii enzimelor<br />
antioxidative în organele plantei în condiţii de secetă la genotipuri cu diferit potenţial<br />
de rezistenţă confi rmă ipoteza conform căreia apa este factorul antrenat în reglarea<br />
activităţii funcţionale a plantei intacte, contribuie la menţinerea relaţiilor coordinative<br />
dintre organe şi îndeplineşte, de rând cu alţi factori, funcţia de integrare la nivel nu<br />
numai celular, dar şi de organism.<br />
Concluzii<br />
1. Sistema hidrică a plantei integre reacţionează ca un continuu, în care schimbările<br />
status-ului apei într-un organ inevitabil sunt recepţionate de alte organe.<br />
2. Gradul diferit de afectare a funcţiilor organelor conduce la slăbirea legăturilor<br />
dintre ele şi la dereglarea integrităţii funcţionale.<br />
75
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
3. La nivel de organism aceasta se manifestă în dereglarea status-ului apei,<br />
legăturilor donator-acceptor de livrare a apei, precum şi în dereglarea coordonării<br />
funcţiilor organelor.<br />
4. Perturbările în interrelaţiile funcţionale sunt o consecinţă a deosebirilor principiale<br />
ale organelor de homeostatare a apei şi gradului diferit de schimbare a activităţii<br />
enzimelor de protecţie antioxidativă.<br />
5. Apa, de rând cu alţi factori, contribuie la menţinerea relaţiilor coordinative dintre<br />
organe şi îndeplineşte funcţia de integrare la nivel celular, de organ şi organism.<br />
Bibliografi e<br />
1. Alloway Brion. Micronutrient defi ciencies around the world: current situation and<br />
outlook. // New Ag International, Murch. 2006. P. 26-41.<br />
2. Aroca R., Irigoyen J. J., Sanchez – Diaz M. Drought enhances maize chilling tolerance.<br />
II Photosynthetic traits and protective mechanisms against oxidative stress. // Physiol. Plant.<br />
2003, V. 117, P. 540 – 549.<br />
3. Barlow E., Munns R., Brady C. Drought responses of apical meristems. // Turner N. C.,<br />
Kramer P. J. eds. Adaptation of plants to water and high temperature stress. 1980 . New York:<br />
John Wiley and Sons. P. 191 – 203.<br />
4. Brimecombe M.J. , De Leij F.A., Lynch J.M. The Effect of Root Exudates on Rhizosphere<br />
Microbial Population . // The Rhizosphere: Biochenystry and Organic Substances at the Soil-<br />
Plant-Interface. Ed. By Pinton R., et al., 2001. Chapter 4. P. 95 – 140.<br />
5. Chance B. şi Machly A. Assay of catalases and peroxidases. // Methods in Enzymology,<br />
S.P. Colowick and N.O. Kaplan (ed). N.Y.: Acad. Press.1955. V. 2. P. 764-775.<br />
6. Foyer C.H., Lelandais M., Kunert K.J.<br />
Photooxidative Stress in Plant. // Physiol. Plant.<br />
1994. 92. P. 696 – 717.<br />
7. Foyer C.H., Lopez-Delgado H., Dat J.F., Scott I.M. Hydrogen peroxide- and glutathione<br />
– assciated mechanisms of acclimatorrystress tolerance and signaling. //Physiol. Plant. 1997.<br />
100. P. 241 – 254.<br />
8. Hernandez M., N. Fernandez – Garcia, P. Dias – Vivancos and E. Olmos. A different role<br />
for hydrogen peroxide and the antioxidativesystem under short and long salt stress in Brassica<br />
oleracea roots //Journal of Experimental Botany. 2010. V. 61. No. 2. P. 521 – 535.<br />
9. Hiraga S., Sasaki K., Ohashi Y., Matsui H.<br />
A large family of class III plant peroxidases.<br />
// Plant and Cell Physiology. 2001. 42. P. 462 -468.<br />
10. Holbrook N.M., Zwienieski M.A. Integration of Long Distance Transport Systems in<br />
Plants: Perspectives and Prospects for Future Research. // Vascular transport in Plants. Elsevier.<br />
2005. P.537-545.<br />
11. Jiang Z., Huang B. Drought and Heat Stress Injury to Two Cool – Season Turfgrasses<br />
in Relation to Antioxidant Metabolism and Lipid Peroxidation. // Crop Science. 2001. V. 41.<br />
P. 436 – 442.<br />
12. Kawano T. Role of the reactive oxygen species-generating peroxidase reaction in plant<br />
defense and growth indiction. // Plant Cell Reports. 2003. 21. P. 829 – 837.<br />
13. Mika A., Marike Johanne Boenisch, David Hopff and Sabine Lüthje.<br />
Membrane –<br />
bound guaiacol peroxidases from maize (Zea mays L.) roots are regulated by methyl jasmonate,<br />
salicylic acid, and pathogen elicitors. // Jornal of Experimental Botany, 2010, Vol. 61, No.3, P.<br />
831-841.<br />
14. Munns R., M.Tester. Mechanisms of Salinity Tolerance. //Annual Review of Plant<br />
Biology 2008, Vol. 59. P. 651-681.<br />
15. Nacano Y., Asada K. Hydrogen Peroxide Is Scavenged by Ascorbate Specifi c Peroxidase<br />
in Spinach Chloroplasts. // Plant Cell Physiol. 1981.V. 22. P. 867-880.<br />
76
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
16. Passardi F., Cosio C., Penel C., Dunand C. Peroxidases have more functions than a<br />
Swiss army knife. // Plant Cell Reports. 2005. 24. P. 255 – 265.<br />
17. Passioura J. The drought environnment: physical, biological and agricultural<br />
perspectives. // Jornal of Experimental Botany. 2007, V. 58, N. 2, P. 113 – 117.<br />
18. Passioura J.B. Environmental plant biology and crop improvement. //Functional Plant<br />
Biology. 2002. V. 29. P. 537 – 546.<br />
19. Scandalios J.G.<br />
Oxygen stress and superoxide dismutases. // Plant Physiol. 1993. V.<br />
101. P. 7-12.<br />
20. Ştefîrţă A., Aluchi N., Vrabie V. Menţinera integrităţii funcţionale – premiză a rezistenţei<br />
plantelor de Zea mays L. la secetă. // Lucrările ştiinţifi ce a Univers. de ştiinţe Agricole şi<br />
Medicină Veterinară „Ion Ionescu de la Brad” Iaşi, România, 2002. 2. 159 MB.<br />
21. Ştefîrţă A., Brînză L. Presiunea hidrostatică şi superoxiddismutaza – inductori ai<br />
reacţiei nespecifi ce a plantelor la acţiunea secetei.// Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei.<br />
Ştiinţele vieţii. 2008a N2 (305), P. 41 – 50.<br />
22. Ştefîrţă Anastasia, Lilia Brînză . Corelaţia activităţii unor enzime antioxidative şi<br />
status-ului apei frunzelor de zea mays l.in condiţii de secetă. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a<br />
Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2008b. N2 (305), P. 41 – 50.<br />
23. Zhongin Lu., Newmann P. Water stress inhibits Hydraulic Conductance and Leaf<br />
Growth in Pice Seedlings but Not the Transport of Water via Mercury Sensitive Water Ghanneles<br />
in the Root. // Plant Physiology. 1999. V. 120, N. 1, P. 143-151.<br />
24. Аксенов С.И. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов. Ижевск,<br />
АНО «ИКИ». 2004. 212 с.<br />
25. Жолкевич В. Н. Транспорт воды в растении и его эндогенная регуляция. М.:<br />
Наука, 2001, 80 с.<br />
26. Ковтун И. И., Гойса Н. И., Митрофанов Б. А. Оптимизация условий<br />
возделывания озимой пшеницы по интенсивной технологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1990.<br />
288с.<br />
27. Кушниренко и др. Методы изучения водного обмена и засухоустойчивость<br />
плодовых растений. Кишинев. 1970. 28 с.<br />
28. Полевой В.В. Внутриклеточные и межклеточные системы регуляции у растений.<br />
// СОЖ. 1997. №9. c. 6-11.<br />
29. Трач В. В., Стороженко В. А. Супероксиддисмутаза как компонент<br />
антиоксидантной системы растений при абиотических стрессовых воздействиях. //<br />
Физиология и биохимия культурных растениях. 2007. Т. 39. №4. c. 291 – 302.<br />
30. Чевари С., Чаба И., Секей И. Роль супероксиддисмутазы в окислительных<br />
процессах клетки и метод определения её в биологических материалах // Лабораторное<br />
дело. 1985. № 11. c. 578-681.<br />
31. Чиркова Т.В. Клеточные мембраны и устойчивость растений к стрессовым<br />
воздействиям // Соросовский образовательный журнал 1997. №9. с.12 -17.<br />
32. Шматько И. Г., Жук О. И. Кинетика митозов в апексе побега пшеницы после<br />
действия водного стресса // Физиология и биохимия культурных растений, 1992. Т 24.<br />
№6. с. 564-568.<br />
33. Шматько И. Г., Григорюк И. Г., Шведова О. Е. Устойчивость растений к водному<br />
и температурному стрессам. Киев: Наукова думка, 1989. 222 с.<br />
77
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
КОНТРОЛЬ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ И ПРОДУКЦИОННОГО<br />
ПРОЦЕССА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ТОМАТОВ<br />
В.Ф. Ботнарь<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
Институт генетики и физиологии растений Академии Наук Молдовы<br />
Rezumat<br />
Un rol deosebit în aprovizionarea plantelor cu apă revine depunerilor atmosferice,<br />
ponderea cărora în lipsa irigaţiei a constituit 83%. Coefi cientul de utilizare a apei variază<br />
într-un diapazon larg şi depinde de particularităţile biologice ale soiurilor, condiţiile<br />
climatice, rezervele de umiditate, cantitatea de apă administrată în procesul de irigare şi<br />
capacitatea de infi ltrare a solului. Pentru obţinerea unei tone de fructe marfă de tomate în<br />
condiţii fără irigare s-au consumat 86 m 3 de apă. Majorarea nivelului de aprovizionare cu<br />
apă de la 70 la 80% din umiditatea efectivă a câmpului a sporit consumul de apă cu 30-40<br />
m 3 /t de producţie, reducând efi cacitatea apei la irigare. Simularea virtuală reprezintă un<br />
mod avantajos de cercetare, înlesneşte procesarea rezultatelor factologice, cunoştinţelor<br />
acumulate şi utilizarea acestora în sintetizarea măsurilor agrotehnice.<br />
Cuvinte cheie: sol – umiditate – irigare – plantă – tomate – condiţii climatice<br />
Depus la redacţie 17 septembrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Botnari Vasile, Institutul de Genetică şi Fiziologie<br />
a Plantelor al Academie de Ştiinţe a Moldovei, str. Pădurii, 20, MD-2002 Chişinău,<br />
Republica Moldova, e-mail: asm_igfp@yahoo.com, vasilebotnari@yahoo.com,<br />
tel. (+373 22) 770447<br />
Введение<br />
Источником развития аграрной науки служит непрерывное взаимодействие<br />
между экспериментом и гипотезами, наблюдениями и теорией, неизменно сопровождающееся<br />
ростом точности, обобщенностью и глубиной научных выводов.<br />
Используя достижения физики, математики, химии, молекулярной биологии,<br />
физиологии и биохимии растений, мы можем по-новому, на качественно<br />
более высоком уровне, анализировать современное состояние дел в разработке<br />
агротехнологии, а также определить основные направления научного поиска<br />
с целью совершенствования наших знаний и их использования для решения<br />
прикладных задач. Особое место в этом направлении принадлежит математическому<br />
моделированию продукционного процесса в посевах сельскохозяйственных<br />
культур, способного интегрировать накопленные в различных отраслях<br />
науки знания для выработки и поддержки агротехнологических решений<br />
[13, 14, 16, 17, 18]. Обоснованное применение результатов экспериментальных<br />
исследований для идентификации параметров моделей представляет такой же<br />
исследовательский процесс, как и полевой эксперимент или разработка модели.<br />
Практика показывает, что для надежной идентификации модели продукционного<br />
процесса растений (ППР) необходимо затратить значительно больше труда,<br />
чем на разработку самой модели. Иногда для полной идентификации моделей с<br />
целью получения дополнительных данных, как было и в наших исследованиях,<br />
необходимо провести специальные опыты. Принципы и методы, используемые<br />
при идентификации модели формирования урожаев сельскохозяйственных культур,<br />
изложены в работах [2, 3, 13, 14, 16].<br />
78
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
Количество моделей ППР, фигурирующих в настоящее время в сфере<br />
исследования, велико и продолжает расти, К тому же разные группы<br />
исследователей, описывая один и тот же процесс, преследуя при этом одни и те<br />
же цели, применяют разные методы. Экзогенные коэффициенты, фигурирующие<br />
в одних моделях, даже если они имеют одну и ту же содержательную<br />
формулировку, часто являются разными величинами, определяемыми своим<br />
набором факторов, что в значительной степени затрудняет их применение в других<br />
моделях. В существующих моделях ППР нелегко разобраться. Использование<br />
модели вне коллективов, их разработчиков, довольно проблематично, иногда<br />
легче разработать новую модель, чем приспособить уже разработанную [14],<br />
даже если она частично идентифицирована. Учитывая, что овощные культуры<br />
возделываются, в основном, в условиях орошения, мы считаем, что для контроля<br />
и управления водным режимом почвы и процессами формирования урожая<br />
целесообразно разработать единую методологию моделирования и базовую<br />
модель с последующей ее адаптацией, идентификацией и верификацией с учетом<br />
биологических и технологических особенностей овощных культур.<br />
Материалы и методы<br />
В основу исследований положено комплексное обобщение технологических<br />
и биолого-агрометеорологических экспериментов, проведенных на культуре<br />
безрассадных томатов. Опыты проводились в юго-восточной зоне Республики<br />
Молдова. Определение норм и сроков полива проводили на основании данных<br />
термоcтатно-весового метода путем взятия образцов почвенных компартментов<br />
через 10 см. В последующем накопленный нами фактологический материал был<br />
использован для создания банка данных влажности почвы и идентификации<br />
параметров модели. Гидрологические константы опытного участка изложены в<br />
предыдущей работе [11], количество выпавших осадков учитывали дождемером<br />
Третьякова, а нетто оросительной воды - по поливным нормам.<br />
Идентификация параметров имитационной модели и возможности управления<br />
водным режимом и процессами роста растений осуществлены на основании<br />
данных многофакторных полевых опытов. Для идентификации блока влажности<br />
применен ряд констант, независящих от вида культуры и географического<br />
местоположения. Часть из них заимствована из литературных источников, другая<br />
- получена в процессе обработки данных полевых опытов, которые изложены<br />
нами в предыдущих сообщениях [7, 8, 9, 10, 11].<br />
Результаты и обсуждениe<br />
Среди показателей влагопереноса в системе «почва-растение-атмосфера»<br />
(ПРА) особый интерес вызывает режим влажности почвы, представляющий собой<br />
совокупность всех количественных и качественных изменений составляющих<br />
водного баланса в пространстве и времени [19].<br />
На участке без орошения влажность почвы во многом определялась<br />
погодными условиями и варьировала в довольно широких пределах - от полного<br />
насыщения до значений, близких к влажности завядания, тогда как на участках<br />
с предполивными режимами 70 и 80% от наименьшей влагоемкости (НВ)<br />
влажность почвы не опускалась ниже заданных пределов. В начальные фазы<br />
79
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
развития растений томатов запасы влаги в почве определялись, главным образом,<br />
количеством осадков, выпавших в осенне-зимний и весенний периоды, которые<br />
в условиях Молдовы составляют более трети их годового количества. Хотя, как<br />
отмечают другие авторы [1, 6], и в холодное время года из почвы на испарение<br />
расходуется 40-50 мм воды.<br />
По многолетним данным, в условиях Республики Молдова на начало вегетации<br />
безрассадных томатов и других овощных культур запасы продуктивной влаги в<br />
метровом слое обыкновенного чернозема составляют 140-180 мм или 90-97% от<br />
НВ (обеспеченность 70-80%). Вместе с тем, в отдельные годы запасы влаги в<br />
верхнем слое почвы недостаточны для получения дружных и жизнеспособных<br />
всходов. По этой причине посев томатов в открытый грунт рекомендуем<br />
проводить как можно раньше, при первой же возможности выхода в поле (первая<br />
декада апреля), несмотря на то, что в это время, как правило, температура почвы<br />
достигает всего лишь 4-6 0 С, что далеко от биологического минимума (12,5 0 С),<br />
необходимого для прорастания семян.<br />
В проведенных нами полевых опытах на момент посева безрассадных томатов<br />
влажность почвы в верхнем слое складывалась по-разному в зависимости от<br />
количества выпавших осадков и условий года. Характерной особенностью<br />
динамики влажности почвы при возделывании томатов в безрассадной культуре<br />
явилось то, что до фазы массового плодообразования во все годы исследования<br />
она не опускалась ниже 80% от НВ в слое 0-50 см. В связи с этим первый полив<br />
проводили не зависимо от условий года на 26-28 день после появления всходов.<br />
Начало проведения поливов и межполивные периоды определялись в основном<br />
режимом орошения, количеством и сроком выпадения осадков. На участке с<br />
предполивной влажностью 70% от НВ первый полив проводили в зависимости<br />
от условий года на 2-3 недели позже, чем на участке с предполивной влажностью<br />
80% от НВ. Для поддержания предполивной влажности в 0-50 см слое почвы<br />
на уровне 70% от НВ в зависимости от климатических условий в разные годы<br />
проводили от двух до трех поливов нормой 40-45 мм/га, а на уровне 80% от НВ - 4-5<br />
поливов нормой 35-38 мм. По средним за годы исследований данным, суммарное<br />
водопотребление на участке с поливным режимом 70% от НВ составило 366 мм,<br />
а на режиме 80% от НВ - 435 мм, что соответственно в 1,2 и 1,4 раза больше,<br />
чем на участке без орошения. Решающая роль в обеспечении растений влагой<br />
принадлежит осадкам, доля которых составила 83% на участке без орошения и<br />
60% на участке с предполивным режимом 80% от НВ (таблица 1).<br />
В результате анализа и обобщения фактологического материала было установлено,<br />
что режим влажности почвы в значительной степени связан с составляющими<br />
теплового баланса [8, 9], а именно, запасы влаги (W) в почве находятся<br />
в прямой зависимости от затрат тепла на испарение (LE). Корреляционная связь<br />
между этими показателями апроксимируется уравнениями:<br />
W = 64,6+5,89 LE (1)<br />
W = 128,9 - 12,8 р + (2)<br />
80
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Таблица 1. Водопотребление безрассадных томатов в зависимости от уровня<br />
водообеспеченности.<br />
Режим<br />
орошения<br />
Сумма<br />
осадков,<br />
мм<br />
Оросительная<br />
норма,<br />
мм<br />
Водопотребление,<br />
мм<br />
суммарное<br />
среднесуточное<br />
Составляющие<br />
суммарного<br />
водопотребления, %<br />
осадки<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
поливная<br />
вода<br />
почвенная<br />
влага<br />
% мм<br />
Коэфициентводо-<br />
потребления,<br />
м 3 /т<br />
Без орошения 262 0 316 2,2 83 0 17 54 86<br />
70% от НВ 262 86 366 2,6 72 23 5 18 47<br />
80% от НВ 262 178 434 3,0 60 41 -1 -4 56<br />
Основная часть водного баланса - суммарное испарение (Е) существенно<br />
изменялось под влиянием погодных условий и носило вполне закономерный<br />
характер по периодам роста и развития растений. В начале вегетации, когда<br />
растения имели небольшую листовую поверхность, а основная часть поверхности<br />
почвы была оголена, интенсивность испарения была относительно невысокая -<br />
1,6-2,5 мм/сут. По мере увеличения площади листовой поверхности и высоты<br />
растений, а также возрастания температуры воздуха, интенсивность данного<br />
показателя возрастала. Во время цветения томатов суммарное испарение<br />
достигало 3,2 мм/ сут., а плодообразования - 3,6 мм/сут. В период созревания<br />
плодов интенсивность испарения уменьшалась на 1,1-1,6 мм/сут. Влияние<br />
метеорологических факторов на интенсивность испарения в посевах томатов<br />
приведено в таблице 2.<br />
В начале вегетации томатов на орошаемом участке динамика суммарного<br />
испарения во многом сходна с таковой на неорошаемом. Наиболее существенная<br />
разница этого показателя установлена в фазе интенсивного формирования<br />
плодов. В этот период на участке с предполивным режимом влажности 80% от НВ<br />
величина Е возрастала до 4,6-5,2 мм/сут., тогда как в начале и в конце вегетации<br />
разница между величинами суммарного испарения орошаемого и неорошаемого<br />
участков не превышала 0,3-0,4 мм/сут.<br />
В среднем за период вегетации томатов, возделываемых безрассадным<br />
способом, суммарное испарение на орошаемом участке (80% от НВ) было на 0,5<br />
мм/сут. выше в сравнении с неорошаемым. С экологической и экономической<br />
точек зрения особый интерес представляет оценка эффективности использования<br />
воды растениями, рациональность использования которой определяют с помощью<br />
коэффициента суммарного испарения к величине урожая (Y):<br />
Коэффициент водопотребления (К В ) колеблется в широких пределах и зависит<br />
от биологических особенностей отдельных сортов и условий года, запасов<br />
влаги в почве, количества оросительной воды и величины инфильтрации [20].<br />
(3)<br />
81
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Согласно нашим исследованиям, на формирование одной тонны стандартных<br />
плодов томата на участке без орошения расходовалось 86 м 3 , тогда как на режиме<br />
с предполивной влажностью 70% от НВ - 47 м 3 воды (таблица 1).<br />
Таблица 2. Зависимость суммарного испарения поля томатов от суммы<br />
температур, фотосинтетически активной радиации (ФАР), дефицитов влажности<br />
воздуха.<br />
Уравнение<br />
регрессии<br />
Корреляционное<br />
отношение<br />
Ошибка<br />
уравнения,%<br />
Пределы<br />
Применения<br />
уравнений<br />
у=-834,9+2,66х - 0,7х 1 0,99 8-10 1240-5600 м 3 /га<br />
у=-1806,6+3,94х 2 +5,26х 1 0,95 8-12 900-5500 м 3 /га<br />
у=-1220,8+4,5х 3 +4,7х 1 0,99 6-8 1500-4320м 3 /га<br />
у=2,34х - 820,7 0,99 6-7 1900-5230м 3 /га<br />
у=4,75х 1 - 469,4 0,95 4-6 1430-1900м 3 /га<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
Пределы изменения<br />
независимых перемен<br />
Сумма температур -<br />
900-2130 0 С<br />
Сумма дефицитов -<br />
440-1220 мб<br />
Сумма ФАР - 190-270<br />
млн.кКал/га<br />
Сумма дефицитов -<br />
433-1213 мб<br />
Сумма ФАР - 60-235<br />
млн.кКал/га<br />
Сумма дефицитов -<br />
390-1213 мб<br />
Сумма темпера<br />
тур 990-2200 0 С<br />
Сумма дефицитов -<br />
500-1200 мб<br />
Примечание: у - суммарное испарение, м 3 /га; х - сумма температур, 0 С;<br />
х 1 - сумма дефицитов влажности воздуха, мб; х 2 - сумма ФАР, млн.кКал/га;<br />
х 3 - сумма поглощенной посевами ФАР, млн.кКал/га.<br />
Повышение уровня водообеспеченности с 70 до 80% от НВ увеличивало водопотребление<br />
на 30-40 м 3 на тонну продукции, тем самым снижало эффективность<br />
использования оросительной воды. Сопоставление фактических данных полевых<br />
опытов и численных экспериментов, проведенных с помощью моделей, показало,<br />
что имитационная модель адекватно реагирует на поступление влаги в<br />
почву за счет атмосферных осадков и вегетационных поливов, достоверно отражает<br />
динамику изменений запасов влаги в расчетном слое почвы. Погрешность<br />
рассчитываемых влагозапасов в условиях орошения не превышает 2-3% в период<br />
появления всходов, 3-6% - цветения и 7-12% в период формирования и созревания<br />
плодов. Без применения орошения отклонения расчетных параметров от<br />
экспериментальных были более существенны и составили 12-19% (рис.1).<br />
Идентификация биологических параметров модели осуществлена на<br />
основании данных фенологических наблюдений и биометрических измерений<br />
в посевах томата. Результаты наблюдений за динамикой развития томата в<br />
зависимости от уровня водообеспеченности приведены в таблице 3.<br />
Установлено, что в начальные фазы развития растений томата листовая<br />
поверхность растет экспоненциально, по мере роста и ветвления главного стебля<br />
82
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
одновременно увеличивается и число листьев и их размеры. В фазе 4-5-ти<br />
листьев она составила 0,7 м 2 /м 2 , 7-ми – 1,6, а в начале плодообразования – 2,4<br />
м 2 /м 2 . Максимальное значение листового индекса (5,8 м 2 /м 2 ) отмечено в период<br />
формирования плодов.<br />
Таблица 3. Наступление фаз развития растений томатов, возделываемых<br />
безрассадным способом, в зависимости от уровня водообеспеченности<br />
Фаза развития Без орошения 70% от НВ 80% от НВ<br />
Посев 19.04 19.04 19.04 19.04 19.04 19.04<br />
Всходы 9.05 14.05 9.05 14.05 9.05 14.05<br />
4-3 листьев (рассады) 20.05 22.05 20.05 27.05 20.05 27.05<br />
7-8 листьев (бутонизации) 30.05 6.06 30.05 6.06 29.05 4.06<br />
Цветение 6.06 17.06 6.06 17.06 8.06 20.06<br />
Плодообразование 19.06 21.07 23.06 27.07 23.06 30.07<br />
Созревание 2.08 24.08 6.08 28.08 18.08 5.09<br />
Примечание: 1 - начало фазы (25%); 2 – массовое наступление фазы (75%).<br />
В дальнейшем, в результате старения листьев различных ярусов, начиная с<br />
основания, наблюдается постепенное уменьшение ассимиляционной поверхности<br />
и фотосинтетической активности. Динамика развития которого, рассчитанная с<br />
помощью модели, показана на рисунке 2.<br />
Поливы оказывают существенное влияние на процесс фотосинтеза. У растений<br />
томатов в этом отношении наблюдается следующая закономерность: если перед<br />
поливом влажность почвы опускается ниже допустимого уровня (то есть ниже<br />
70% от НВ), то в этом случае поливы способствуют повышению активности<br />
фотосинтеза и ее нарастанию на протяжении 3-4 дней. Проведение поливов<br />
при более высоких показателях влажности в отдельных случаях вызывает даже<br />
некоторое снижение интенсивности фотосинтеза.<br />
Значения продуктивности транспирации в течение 2-3 дней после полива,<br />
как правило, бывают более низкими, чем до полива, то есть, в эти дни растения<br />
менее эффективно используют воду. Вот почему при разработке режимов<br />
орошения необходимо стремиться к снижению числа поливов, так как это<br />
полезно не только с точки зрения экономного использования поливной воды, но и<br />
для самих растений.<br />
Более того частые поливы небольшими нормами из-за увлажнения верхнего<br />
слоя почвы вызывают поверхностное развитие корневой системы, тогда как<br />
увеличение норм поливов и интервалов между ними приводит к увлажнению<br />
и накоплению водных запасов в более глубоких слоях почвы, что способствует<br />
проникновению корней вглубь по почвенному профилю. Известно, что растение<br />
с глубокой корневой системой значительно легче переносит неблагоприятные<br />
климатические условия и формирует хороший урожай даже при умеренном<br />
дефиците почвенной влаги.<br />
Процесс накопления сухой массы характеризует не только рост и развитие<br />
растений в течение вегетации, но и направление ”свежих“ и перераспределение<br />
”старых“ ассимиляторов между органами растений. Такая информация<br />
83
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
необходима, прежде всего, для идентификации ростовых функций, которую<br />
целесообразно осуществить в два этапа.<br />
Рис. 1. Динамика влажности почвы (в слое 0,5 м) в зависимости от уровня<br />
водообеспеченности безрассадного томата. 1 - без полива, 2 - предполивная<br />
влажность 70% от НВ, 3 - предполивная влажность 80% от НВ; * - расчетные<br />
значения влажности.<br />
Рис. 2. Динамика роста<br />
листьев и углубления<br />
корневой системы<br />
безрассадного томата.<br />
На первом этапе значения функций определяют непосредственно по<br />
экспериментальным данным, а на втором - их уточняют путем проведения<br />
численных экспериментов с помощью имитационной динамической модели<br />
ППР. Для этого рассчитываются функции роста для соответствующих значений<br />
сумм эффективных температур (W i ). Последние являются аргументом функции<br />
и выступают в виде биологического времени.<br />
CO i = CO i-1 +(T-T 0 ) если T i > T 0 иначе W i = W i-1<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
где Т - среднесуточная температура воздуха; Т 0 - биологический ноль культуры,<br />
84
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
равный для томатов соответственно 12,5 0 С в момент появления всходов и 15 0 С в<br />
остальной период.<br />
Следует отметить, что такой подход позволяет интерпретировать эмпирически<br />
ростовые функции, если учитывать при этом механизмы саморегуляции растений<br />
в посеве. Так, например, если предположить, что в начальные фазы развития<br />
растений ассимиляты распределяются по органам томата в соответствии<br />
с принципом максимальной продуктивности [4, 5], то есть таким образом,<br />
чтобы обеспечить максимальную скорость прироста общей массы растений. В<br />
репродуктивный период растения стремятся максимизировать массу плодов, пока<br />
не начинается снижение фотосинтеза вследствие старения листовых пластинок.<br />
Во время созревания плодов механизм распределения ассимиляторов между<br />
органами растения направлен на формирование урожая за счет поддержания<br />
жизнеспособности органов растений.<br />
В начале вегетации продукты фотосинтеза распределяются между листьями<br />
и корнями, что приводит к увеличению фотосинтетического потенциала посева.<br />
После того, как листовая поверхность достигает “оптимальных” размеров,<br />
ее дальнейшее увеличение приводит к снижению продуктивности посева изза<br />
ухудшения условий освещения и произрастания в результате возрастания<br />
конкуренции растений. Часть органического вещества направляется в листья<br />
и корни для поддержания их необходимых значений вследствие отмирания, а<br />
оставшаяся часть поступает в стебель. Причем, с одной стороны, рост стебля<br />
позволяет несколько уменьшить затенение в посеве, а с другой, стебли служат<br />
своего рода главным местом “утилизации” продуктов фотосинтеза, которые<br />
не могут быть использованы на рост листьев, корней и плодов. Учитывая,<br />
что у рода Lycopersicon esculentum Mill. имеются сорта с детерминантным,<br />
полудетерминантным и индетерминантным ростом такое распределение<br />
ассимилятов позволяет заключить, что, хотя рост стебля генетически обусловлен,<br />
интенсивность его роста определяется “избытком” структурной биомассы,<br />
образуемой в процессе фотосинтеза.<br />
Следовательно, для поддержания присущего данному виду или сорту<br />
соотношения органов, растения, как саморегулирующиеся системы, должны<br />
обладать регуляторным механизмом, контролирующим распределение первичных<br />
продуктов фотосинтеза между корневой системой и надземной частью органами в<br />
соответствии со степенью напряженности функционирования и роста отдельных<br />
органов [15]. Причем, как отмечено в научной литературе [21], саморегуляция<br />
роста растений охватывает все уровни организации растений - от клеточного до<br />
организменного, которой присуще увеличение относительного веса того органа,<br />
метаболиты которого находятся в минимуме. Таким образом, генетически<br />
заложенный в растениях механизм распределения органического вещества как<br />
бы контролирует и оптимизирует архитектонику растений на протяжении всего<br />
периода вегетации [12].<br />
Из вышеизложенного следует, что для имитирования формирования урожая<br />
все процессы распределения ассимилятов в растениях необходимо построить<br />
на основе двух принципов: стратегического регулирования, связанного с<br />
генетически обусловленным процессом морфогенеза, и оперативно тактического<br />
85
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
регулирования, выражающего зависимость параметров ростового блока от<br />
условий возделывания.<br />
Несмотря на то, что ростовые функции, как и другие показатели, во многом<br />
определяются условиями возделывания, их характер, в первую очередь,<br />
определяется генетическими особенностями культуры и сорта. При этом<br />
заметим, что речь идет о консервативном характере лишь формы кривых, тогда<br />
как их взаимное расположение всецело зависит от силы действия того или иного<br />
фактора на рост растения и величину урожая. Это обстоятельство причиняет<br />
известные неудобства, так как во многих случаях для их уточнения необходимо<br />
закладывать специальные дорогостоящие опыты. В наших исследованиях,<br />
несмотря на то, что было много сортов, физически нам не удалось фиксировать с<br />
требуемой точностью наступление фаз по каждому из них в отдельности, поэтому<br />
в банке данных фенологических наблюдений развития растений томата отмечены<br />
даты прохождения фаз только для сорта Факел. Учет сортовых особенностей в<br />
наступлении фаз развития мы предлагаем реализовать в имитационных моделях<br />
ППР с помощью эмпирических коэффициентов, выведенных на основании<br />
данных о среднемноголетней длине вегетационного периода сорта. Такие<br />
сведения приводятся при описании районированных и перспективных сортов<br />
овощных культур.<br />
По нашему мнению, как уже было отмечено [7], в получении достаточно<br />
надежных параметров биологического блока обеспечивает использование<br />
материалов наблюдений не менее, чем за два контрастных года по агрометеорологическим<br />
условиям. В таблице 4 приведены значения ростовых функций томата<br />
в безрассадной культуре, вычисленные непосредственно по экспериментальным<br />
данным.<br />
Таблица 4. Значение ростовых функций основных фаз томатов, возделываемых<br />
безрассадным способом.<br />
Фазы развития<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
Ll 0,57 0,58 0,60 0,46 0,28 0,14 0,06 0,01<br />
Ls 0,04 0,10 0,13 0,34 0,43 0,23 0,08 0,02<br />
Lf 0,0 0,0 0,0 0,0 0,14 0,54 0,82 0,97<br />
Lr 0,39 0,32 0,27 0,20 0,16 0,09 0,04 0,0<br />
Примечание: Ll – листья; Ls – стебли; Lf – плоды; Lr- корни.<br />
Графическое изображение ростовых функций показано на рисунке 3. Несмотря<br />
на то, что ростовые функции, как и другие показатели в некоторой степени<br />
зависит от условий возделывания, их характер, в первую очередь, определяется<br />
генетическими особенностями сорта.<br />
Высокая адекватность имитационной модели ППР в широком диапазоне<br />
изменчивости климатических и агротехнических факторов (без орошения,<br />
86
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
проведение поливов при 70 и 80% от НВ) позволяет примененять ее для<br />
программирования на вероятностной основе возможных уровней урожайности<br />
овощных культур для разных по обеспеченности агроклиматическими ресурсами<br />
годы и производственных ситуаций. Результаты применения данной модели для<br />
проведения численных экспериментов, позволяющих имитировать процессы<br />
формирования урожая, нами приведены в опубликованной раннее работе [7].<br />
Рассмотренная система оценок и численные эксперименты, моделирующие<br />
влияние на урожай отдельных переменных состояния агроэкосистемы,<br />
показывает принципиально новый подход дальнейшего развития методов<br />
агрометеорологического и научного обеспечения сельскохозяйственного<br />
производства.<br />
Рис. 3. Ростовые функции<br />
растений томата. Ll – листья; Ls –<br />
стебли; Lf – плоды; Lr- корни<br />
Использование математических моделей и вычислительной техники, таким<br />
образом, позволяет осуществлять помимо дифференцированного количественного<br />
учета агрометеорологических и технологических условий формирования урожая,<br />
и решение задач планирования обоснованных уровней урожайности овощных<br />
культур и принятия оптимальных решений для управления процессами их<br />
возделывания.<br />
Заключение<br />
1. Решающая роль в обеспечении растений влагой принадлежит осадкам,<br />
доля которых составила 83% на участке без орошения и 60% на участке с<br />
предполивным режимом 80% от НВ. Суммарное водопотребление при поливных<br />
режимах 70% и 80% от наименьшей влагоемкости, соответственно, в 1,2 и 1,4<br />
раза больше, чем на участке без орошения.<br />
2. Коэффициент водопотребления колеблется в широких пределах и зависит<br />
от биологических особенностей отдельных сортов и условий года, запасов<br />
влаги в почве, количества оросительной воды и величины инфильтрации. На<br />
формирование одной тонны стандартных плодов томата на участке без орошения<br />
расходовалось 86 м 3 . Повышение уровня водообеспеченности с 70 до 80% от<br />
НВ увеличивало водопотребление на 30-40 м 3 на тонну продукции, тем самым<br />
снижало эффективность использования оросительной воды.<br />
3. Моделирование - наиболее экономичный путь исследований и, вероятно,<br />
наиболее правильный в нынешних условиях, когда в полевых опытах затруднено<br />
соблюдение всего комплекса планируемых агротехнических мероприятий,<br />
обеспечивающих получение необходимой и достоверной информации в<br />
сложных и многофакторных экспериментах. Модели способствуют обобщению<br />
уже накопленных знаний и их применению для выработки агротехнологических<br />
решений.<br />
87
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
1.<br />
Библиография<br />
Алпатьев А.М. Влагообороты в природе и их преобразование. Л.: Гидрометеоиздат,<br />
1969. 286 с.<br />
2. Бойко А.П., Сиротенко О.Д. Расчет суточной динамики процессов энергои<br />
массообмена системы “почва-растение-атмосфера” при иссушении почвы<br />
// Тр. ВНИИСХМ, 1986, вып.21. С. 33-47.<br />
3. Будаговский А.И. Методы оценки параметров моделей испарения почвенных вод<br />
// Водные ресурсы, 1986, №6. С. 3-15.<br />
4. Будаговский А.И., Ничипорович А.А., Росс Ю.К. Количественная теория<br />
фотосинтеза и ее использование для решения научных и прикладных задач физической<br />
географии // Изв. АН СССР, сер. геог., 1964, №6. С. 13-27.<br />
5. Будаговский А.И., Росс Ю.К. Основы количественной теории фотосинтетической<br />
деятельности посевов // Фотосинтезирующие системы высокой продуктивности.<br />
М.: Наука, 1966. С. 51-58.<br />
6. Будыко М.И. Испарение в естественных условиях. Л.: Гидрометеоиздат,<br />
1948. 186 с.<br />
7. Ботнарь В.Ф. Программирование урожаев и управление водным режимом при<br />
возделывании овощных культур.// Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei, Ştiinţele<br />
Vieţii, 2010, nr.3 (312), p.70-80.<br />
8. Ботнарь В. Ф. Планирование урожаев овощных культур // Рекомендации.<br />
Кишинэу, 2000, 40 с.<br />
9. Ботнарь В.Ф. Характеристика теплового режима в системе «почва-растениеатмосфера»<br />
при возделывании томатов в открытом грунте // Buletinul Academiei de Ştiinţe<br />
a Moldovei, Ştiinţele Vieţii, 2011, nr.2 (314), p.80-89<br />
10. Ботнарь В.Ф. Характеристика радиационного режима при возделывании томатов<br />
в открытом грунте // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei, Ştiinţele Vieţii, 2011, nr.3<br />
(315), p.79-86<br />
11. Ботнарь В.Ф. Влияние орошения на влажность воздуха и моделирование водного<br />
режима при возделывании томатов. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei, Ştiinţele<br />
Vieţii, 2012, nr.1 (316), p.92-104<br />
12. Жученко А.А. Экологическая генетика. Кишинев: Штиинца, 1980. 588 с.<br />
13. Кулик В.Л. Прикладные расчеты на ЭВМ влагопереноса в зоне аэрации. М.:<br />
Недра, 1979. 161 с.<br />
14. Математическое моделирование. Процессы в сложных экономических и<br />
экологических системах. М.: Наука, 1986. 293 с. 143.<br />
15. Обручева Н.В., Ковалев А.Г. О физиологической интерпретации сигмоидных<br />
кривых органов растений //Физиология растений, 1979, т.26, вып. 5. С. 1029-1043. 165.<br />
16. Полуэктов Р.А. Динамические модели агроэкосистемы. Л.: Гидрометеоиздат,<br />
1991. 312 с. 188.<br />
17. Полуэктов Р.А., Жуковский Е.Е.<br />
Имитационное моделирование агроэкосистемы<br />
и ее информационная база //Проблемы экологического мониторинга и моделирования<br />
экосистем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980, т.3. С.65-73. 190.<br />
18. Сиротенко О.Д., Абашина Е.В.<br />
Об использовании динамических моделей для<br />
решения задач программирования урожая // Тр. ВНИИСХМ, 1986, вып.21, С. 66-75. 223.<br />
19. Судницын И.И. Движение почвенной влаги водопотребление растений. М.:МГУ,<br />
1979. 253 с. 237.<br />
20. Федюшина Д.П. Показатели увлажнения вегетационного периода и их влияние<br />
на формирование урожая гороха // Тр. Каз. НИИГМИ, 1971, вып.40. С80-96. 257.<br />
21. Физиология сельскохозяйственных растений / Под ред. Б.А. Рубина. М.:МГУ, 1967.<br />
353 с. 259.<br />
88
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
MANIFESTAREA CREŞTERII RELATIVE A RĂDĂCINILOR ŞI<br />
TERMOTOLERANŢA GRÂULUI (TRITICUM AESTIVUM L.) SUB<br />
INFLUENŢA ŞOCULUI TERMIC<br />
Dascaliuc A., Cicalova V., Ralea T.<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
Institutul de Genetică şi Fiziologie a Plantelor al Academiei de Ştiinţe a Moldovei<br />
Rezumat<br />
A fost determinată creşterea relativă a rădăcinilor plantulelor de grâu după aplicarea<br />
diferitor doze ale şocului termic ( ŞT) îndată după iniţierea germinaţiei seminţelor. În<br />
baza parametrilor de creştere, dozele ŞT au fost divizate în patru zone diferite. Aceste<br />
zone corespund specifi cului reacţiei de inhibare şi restabilire a creşterii în perioada după<br />
aplicarea ŞT. Reacţia de suprimare a creşterii rădăcinilor poate fi caracterizată cantitativ<br />
prin energia de activare (A) conform ecuaţiei lui Arrhenius. Valorile A sporesc în mod<br />
specifi c odată cu creşterea temperaturii ŞT. Determinarea dinamicii creşterii relative<br />
a rădăcinilor după aplicarea ŞT cu doze critice reprezintă un interes deosebit, datorită<br />
faptului că distribuţia valorilor creşterii relative corelează cu termotoleranţa genotipului.<br />
Parametrii dozelor critice, necesari pentru aprecierea termotoleranţei genotipurilor<br />
de grâu, pot fi apreciaţi doar după analiza reacţiei plantulelor la aplicarea dozelor ŞT<br />
determinate atât de temperatură (factorul intensiv), cât şi de durata expoziţiei (factorul<br />
extensiv).<br />
Cuvinte cheie: grâu hexaploid – soiuri - creşterea relativă - şocul termic - energia de<br />
activare - termotoleranţa.<br />
Depus la redacţie 29 octombrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Dascaliuc Alexandru, Institutul de Genetică şi Fiziologie<br />
a Plantelor al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. pădurii, 20, MD-2002 Chişinău,<br />
Republica Moldova, e-mail:dascaliuca@yahoo.com, tel. (+373 22)53-01-77.<br />
Introducere<br />
În ultimii ani, ca urmare a tendinţei de încălzire globală a climei [6], se manifestă o<br />
atenţie deosebită rezistenţei plantelor faţă de temperaturi ridicate. Evaluarea corectă a<br />
rezistenţei termice a plantelor este deosebit de importantă în agricultură. De cunoaşterea<br />
nivelului ei depinde utilizarea raţională a soiurilor şi hibrizilor, precum şi optimizarea<br />
metodelor de selectare a unor soiuri noi. În prezent, există mai multe metode de evaluare<br />
accelerată a rezistenţei plantelor la temperaturi ridicate. Acestea se bazează pe diverse<br />
metode biofi zice [15], fi ziologice [1, 6, 12,13] şi biochimice [7, 12, 14] de apreciere<br />
a stării plantelor după expunerea lor la doze variate ale şocului termic (ŞT). Cu toate<br />
acestea, mai multe probleme rămân nesoluţionate din cauza complexităţii proceselor<br />
implicate. Rezistenţa plantelor faţă de stresul termic depinde de procese care au loc la<br />
diferite niveluri de organizare [6, 10,11], etape ale ontogenezei [3, 10] plantelor, precum<br />
şi de caracteristicile fi zice ale factorului de stres [8, 10, 12]. De exemplu, infl uenţa<br />
temperaturilor ridicate este specifi c determinată de valoarea temperaturii (factorul de<br />
intensitate) şi durata expoziţiei (factorul extensiv). Supravieţuirea plantelor în condiţii<br />
de arşiţă depinde de rezistenţa iniţială ( rezistenţa de bază), creşterea temporară a<br />
rezistenţei (aclimare) [2, 10], repararea deteriorărilor [2], precum şi de existenţa a mai<br />
89
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
multor mecanisme de evitare (diminuare) a dozei de expoziţie la temperaturi ridicate<br />
[6, 8]. Ultimele includ structuri morfologice şi reacţii fi ziologice, care asigură<br />
diminuarea dozei de expunere la arşiţă. Cele menţionate dau posibilitatea de a lămuri<br />
cauzele divergenţelor dintre rezultatele aprecierii termotoleranţei plantelor, determinate<br />
cu utilizarea diferitor metode [2].<br />
Având în vedere impactul mai multor factori asupra răspunsului plantelor la<br />
temperaturi ridicate, în cercetările realizate a fost trasat obiectivul de a minimiza<br />
infl uenţa majorităţii lor, având ca scop doar estimarea rezistenţei primare şi a capacităţii<br />
de recuperare a plantelor după expoziţia la temperaturi ridicate [2]. Pentru a minimiza<br />
contribuţia posibilă a factorilor de aclimatare şi evitare a acţiunii (diminuare a dozei<br />
efective) ŞT, în cercetare au fost luate plantulele de grâu îndată după germinare, iar<br />
expunerea la ŞT a fost efectuată prin scufundarea seminţelor germinate în apă la<br />
temperatura şi durata de expoziţie dorită. În aşa fel a fost evitată infl uenţa posibilă<br />
asupra termotoleranţei a condiţiilor diferite de creştere după germinare şi a proceselor<br />
de aclimatare (datorită perioadei relativ scurte de expunere la ŞT).<br />
Materiale şi metode<br />
Materialul vegetal. În cercetări au fost folosite seminţele diferitor soiuri de grâu<br />
hexaploid, reproduse în anul 2010 pe câmpul experimental al Institutului de Genetică<br />
şi Fiziologie a Plantelor al AŞM. Înainte de germinare, pentru a asigura umectarea<br />
uniformă a seminţelor, ele au fost imersate în apă distilata la 4°C pe parcursul a 12 ore,<br />
tratate cu soluţie de 1% de permanganat de potasiu timp de 20 min, bine spălate cu<br />
apă de robinet, apoi cu apă distilată; semănate în cutii Petri pe hârtie de fi ltru umedă.<br />
Pentru iniţierea germinării cutiile cu seminţe au fost incubate în întuneric, la 25°C şi<br />
umiditatea relativă de 75-85%. După primele 24 ore de incubare, seminţele uniform<br />
germinate au fost selectate şi repartizate în diferite variante, apoi scufundate în apă cu<br />
temperatura corespunzătoare pe parcursul duratei stabilite: seminţele varianta martor la<br />
25°C, iar variantele experimentale la temperaturi ale ŞT între 37şi 52 o C, peste 1-2°C.<br />
Acurateţea menţinerii temperaturii ŞT era de ±0,1 o C. După incubare la temperatura<br />
şi durata stabilită, pentru a asigura creşterea în condiţii identice, seminţele germinate<br />
au fost introduse pe suprafaţa unui bloc de 1% agar-agar solubilizat în apă distilată<br />
(format între două plăci de sticlă paralele) şi cultivate într-un incubator în condiţiile<br />
descrise mai sus. Astfel, condiţiile de creştere a plantulelor erau strict identice,<br />
creşterea rădăcinilor fi ind orientată în spaţiu bidimensional (în înălţime şi lăţime).<br />
Datorită la aceasta, a fost posibilă determinarea exactă a lungimii rădăcinilor măsurând<br />
imaginile realizate zilnic prin scanare. Răspunsul plantelor la ŞT a fost determinat prin<br />
compararea lungimii totale ale primelor trei rădăcini la plantele experimentale şi martor<br />
la fi ecare 24 ore, pe parcursul a 5 zile. Pentru a caracteriza gradul de inhibare iniţială a<br />
proceselor de creştere, cauzată de ŞT, şi a cineticii de recuperare ulterioară a creşterii, a<br />
fost determinată creşterea relativă (CR), calculată din raportul dintre valoarea creşterii<br />
zilnice a lungimii rădăcinilor plantelor experimentale (CRE) către cea a rădăcinilor<br />
plantelor martor (CRM):<br />
CR = CRE/CRM (1)<br />
În baza rezultatelor obţinute, pentru fi ecare temperatură a ŞT, a fost construit<br />
grafi cul dependenţei CR de ziua care a trecut după aplicarea ŞT. În dependenţă de<br />
90
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
valorile CR, determinate în fi ecare zi după aplicarea ŞT cu diferite temperaturi, a fost<br />
calculată energia de activare (A) a proceselor de inhibare a creşterii in conformitate cu<br />
ecuaţia Arrhenius [5]:<br />
2,3 lg K = (A / R) (1 / T’-1 / T’’) (2)<br />
unde K = (1 - CR) cauzate de incubarea pe parcursul a 10 minute la temperatura<br />
dată a ŞT; T’ şi T’’ - două temperaturi consecutive ale ŞT în intervalul între 310 - 340 o K<br />
(37 şi 52 o C); R - constanta gazelor, A- energia de activare după Arrhenius.<br />
Analiza statistică a datelor. Experimentele au fost efectuate în patru repetiţii. În<br />
fi ecare repetiţie au fost utilizate 10 plante. Fiecare experiment a fost repetat de cel<br />
puţin trei ori (pentru a obţine rezultate reproductibile în diferite experimente). Datele<br />
prezentate sunt rezultatul de determinare a mediei şi abaterii standard a mediei [15, p.<br />
9] şi a coefi cientului de corelaţie şi de regresie liniară [15, p.63].<br />
Rezultate şi discuţii<br />
Pe fi gura 1 sunt prezentate curbele CR a rădăcinilor grâului Odessa 267 expuse ŞT<br />
pe parcursul a 10 minute cu diferite temperaturi, în funcţie de ziua care a trecut după<br />
aplicarea lui. Specifi cul dinamicii CR a rădăcinilor în perioada după ŞT dă posibilitatea<br />
de a repartiza temperaturile ŞT în trei zone. Valorile CR a rădăcinilor plantelor supuse<br />
ŞT cu temperaturile caracteristice pentru prima zonă în ziua întâia după aplicarea ŞT<br />
nu scad mai jos de 0,8 şi se restabilesc complet pe parcursul a 5 zile. Această zonă se<br />
răspândeşte până la temperatura 43 o C. În zona a doua valoarea iniţială a CR (în ziua<br />
întâia după aplicarea ŞT) a rădăcinilor se afl ă între 0,2 - 0,8. Ulterior valorile CR cresc,<br />
dar cu viteză cu atât mai joasă, cu cât mai înaltă a fost temperatura ŞT. Această zonă<br />
include temperaturile dintre 43 şi 48 o C inclusiv. ŞT cu temperaturile din zona a treia<br />
(mai înalte de 48 o C) se manifestă prin aceea că CR a rădăcinilor nu se restabileşte<br />
semnifi cativ pe parcursul a 5 zile după aplicarea lor. Chiar şi în interiorul acestei zone<br />
observăm că recuperarea era cu atât mai lentă, cu cât temperatura ŞT era mai înaltă.<br />
Figura 1. Creşterea zilnică relativă a lungimii rădăcinilor plantulelor de grâu Odesa<br />
267 în dependenţă de ziua după acţiunea şocului termic.<br />
91
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
Temperatura limită a ŞT, după aplicarea căreia se remarca restabilirea semnifi cativă<br />
a CR rădăcinilor era egală cu 48 o C. După ŞT cu 46 o C gradul de recuperare creştea<br />
liniar odată cu creşterea perioadei care a trecut după ŞT. În legătură cu aceasta, era<br />
important de a identifi ca reacţia de creştere a rădăcinilor după perioade diferite de<br />
aplicare a ŞT cu aceste temperaturi. Pe fi gura 2 este prezentată dependenţa valorilor CR<br />
a rădăcinilor de durata ŞT cu 46 o C (fi g. 2a) şi 48 o C (fi g. 2b) la perioade diferite după<br />
aplicarea ŞT. Putem observa că, odată cu creşterea duratei ŞT, indus prin expunerea<br />
la 46 o C, CR a rădăcinilor scade, iar recuperarea lor a fost uniformă odată cu creşterea<br />
perioadei care a trecut după ŞT. Aceasta sugerează că nivelul deteriorărilor provocate<br />
de ŞT prin expunerea la această temperatură este cu atât mai semnifi cativ, cu cât durata<br />
de expoziţie era mai mare. Aceste deteriorări erau recuperabile după toate perioadele<br />
de expunere (până la 30 minute) la ŞT cu 46 o C. Alte legităţi au fost observate după<br />
ŞT indus cu temperatura de 48 o C: prelungirea duratei ŞT mai mult de 15 minute a dus<br />
la o scădere bruscă a CR a rădăcinilor, iar restabilirea valorilor CR după aplicarea<br />
ŞT pe parcursul a mai mult de 15 minute a fost foarte lentă. Aceste date indică faptul<br />
că doza ŞT aplicată pe parcursul a 15 minute cu 48 o C reprezintă un prag, după care<br />
creşterea perioadei de expoziţie duce la amplifi carea acumulării deteriorărilor şi la<br />
diminuarea vitezei de recuperare a lor. În general, datele prezentate în fi gurile 1 şi 2<br />
sugerează că specifi citatea creşterii rădăcinilor după ŞT cu diferite temperaturi şi durate<br />
de expoziţie dau posibilitate de a aprecia pragurile de toleranţă în dependenţă de durata<br />
şi temperatura ŞT. Valorile dozelor după aplicarea cărora se manifestă aceste praguri<br />
sunt determinate atât de temperatura (factorul de intensitate), cât şi de durata (factorul<br />
extensiv) ŞT. Exemplele prezentate pe fi gurile 1 şi 2 dau posibilitatea de a menţiona că<br />
pentru rădăcinile plantulelor de grâu Odessa 267 pragul temperaturilor tolerate după<br />
expunerea la ŞT este 48 o C pe parcursul a 15 minute. Temperaturile ŞT mai înalte de<br />
48 o C duc la diminuarea practic ireversibilă a creşterii rădăcinilor (fi g. 1).<br />
Figura 2. Dinamica creşterii relative a rădăcinilor grâului Odessa 262 în dependenţă<br />
de durata şocului termic cu 46 o C (a) şi 48 o C (b) la perioade diferite după aplicarea lui:<br />
1 - 5 - respectiv ziua întâia şi a cincea.<br />
Concluzii mai generale despre specifi cul infl uenţei ŞT provocat cu diferite<br />
temperaturi şi durate de expoziţie pot fi trasate analizând infl uenţa ŞT asupra energiei de<br />
activare (A). Pe fi gura 3 sunt prezentate A, calculate în baza valorilor CR a rădăcinilor în<br />
ziua 1 şi a 5 după aplicarea ŞT pe parcursul a 10 minute, în dependenţă de temperatură<br />
92
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
(exprimată în grade Kelvin). Datele obţinute, după infl uenţa asupra valorilor A, dau<br />
posibilitatea de a separa temperaturile ŞT în patru zone. În interiorul fi ecărei zone odată<br />
cu creşterea temperaturii şi duratei ŞT legităţile schimbării valorilor A sunt diferite. În<br />
zona I (temperaturi relativ scăzute ale ŞT) valorile A ale proceselor de frânare a CR a<br />
rădăcinilor sunt practic constante şi se menţin la nivelul circa -1000 cal/M. În zonele<br />
II şi III valorile absolute ale A cresc respectiv iute şi foarte iute odată cu creşterea<br />
temperaturii ŞT. Despre aceasta indică valorile coefi cienţilor de proporţionalitate din<br />
formulele care descriu dependenţa valorilor A de temperatura ŞT: pentru ziua întâia<br />
şi a cincea valorile acestui coefi cient sunt respectiv egale cu 799,4 şi 1027,7 cal o K/M<br />
(zona II) şi 4040,7 şi 5558 cal K/M (zona III).. În zona a IV, zona temperaturilor ŞT<br />
care depăşesc 319 o K (în prima zi) şi 323 o K (în ziua a cincea), valorile absolute ale A<br />
rămân la un nivel foarte înalt (ele depăşesc 14000 cal/M). Aceasta se datorează faptului<br />
că după ŞT cu aceste temperaturi (specifi ce pentru ziua întâia şi a cincea!), creşterea<br />
rădăcinilor practic se opreşte.<br />
Figura 3. Dinamica energiei de activare a diminuării creşterii relative a rădăcinilor<br />
grâului Odessa 267 în dependenţă de temperatura şocului termic pe parcursul a 10<br />
minute. Sunt prezentate datele determinării energiei de activare în ziua întâia şi a cincea.<br />
Indicii I - IV - zonele cu dependenţă lineară diferită.<br />
Comparând valorile A în prima şi a cincea zi după aplicarea ŞT, putem observa că<br />
în ziua a cincea, diapazonul zonei II devine mai larg. Aceasta se datorează fenomenelor<br />
de recuperare a creşterii după ŞT cu temperaturi care în ziua întâia cauzează diminuarea<br />
semnifi cativă a creşterii rădăcinilor. În general, aceste date dau posibilitatea de a<br />
menţiona că cu creşterea temperaturii ŞT valorile parametrului A (deci şi a gradului<br />
de deteriorare) cresc ne uniform. Caracterul schimbărilor valorilor A în diferite zone<br />
dă temei de a considera că severitatea daunelor cauzate de ŞT şi rata de recuperare a<br />
lor este specifi că. În zona temperaturilor dintre 314 -322 o K (41- 49 o C) deteriorările<br />
sunt reversibile, datorită la ce în această zonă a temperaturilor ŞT valorile absolute<br />
ale A în ziua a cincea scad în comparaţie cu ziua întâia. ŞT cu temperaturi mai înalte<br />
de 49 o C cauzează creşterea bruscă a valorilor A, ceia ce susţine ideea că deteriorările<br />
93
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
provocate de ŞT cu aceste temperaturi devin ireversibile, iar procesul de amplifi care a lor<br />
depăşeşte cel de recuperare. Este interesant de menţionat că valorile maxime ale A (după<br />
valoarea absolută!), determinate în experimentele noastre, depăşesc de aproximativ<br />
1700 ori energia de activare a scurgerii electroliţilor din seminţele de soia umectate la<br />
temperaturi scăzute [5] şi, la estimările noastre [4], de 200 de ori energia de activare a<br />
scurgerii electroliţilor din frunze de cimişir expuse ŞT. Probabil, aceasta se explică prin<br />
infl uenţa ŞT asupra unui număr mult mai mare de procese care infl uenţează creşterea<br />
în comparaţie cu numărul celora ce determină scurgerea electroliţilor infl uenţată de<br />
umectare sau ŞT.<br />
Datele de mai sus dau posibilitatea de a demarca regiunile dozelor ŞT , după aplicarea<br />
cărora plantulele de grâu rămân viabile datorită rezistenţei primare şi proceselor de<br />
recuperare. De aceia a fost interesant de a determina dacă răspunsul altor genotipuri de<br />
grâu la aceste doze este similar celui a soiului Odessa 267. În fi gura 4 este prezentată<br />
dinamica valorilor CR a rădăcinilor unor soiuri de grâu expuse ŞT cu 46 o C pe parcursul<br />
a 30 minute. Putem observa că după valorile CR cele mai rezistente la ŞT sunt plantulele<br />
soiurilor Odessa 267 şi Arnăut 7. La ele valorile CR în ziua întâia după ŞT sunt mai<br />
înalte, iar restabilirea ulterioară a lor este mai rapidă. O poziţie intermediară ocupă<br />
soiurile Moldova 5, Artemida şi Stolicinaia. Se poate observa o capacitate sporită de<br />
restabilire după aplicarea ŞT a valorii CR a rădăcinilor soiului Moldova 5. Datele de<br />
mai sus indică faptul că răspunsul de creştere a rădăcinilor plantulelor de grâu la acţiune<br />
ŞT este determinat de suprimarea iniţială a creşterii şi de intensitatea proceselor de<br />
recuperare în perioada după aplicarea lui. Valorile CR în ziua întâia după aplicarea ŞT<br />
dau posibilitatea de a aprecia rezistenţa primară a plantulelor, iar valorile CR din ziua<br />
a cincea – capacitatea de recuperare a deteriorărilor. Rezultatele obţinute în cercetările<br />
noastre demonstrează că rezistenţa primară şi capacitatea recuperativă la diferite<br />
genotipuri corelează pozitiv. Doar la soiul Moldova 5 s-a manifestat o capacitate de<br />
recuperare sporită în comparaţie cu rezistenţa iniţială, fi g.4.<br />
Figura 4. Dinamica creşterii relative ale rădăcinilor diferitor soiuri de grâu în<br />
dependenţă de ziua care a trecut după aplicarea şocului termic cu 46 o C pe parcursul a<br />
30 minute.<br />
94
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
Datele noastre susţin concluziile altor cercetători despre posibilitatea utilizării<br />
parametrului CR în urma ŞT pentru a compara termotoleranţa diferitor genotipuri de<br />
grâu [12, 13]. Experimentele noastre se deosebesc de cele realizate de alţi autori prin<br />
aceia că ele au fost efectuate în condiţii care limitează contribuţia posibilă a procesului<br />
de aclimatare şi de evitare (diminuare a dozei efective) a ŞT. Rezultatele obţinute<br />
susţin viziunea că soiurile de grâu testate au rezistenţă primară diferită. Din punct de<br />
vedere practic rezultatele sunt promiţătoare deorece susţin viziunea despre posibilitatea<br />
de a evalua rezistenţa plantelor la temperaturi ridicate în baza analizei minuţioase a<br />
infl uenţei unor doze specifi ce ale ŞT asupra creşterii rădăcinilor în perioada de creştere<br />
după expoziţie. Mai mult ca atât, metoda permite aprecierea diferenţiată a rezistenţei<br />
iniţiale şi capacităţii de restabilire a creşterii. Rezultatele obţinute în cercetările noastre<br />
demonstrează că rezistenţa primară şi capacitatea recuperativă la diferite genotipuri<br />
corelează pozitiv. Doar la soiul Moldova 5 s-a manifestat o capacitate de recuperare<br />
sporită în comparaţie cu rezistenţa iniţială, fi g.4. Condiţiile bine controlate de creştere<br />
a plantulelor, precizia măsurărilor datorită scanării şi dozării precise a ŞT asigură<br />
reproductibilitatea rezultatelor. Această abordare poate fi promiţătoare nu numai pentru<br />
evaluarea comparativă a termotoleranţei plantelor, ci şi pentru trierea substanţelor care<br />
infl uenţează rezistenţa primară şi capacitatea recuperativă a plantelor la arşiţă.<br />
Concluzii<br />
1. Creşterea relativă a rădăcinilor după expunerea plantulelor de grâu la diferite<br />
doze ale şocului termic dă posibilitatea de a aprecia frânarea iniţială şi cinetica de<br />
recuperare a deteriorărilor provocate de şocul termic.<br />
2. După gradul de frânare şi cinetica de recuperare a creşterii rădăcinilor în perioada<br />
după expunerea plantelor la şocul termic, temperaturile şocului termic pot fi divizate<br />
în zone diferite. În interiorul fi ecărei zone sporirea energiei de activare a proceselor de<br />
frânare odată cu mărirea temperaturii şocului termic sporeşte constant.<br />
3. Valorile creşterii relative ale rădăcinilor după expunerea la doze critice ale<br />
şocului termic dau posibilitatea de a diferenţia genotipurile de grâu în conformitate cu<br />
termotoleranţa lor.<br />
Autorii aduc sincere mulţumiri doctorului habilitat Petru Buiucli pentru<br />
furnizarea seminţelor diferitor soiuri de grâu utilizate în studiu.<br />
Referinţe<br />
1. Alexandrov V.Y.<br />
Cytophysiological and cytoecological investigations of heat resistance<br />
of plant cells toward the action of high and low temperature // Quart. Rev.Biol. 1964. V.30.<br />
P.35-77.<br />
2. Camejo, D.; Marti, M.; Nicolas, E.; Alarcon, J.; Jimenez, A.; Sevila, F. Response of<br />
superoxide dismutase isoenzymes in tomato plants (Lycopersicon esculentum) during thermoacclimation<br />
of the photosynthetic apparatus. Physiologia Plantarum.2007. V 131. P. 367-377.<br />
3. Clewer A.G., Scarisbrick D.H. Practical statistics and experimental design for plant crop<br />
science //, Chichester, New York: John Wiley & Sons, LTD, 2001. 332 p.<br />
4. Dascaliuc A., Nemerovschii A., Costica M., Costica N. Integrative approaches in evaluation<br />
the adaptive potential of plants to heat shock temperatures // În memoriam academicianului<br />
Boris Matienco. Chişinau, 2011. P.194-196.<br />
5. Leopold A.C. Temperature effects on soybean imbibitions and leakage // Plant Physiol.<br />
1980. V. 65. P. 1096-1098.<br />
95
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
6. Levitt J. Responses of plants to environmental stresses.// New York: Vol.1., Academic<br />
Press, 1980. 568 p.<br />
7. Lin C.-I., Roberts J.K., Key J.L. Acquisition of thermotolerance in soybean seedlings.<br />
Synthesis and accumulation of heat shock proteins and their cellular localisation // Plant.<br />
Physiol. 1984. V. 74. P. 152-160.<br />
8. Quinn P. Membrane stability under thermal stress // New York, USA. Plenum<br />
Publ.1989. P.511-515.<br />
9. Schneider S. H. The greenhouse effect: Science and policy // Science. 1989. V 243.<br />
P. 771-781.<br />
10. Александров В.Я., Кислюк И.М.<br />
Реакция клеток та тепловой шок: физиологический<br />
аспект // Цитология. 1994. Т. 3. С. 5-59.<br />
11. Александров В.Я., Данько К.И., Ломагин А.Г. Изменение во времени фототаксиса<br />
хлоропластов и движения цитоплазмы в растительных клетках после теплового шока //<br />
Физиология растений. 1990. Т 37. C. 133-141.<br />
12. Даскалюк Т.М. Особенности ростовой реакции и белкового синтеза проростков<br />
пшеницы при тепловом стрессе: Автореф. дис. канд. биол. наук. – Кишинев, 1989. 17с.<br />
13. Мусиенко Н.Н., Даскалюк Т.М., Капля А.В. Ростовая реакция проростков<br />
пшеницы на действие высоких температур // Физиология растений. 1986. Т. 33. С.134-<br />
141.<br />
14. Олейникова Т. В., Волкова А. М., Пушина Р. М.<br />
Действие высоких температур<br />
на коферментный состав и активность изозимов пероксидазы листьев пшеницы //<br />
Физиология и биохимия культ. растений. 1979. Т. 11. С. 113 – 117.<br />
15. Мельник П.О., Мойса І.І, Даскалюк О.П. Визначення стійкості рослин до високих<br />
температур методом витоку електролітів //Вісник аграрної науки. 2006. С.44-46.<br />
ВЛИЯНИЕ НЕДОСТАТОЧНОЙ ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТИ И<br />
ПОВЫШЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ БИКАРБОНАТА В ПОЧВЕ<br />
НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОДНОГО СТАТУСА И<br />
ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ СОИ<br />
Харчук О.А., Кириллов А.Ф., Козьмик Р.А., Баштовая С.И.,<br />
Кириллова Э.Н., *Митина Т.<br />
Институт генетики и физиологии растений Академии Наук Молдовы,<br />
*Институт химии Академии Наук Молдовы<br />
Rezumat<br />
În baza datelor experimentale a fost relevat caracterul modifi cărilor stasului apei în<br />
rădăcini şi frunze, precum şi productivităţii plantelor de soia s. Bucuria expuse acţiunii<br />
repetate şi complexe a insufi cienţei de umiditate şi conţinutului sporit de bicarbonaţi în<br />
sol. S-a constatat că, pe fondalul secetei de scurtă durată în prima jumătate a perioadei<br />
de vegetaţie, conţinutul sporit de bicarbonaţi în sol condiţionează sporirea conţinutului<br />
de apă în simplastul rădăcinilor, diminuarea potenţialului hidric şi turgescenţei relative<br />
a frunzelor. Acţiunea secetei repetată, în perioada împlinirii boabelor, conduce la<br />
diminuarea în continuare a conţinutului de apă atât în simplastul, cât şi în apoplastul<br />
frunzelor, micşorarea considerabilă a potenţialului hidric şi turgescenţei relative a lor.<br />
Conţinutul sporit de bicarbonaţi în sol, în special pe fondalul insufucienţei de umiditate,<br />
condiţionează micşorarea cotei producţiei unile (semincere) în masa uscată totală a<br />
plantelor de soia şi diminuarea efi cacităţii utilizării apei de către plante.<br />
96
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
Cuvinte cheie: soia - statusul apei în rădăcini şi frunze – productivitate - insufi cienţă de<br />
umiditate- salinizare hidrocarbonatică.<br />
Depus la redacţie 29 octombrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Harciuc Oleg, Institutul de Genetică şi Fiziologie<br />
a Plantelor al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Pădurii 20, MD 2002, Chişinău,<br />
Republica Moldova, E-mail: kharchuk.biology@mail.ru, tel : (+373 69) 24 52 57.<br />
Введение<br />
Территория Молдовы характеризуется летними засухами [1], а также<br />
повышенной минерализацией поверхностных и подземных вод [2]. В районах<br />
лесных Кодр, лесостепном плато северной Молдовы преобладают такие<br />
подземные воды, как гидрокарбонатно-кальциевые и гидрокарбонатномагниевые,<br />
в условиях степей и лугов Южной Молдовы и Бельцкой равнины<br />
– гидрокарбонатно-натриевые и магниевые [3]. В ионном составе почвенного<br />
раствора среди анионов преобладает бикарбонат, что способствует повышению<br />
щелочности почвенного раствора: к примеру, почвенные растворы черноземов<br />
Чулукск-Солонецкой возвышенности характеризуются рН до 8,0-8,1[4].<br />
Известно, что в интервале рН 5,5-8,0 потенциал продуктивности сои снижается<br />
с увеличением рН [24]. Классификация почв по засолению [14] включает 9<br />
- типов засоления по анионному составу. Если количество ионов НСО в водной<br />
3<br />
вытяжке превышает 1,4 мг-экв на 100 г почвы, то в названии типа засоления<br />
предлагается добавлять «с участием соды». При содержании солей 0,2-0,4% почва<br />
считается слабозасоленной. Детализация химизма (сульфатно- или хлоридно-)<br />
гидрокарбонатного засоления дается в зависимости от соотношения анионов<br />
сульфата, хлорида и бикарбоната. Типы засоления по-разному влияют на рост<br />
и развитие растений. К прdимеру, на разных сортах ячменя Hordeum vulgare L.<br />
добавление в питательную среду бикарбоната натрия подавляло рост растений<br />
сильнее, чем NaCl, даже в относительно небольших (10 mM) концентрациях<br />
бикарбоната в поливном растворе [15]. Известным аспектом приспособления<br />
высших растений к условиям засухи является перераспределение ассимилятов в<br />
репродуктивныe органы [22, 23, 25], но мало информации о подобной реакции в<br />
условиях засоления.<br />
Нами была поставлена задача выявить некоторые показатели водного<br />
статуса и продуктивности растений сои в связи с воздействием (однократным и<br />
повторным) недостаточной влагообеспеченности, в том числе на фоне внесения<br />
в почву бикарбоната натрия.<br />
Объекты и методы исследования<br />
Исследования проводили в вегетационном комплексе в сосудах объемом<br />
10 л, заполненных черноземной почвой, с моделированием однократного и<br />
повторного периодов недостаточной влагообеспеченности. Бикарбонат натрия<br />
вносили в почву при набивке сосудов, в количестве 0,15% сухой массы почвы (по<br />
бикарбонат-аниону), доведя рН почвенного раствора с рН 7,2 (контроль) до 8,0.<br />
Объект исследования – растения сои сорта Букурия. Для определения параметров<br />
компонентов водного статуса использовали классические методы [6-8], водный<br />
потенциал определяли компенсационным методом [9-11]. Листовую поверхность<br />
97
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
растений определяли по линейным размерам листовой пластинки и методом<br />
отпечатков, общую сухую массу растений и долю полезной (семена) её части<br />
согласно [12; 13].<br />
Результаты и обсуждение<br />
Нами установлено, что в условиях недостаточной влагообеспеченности в фазе<br />
наполнения семян растений сои, особенно у растений подвергнутых повторному<br />
воздействию засухи и в сочетании с повышенным содержанием бикарбоната в<br />
почве, листья испытывали значительный водный дефицит, достигавший 40-50%<br />
(табл. 1). До таких же величин (40% в конце стрессового периода) доходил водный<br />
дефицит листьев в работе бразильских исследователей, изучавших влияние<br />
засухи на растения сои [16]. При первом воздействии засухи (влажность почвы<br />
35% ПВ на протяжении 7 дней в фазе бутонизации – цветения) водный дефицит<br />
листьев незначительно возрастает. Хотя абсолютные значения этого показателя<br />
разнятся, в зависимости от климатических условий года, доля влияния недостатка<br />
влаги на его изменение в разные годы сохраняется. Так, водный дефицит листьев<br />
растений варианта с недостаточным влагообеспечением в 1911 году был в 1,2<br />
раза больше чем у растений контрольного варианта, а в 1912 году – в 1,3 раза<br />
(табл. 1). Комплексное воздействие засухи и бикарбоната на растения в эту<br />
фазу увеличивает водный дефицит листьев в большей мере (в среднем по двум<br />
годам в 2,2 раза), что, вероятно связано с увеличением рН почвы. При повторном<br />
действии засухи в комплексе с бикарбонатом доля влияния бикарбоната несколько<br />
снижается.<br />
Таблица 1. Водный дефицит листьев растений сои сорта Букурия при действии<br />
недостаточной влагообеспеченности и повышенного содержания бикарбоната в<br />
почве.<br />
70% CTA<br />
35%ПВ<br />
Вариант Год первая засуха (55-65 ДПС*) вторая засуха (80-90 ДПС)<br />
35%ПВ + бикарбонат<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
2011 18,5±2,1 18,8±0,1<br />
2012 20,4±2,7 29,8±2,0<br />
2011 23,0±0,8 27,9±5,4<br />
2012 26,0±7,7 34,8±3,4<br />
2011 45,0±9,6 35,3±0,5<br />
2012 39,4±0,7 40,1±3,4<br />
* ДПС – дни после сева<br />
В табл. 2 приведены данные, отражающие изменения некоторых параметров<br />
водного статуса корней и листьев растений сои при действии недостатка<br />
влаги и повышенного содержания бикарбонатов в почве. При оптимальной<br />
влагообеспеченности растений общее содержание воды в листьях больше, чем<br />
в корнях, однако это происходит за счет симпластной фракции, т.е. собственно<br />
внутриклеточной воды. В то же время содержание апопластной воды в корнях в<br />
несколько раз выше, что обьясняется, по-видимому, большей долей проводящих<br />
тканей в корнях по сравнению с листьями. В корнях величина водного дефицита<br />
меньше, чем в листьях, что свидетельствует о более высокой тургоресцентности<br />
корней. Более высокая относительная тургоресцентность корней и содержание<br />
98
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
апопластной воды в них тесно коррелируют друг с другом, свидетельствуя в<br />
пользу того, что относительная тургоресцентность корней определяется именно<br />
апопластной фракцией. Водный потенциал значительно выше в корнях по<br />
сравнению с листьями, несмотря на то, что общее содержание воды в листьях<br />
выше, чем в корнях. Это свидетельствует о том, что величина водного потенциала<br />
определяется преимущественно апопластной водой, несмотря на то, что ее<br />
содержание меньше, чем симпластной.<br />
Данные по водному статусу корней и листьев растений сои при воздействии<br />
на них первой засухи (35% ПВ в срок 55-80 ДПС, фаза бутонизациицветения)<br />
показывают сохранение в целом тех различий, которые связаны с<br />
функциональными и анатомическими особенностями корней и листьев: общее<br />
содержание воды выше в листьях, что связано с более высоким содержанием<br />
внутриклеточной (симпластной) воды (табл. 2).<br />
Таблица 2. Компоненты водного статуса листьев и корней растений сои (сорта<br />
Букурия) при действии недостатка влаги и повышенном содержании бикарбонатов<br />
в почве.<br />
орган<br />
водный<br />
дефицит, %<br />
содержание воды, г /г сухой массы водный<br />
потенциал<br />
общая симпласт апопласт (Ψ ), МПа<br />
w<br />
70% ПВ, контроль<br />
листья 20,4±2,7 2,63±0,35 2,54±1,19 0,08±0,16 -0,27±0,21<br />
корни 9,7±4,6 2,18±0,06 1,64±0,11 0,54±0,08 -0,09±0,11<br />
одна засуха 35% ПВ<br />
листья 26,0±7,7 2,33±0,06 2,23±0,06 0,10±0,01 -0,19±0,34<br />
корни 27,8±2,3 1,33±0,12 1,12±0,09 0,22±0,09 -0,40±0,00<br />
две засухи 35% ПВ<br />
листья 34,8±3,4 1,71±0,03 1,71±0,02 0,00±0,03 -1,22±0,07<br />
корни 24,9±3,0 1,98±0,16 1,66±0,04 0,32±0,12 -0,22±0,08<br />
одна засуха + бикарбонат<br />
листья 39,4±0,7 2,26±0,07 2,19±0,09 0,07±0,02 -0,65±0,06<br />
корни 15,1±2,7 1,57±0,13 1,49±0,26 0,07±0,14 -0,23±0,20<br />
две засухи + бикарбонат<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
листья 40,1±3,4 1,78±0,03 1,72±0,02 0,06±0,01 -1,07±0,07<br />
корни 14,8±11,5 1,78±0,11 1,61±0,12 0,18±0,02 -0,17±0,07<br />
При этом содержание воды в листьях и корнях растений уменьшается по<br />
сравнению с растениями влагообеспеченного варианта (70% ПВ, контроль).<br />
Однако, снижение оводненности касается в большей степени корней, в которых<br />
содержание апопластной воды уменьшается более чем в 2 раза, по причине чего<br />
их относительная тургоресцентность уменьшается значительно сильнее, чем<br />
листьев. Водный потенциал листьев при первой засухе изменяется незначительно<br />
относительно контрольных растений, в то время как водный потенциал корней<br />
уменьшается существенно (на 0,3 МПа). Снижение тургоресцентности корней<br />
коррелирует прежде всего с содержанием апопластной воды.<br />
99
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
При воздействии на растения повторной засухи (35% ПВ в срок 90 ДПС,<br />
фаза наполнения семян) общее содержание воды в листьях значительно<br />
меньше, снизилось содержание симпластной и апоплластной воды, а также<br />
тургоресцентность листьев относительно этих показателей при первой засухе;<br />
водный потенциал листьев уменьшился очень сильно, до нижнего предельного<br />
уровня для листьев сои, который составляет, как известно из литературы, около<br />
-1,2 МПа [26]. При этом содержание воды в корнях несколько увеличилось, что,<br />
по-видимому, связано с накоплением в них ионов (на рис. 1 приведены такие<br />
данные по иону натрия), а водный потенциал достаточно высокий (-0,22 -0,23<br />
МПа), что коррелирует с поддержанием их тургоресцентности.<br />
Действие повышенного содержания бикарбоната в почве на фоне однократного<br />
воздействия засухи заключается в увеличении оводненности, водного потенциала<br />
и уменьшении водного дефицита корней при его увеличении в листьях.<br />
Повышенная оводненность корней (преимущественно симпластной воды)<br />
может объясняться увеличением активности аквапоринов при защелачивании<br />
внеклеточной среды [18]. На фоне повторной засухи влияние бикарбоната<br />
менее выражено.<br />
Действие стрессовых условий повлияло на показатели продуктивности<br />
растений сои. На фоне недостаточного увлажнения (особенно при воздействии<br />
повторной засухи) общая сухая масса растений сои (табл. 3) и их семенная<br />
продуктивность (табл. 4) снизились по сравнению с контрольными растениями. В<br />
то же время, повышенное содержание бикарбоната в почве приводит к удлинению<br />
периода вегетации растений из-за изменения соотношения вегетативных и<br />
генеративных процессов в сторону вегетативного развития и, как следствие, к<br />
более позднему созреванию части семян. В связи с этим уборку проводили в<br />
два срока: первый срок – сортоспецичный, а второй – на две недели позже, что<br />
позволило установить специфичность действия изучаемых факторов (недостаток<br />
влаги и повышенное содержание бикарбоната в почве) на растения сои (таб. 4).<br />
Таблица 3. Влияние недостаточной влагообеспеченности и повышенного<br />
содержания бикарбоната в почве на сухую массу растений сои сорта Букурия<br />
(135 ДПС).<br />
вариант<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
сухая масса растения, г<br />
2011 2012<br />
70% ПВ (контроль) 45,9±3,4 20,8 ± 1,9<br />
первая засуха 35%ПВ 30,9 ± 1,5 16,1 ± 1,6<br />
две засухи 35%ПВ 25,9 ± 0,6 14,2 ± 1,0<br />
бикарбонат + две засухи 35%ПВ 34,4 ± 2,3 16,2 ± 2,5<br />
В 2011 году при дополнительной поздней уборке семян (на две недели<br />
позже сортоспецифического срока) в варианте с повторной засухой повышенное<br />
содержание бикарбоната в почве привело к некоторому увеличению сухой массы<br />
и семенной продуктивности растений сои в сравнении с фоном без внесения в<br />
исходную почву дополнительного количества бикарбоната. Сбор семен, дозревших<br />
за пределами сортоспецифичного срока, к 135 ДПС, позволило установить, что<br />
при высокой влагообеспеченности (70% ПВ) семенная продуктивность растений,<br />
100
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
произраставших как на пресном фоне, так и при повышенном содержании<br />
бикарбоната в почве, при уборке в это срок одинаковая. При сортоспецифическом<br />
для незасоленной почвы сроке уборки влияние бикарбоната выражается в<br />
снижении урожая.<br />
Другим показателем продуктивности является доля хозяйственно-полезной<br />
части (семян) в полной сухой массе растений. В физиологических исследованиях<br />
критерием перераспределения ассимилятов в репродуктивные органы<br />
является показатель эффективной части растительной массы [13].<br />
Данные по доле зерна в общей сухой массе растений сои при воздействии<br />
неблагоприятных факторов (табл. 5) указывают на высокую чувствительность<br />
сорта Букурия к бикарбонатному засолению.<br />
Таблица 4. Семенная продуктивность растений сои сортa Букурия при действии<br />
недостатка влаги и повышенного содержания бикарбоната в почве. 2011г.<br />
вариант<br />
первая уборка<br />
(115 ДПС*)<br />
Семенная продуктивность, г/растение<br />
вторая уборка<br />
(135 ДПС)<br />
суммарно<br />
70% ПВ (контроль) 8,29 ± 1,43 5,32 ± 1,52 13,61 ± 0,22<br />
70% ПВ + бикарбонат 5,65 ± 0,37 8,26 ± 0,28 13,90 ± 0,57<br />
одна засуха 35% ПВ 9,71 ± 0,36 0,85 ± 0,48 10,56 ± 0,41<br />
две засухи 35% ПВ 3,62 ± 2,40 4,30 ± 1,73 7,91 ± 0,37<br />
две засухи 35%ПВ + бикарбонат 5,80 ± 1,32 3,68 ± 1,32 9,48 ± 0,57<br />
*сортоспецифичный срок<br />
Таблица 5. Величина хозяйственно-полезной части растений сои сортa Букурия<br />
при действии недостаточной влагообеспеченности и повышенного содержания<br />
бикарбоната в почве (2012).<br />
Вариант Доля зерна в общей сухой массе растений, %<br />
70% ПВ, контроль 32,2±1,2<br />
35% ПВ 38,5±1,1<br />
две засухи 35% ПВ 31,7±3,3<br />
35% ПВ+ бикарбонат 31,6±2,1<br />
две засухи 35% ПВ+ бикарбонат 21,0±2,4<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
Среди изученных вариантов наибольшая доля хозяйственно-полезной части<br />
в сухой массе растений сои наблюдается в варианте пониженной влагообеспеченности<br />
в первую половину вегетационного периода (табл. 5). Только в этом<br />
варианте преимущественная часть семян созревает в сортоспецифический для<br />
изучавшегося сорта Букурия срок, 115 дней после сева (табл. 4). Даже контрольный<br />
уровень постоянной влагообеспеченности 70% ПВ не является оптимальным<br />
по показателю доли хозяйственно-полезной части в сухой массе растений,<br />
что согласуется с ранее опубликованными нами результатами по оптимальности<br />
для растений сои уровня влагообеспеченности 55% ПВ. Ранее установлено [17-<br />
19], что хотя в онтогенезе растений на фонах низкой влажности уменьшались<br />
водный потенциал, оводненность апопласта и устьичная проводимость листьев,<br />
увеличивалась водоудерживающая способность, на уровне листа уменьшался<br />
101
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
расход транспирационной воды на ассимиляцию единицы CO 2 , однако на уровне<br />
целого растения, по критерию доли хозяйственно-полезной части в сухой массе<br />
растений, эффективность использования воды была самая низкая при низкой<br />
влажности. Наибольшая эффективность использования воды установлена при<br />
уровнях влагообеспеченности 55 и 70% ПВ, на этих фонах влажности было и самое<br />
высокое качество семян по содержанию в них масла. На основании результатов<br />
многолетних исследований было рекомендовано снизить уровень оптимальной<br />
влагообеспеченности для растений сои с 70 до 55% ПВ [17-19]. Что касается<br />
физиологического механизма действия бикарбонатного засоления на растения,<br />
то в его основе лежит сдвиг развития в сторону усиления вегетативных процессов.<br />
По этой причине при бикарбонатном засолении уменьшается интенсивность<br />
наполнения семян, которые на растениях бикарбонатного фона накопливают значительно<br />
меньше масла [20]. Однако следует отметить, что наполнение семян на<br />
индивидуальных растениях зависит не только от внешних условий, но во многом<br />
предопределено качеством посевного материала [20].<br />
Для водного статуса и продуктивности растений имеет значение распределение<br />
ионов по различным органам растения. Накопление значительного количества<br />
ионов натрия в корнях растений сои ограничивает их поступление в листья и<br />
тесно коррелирует с уменьшением доли хозяйственно-полезной части в сухой<br />
массе растений сои (рис. 1).<br />
Рис. 1. Зависимость<br />
относительно скороспелой<br />
(115 ДПС)<br />
доли хозяйственнополезной<br />
части массы<br />
растений сои сорта Букурия<br />
от содержания<br />
Na в корнях (вегетационный<br />
опыт 2011 г.).<br />
Срок отбора образцов<br />
для определения содержания<br />
натрия - 90<br />
ДПС.<br />
Известно, что накопление ионов растением прямо зависит от количества<br />
транспирированной воды. Данные по интенсивности транспирации листьев<br />
растений сои при действии недостаточной влагообеспеченности и повышенного<br />
содержания бикарбоната в почве приведены в табл. 6.<br />
Таблица 6. Интенсивность транспирации листьев ( г/м 2 /час) растений сои<br />
сорта Букурия при действии недостаточной влагообеспеченности и повышенного<br />
содержания бикарбоната в почве.<br />
Вариант первая засуха (55-65 ДПС) вторая засуха (80-90 ДПС)<br />
70% ПВ (контроль) 86,0±12,9 101,9±10,8<br />
две засухи 35% ПВ 51,0±7,8 38,2±6,4<br />
бикарбонат+две засухи 35% ПВ 47,8±7,1 23,9±8,0<br />
102
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
При недостатке влаги интенсивность транспирации листьев растений<br />
сои снижается, в первый засушливый период до уровня в 56-59% от<br />
влагообеспеченного контроля, при повторной засухе еще сильнее – до 23-37%, при<br />
этом интенсивность транспирации ниже на фоне совместного действия повторной<br />
засухи и бикарбонатного засоления. Снижение транспирации при умеренной<br />
засухе, в пределах адаптивных возможностей растения, уменьшает поступление<br />
в растения вредных ионов, как натрий, что коррелирует с увеличением доли<br />
хозяйственно-полезной части в общей сухой массе (рис.1), эффективностью<br />
использования растением воды и питательных веществ.<br />
Выводы:<br />
1. Водный статус листьев растений сои характеризуется более высоким<br />
содержанием общей и симпластной воды по сравнению с корнями. Корни<br />
характеризуются повышенными водным потенциалом, содержанием воды в<br />
апопласте и относительной тургоресцентностью (меньшей величиной водного<br />
дефицита).<br />
2. При первой засухе водный статус корней изменяется быстрее и сильнее,<br />
чем водный статус листьев, при этом специфическим эффектом повышенного<br />
содержания бикарбоната в почве является увеличение содержания симпластной<br />
(внутриклеточной) воды в корнях.<br />
3. При повторной засухе, в период наполнения семян, в том числе и на фоне<br />
повышенного содержания бикарбоната в почве, сильнее изменяется водный<br />
статус листьев: продолжается уменьшение содержания в них симпластной воды,<br />
водный потенциал снижается до предельно низкого для листьев сои уровня.<br />
4. На фоне недостаточного увлажнения снижаются общая сухая масса (уже в<br />
результате действия первой засухи) и семенная продуктивность (особенно после<br />
повторной засухи в фазе наполнения семян) растений сои. При кратковременной<br />
засухе в начальный период вегетации увеличивается доля хозяйственно-полезной<br />
части в сухой массе растений, что является проявлением адаптации растений к<br />
недостатку влаги в почве. Повышенное содержание бикарбоната в почве приводит<br />
к снижению доли хозяйственно-полезной части в общей сухой массе растений<br />
сои и уменьшению эффективности использования воды растением, особенно на<br />
фоне повторной почвенной засухи.<br />
5. Увеличение содержания натрия в корнях тесно коррелирует с уменьшением<br />
доли хозяйственно-полезной части в сухой массе растений сои.<br />
Литература<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
1. Constantinov T.<br />
Distribuirea în timp a precipitaţiilor diurne în Republica Moldova.<br />
Seceta şi căile fi ziologo-biochimice de atenuare a consecinţelor ei asupra plantelor de cultură<br />
(Materialele Simposionului al II-lea), Chişinău, Moldova 23 iunie 1999, p.4-14.<br />
2. Почвы Молдавии (ред. А.Ф.Урсу.и др.), 1984, изд-во «Штиинца», т.1, 352 стр.<br />
3. Снеговой В.С., Гаврилица А.О. Экологические предпосылки мелиорации земель<br />
в Молдавии. Кишинев, «Штиинца», 192 стр.<br />
4. Филипчук В.Ф., Ю.Г. Розлога.<br />
Экологическое состояние черноземов Чулукск-<br />
Солонецкой возвышенности. В сб.: Academician Eugene Fiodorov – 130 years: Collection<br />
of Scientifi c Articles / Международная экологическая ассоциация хранителей реки „Eco-<br />
103
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Fiziologia şi Biochimia Plantelor<br />
TIRAS”, Образовательный фонд им. Л.С. Берга. – Bender: Eco-TIRAS, 2010 , ELAN PO-<br />
LIGRAF” SRL, стр. 84-88.<br />
5. Caracteristică soiurilor şi hibrizilor omologaţi. Bălţi (Academia de Ştiinţe a Moldovei,<br />
Ministerul Agriculturii şi Industriei Alimentare, IP Institutul de Cercetări pentru Culturile de<br />
Cîmp «Selecţia», 2011, 40 p.<br />
6. Кушниренко М.Д., Гончарова Э.А., Бондарь Е.М.<br />
Методы изучения водного обмена<br />
и засухоустойчивости плодовых растений. Кишинев, РИО АН МССР, 1970, 79 стр.<br />
7. Практикум по физиологии растений (под ред. Н.Н.Третьякова). М.: Колос,<br />
1982, 271 с.<br />
8. Weatherly P.E. Studies in the water relations of the cotton plant. 1. The fi eld measurement<br />
of water defi cits in leaves. New Phytologist, 1950, 49 (1), 81-97<br />
9. Колесник Т.И., Егоров В.Е.<br />
Водный режим и продуктивность пшеницы в связи<br />
с адаптацией к условиям увлажнения. В сб.: Водный режим сельскохозяйственных растений<br />
(Материалы I Республиканского симпозиума физиологов и биохимиков Молдавии,<br />
25-27 мая 1988г.), Кишинев, «Штиинца», 1989, 119-121.<br />
10. Харчук О.А., Кириллов А.Ф.<br />
Влияние водного стресса на оводненность апопласта<br />
листьев в связи с морфофизиологической адаптацией к засухе. /Современная физиология<br />
растений: от молекул до экосистем: Материалы докладов Международной конференции<br />
(в трех частях). Часть 2. (Сыктывкар, 18-24 июня 2007 г.). – Сыктывкар, 2007,<br />
стр. 411-413<br />
11. Харчук О.А., Козьмик Р.А.<br />
К вопросу об измерении водного потенциала растительных<br />
тканей в растворах высокомолекулярного полиэтиленгликоля. В: Биологическое<br />
разнообразие северных экосистем в условиях изменяющегося климата:<br />
Тезисы докладов международной научной конференции, 2009, г. Апатиты, Россия,<br />
стр. 75-76<br />
12. Лещенко А.К., Сичкарь В.И., Михайлов В.Г., Марьюшкин В.Ф. Соя (генетика,<br />
селекция, семеноводство). Киев, «Наукова думка», 1987, 256 стр.<br />
13. Гродзинский А.М., Гродзинский Д.М. Краткий справочник по физиологии<br />
растений. Киев, «Наукова думка», 1973, 590 стр.<br />
14. Базилевич Н.И., Панкова Е.И.<br />
Опыт классификации почв по засолению.<br />
Почвоведение, 1968, № 11.<br />
15. Mahmood K. Salinity tolerance in ( Hordeum vulgare L.): effects of varying NaCl,<br />
K+/Na+ and NaHCO levels on cultivars differing in tolerance. Pak. J. Bot., 2011, 43(3):<br />
3<br />
1651-1654.<br />
16. Lobato A.K.S, Oliveira Neto C.F., Santos Filho B.G. et al. Physiological and biochemical<br />
behavior in soybean (Glycine max cv. Sambaiba) plants under water defi cit. Australian<br />
Journal of Crop Science, 2008, 2(1):25-32.<br />
17. Харчук О.А., Кириллов А.Ф., Тома С.И., Будак А.Б., Баштовая С.И., Козмик<br />
Р.А. Исследование некоторых параметров водного статуса растений сои в связи с их засухоустойчивостью<br />
и продуктивностью при разной влагообеспеченности. В: Известия<br />
Академии Наук Молдовы. Науки о жизни. 2005, № 2 (297), с. 34-42.<br />
18. Харчук О.А., Кириллов А.Ф., Болотин О.А., Бригидина Т.Ю.,Клейман Э.И.,<br />
Беззубов И.Н., Баштовая С.И., Козмик Р.А., Тома С.И. Слабое засоление как фактор<br />
усиления теплового стресса. В: Известия Академии Наук Молдовы. Науки о жизни. 2008,<br />
№ 1 (304), с. 67-75.<br />
19. Харчук О.А., Кириллов А.Ф., Козмик Р.А., Кмрмллова Э.Н., Баштовая С.И., Кинтя<br />
П.К., Тома С.И. Особенности водного статуса и реализации продуктивности растений<br />
сои при разных уровнях влагообеспеченности. В. Новые и нетрадиционные растения и<br />
перспективы их использования; материалы IX Международного симпозиума Москва.<br />
Российский Университет дружбы народов. 2011, 177-181.<br />
104
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
20. Харчук О.А., Кириллов А.Ф., Аксенов С.И., Тома С.И. Фенотипическая разнокачественность<br />
семян сои по накоплению масла и ее влияние на развитие растений следующего<br />
поколения. В: Известия Академии Наук Молдовы. Науки о жизни. 2009, № 2 (308),<br />
с. 48-55.<br />
21. Харчук О.А., Кириллов А.Ф., Козмик Р.А., Митина Т., Кириллова Э.Н., Баштовая<br />
С.И., Кинтя П.К. Гетерогенность водного статуса листа растений сои в условиях недостаточной<br />
влагообеспеченности. В.: Интродукция нетрадиционных и редких растений. Т.<br />
1, Ульяновск, УлГТУ, 2012, стр. 347-355.<br />
22. Boyer J.S. Advances in drought tolerance in plants. Advances in Agronomy 1996,<br />
56: 187–218<br />
23. Fitter A H, Hay R. K. M. Environmental Physiology of Plants, 3nd Edn. London: Academic<br />
Press, 2002, 367 p.<br />
24. Rogovska N. P., Blackmer A. M., Mallarino A. P. Relationships between Soybean<br />
Yield, Soil pH, and Soil Carbonate Concentration. Soil Sci. Soc. Am. J., 2007, 71<br />
(4):1251-1256<br />
25. Ştefîrţă A., Aluchi N., Vrabie V. Menţinera integrităţii funcţionale – premiză a<br />
rezistenţei plantelor de Zea mays L. la secetă. // Lucrările ştiinţifi ce a Univers. de ştiinţe Agricole<br />
şi Medicină Veterinară „Ion Ionescu de la Brad” Iaşi, România, 2002. 2. 159 MB.<br />
26. Brisson N., Olioso A. and Clastre Р. Daily transpiration of fi eld soybeans as related<br />
to hydraulic conductance, root distribution, soil potential and midday leaf potential. Plant and<br />
Soil, 1993, 154, 227-237.<br />
105
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
GENETICA, BIOLOGIA MOLECULARĂ<br />
ŞI AMELIORAREA<br />
METODOLOGIA DE UTILIZARE A METADATELOR<br />
EXPERIENŢELOR MICROARRAY ÎN ELABORAREA<br />
IPOTEZELOR ŞTIINŢIFICE<br />
Duca Maria, Leviţchi Alexei, Martea Rodica, Abduşa Daniela, Dragomir Lidia<br />
Laboratorul de Bioinformatică, Centrul universitar Biologie moleculară,<br />
Universitatea Academiei de Ştiinţe a Moldovei<br />
Rezumat<br />
S-a efectuat un studiu comparativ al datelor de expresie genică microarray, care reprezintă<br />
o cale efi cientă pentru elaborarea ipotezelor privind funcţia genelor candidate ce stau la<br />
baza mecanismelor moleculare a proceselor biologice normale şi/sau a celor patologice.<br />
A fost elaborată metodologia de utilizare a metadatelor pentru identifi carea experienţelor<br />
microarray privind depistarea genelor candidate susceptibile la tratamentul cu gibereline<br />
la plante de Arabidopsis.<br />
Cuvinte-cheie: gene candidate – gibereline – metadate - microarray<br />
Depus la redacţie 02 noiembrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Dr. Alexei Leviţchi, Laboratorul de Bioinformatică,<br />
Centrul universitar Biologie moleculară, Universitatea Academiei de Ştiinţe a Moldovei,<br />
str. Academiei 3/2, MD - 2028, Chişinău, R. Moldova, e-mail: lab.bi.unasm@gmail.<br />
com; tel. (+373) 73 74 15<br />
105
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
Introducere<br />
Sistematizarea informaţiei obţinute pentru organismele model reprezintă o<br />
importantă sursă de cunoştinţe, cu posibilitate de transfer la diverse specii de interes<br />
pentru ştiinţă, dar şi din punct de vedere economic şi strategic, în contextul dezvoltării<br />
acestor sfere. Deşi secvenţierea completă a genomului la Arabidopsis thaliana a fost<br />
fi nalizată în 2000 [13], pînă în prezent numai 50% dintre cele cca 28 000 gene sunt<br />
adnotate funcţional. Se consideră că identifi carea şi atribuirea funcţiilor corespunzătoare<br />
genelor de interes reprezintă o problemă specifi că pentru studiile biologice [10]. Mai<br />
mult ca atît, acest lucru implică şi alte aspecte ale cercetării, care necesită o metodologie<br />
sistemică în explicarea fenomenelor biologice la nivelul reţelelor proteice sau genice şi<br />
a mecanismelor de reglare a acestora.<br />
Actualmente, una dintre căile posibile de analiză a funcţionalităţii genelor este<br />
aplicarea studiilor microarray [16]. Această tehnologie de performanţă şi înaltă<br />
capacitate oferă posibilitatea de estimare a nivelului de expresie a genelor, simultan<br />
pentru cîâteva mii de gene, pentru mai multe probe, fi ind posibilă analiza complexă a<br />
interacţiunilor genice în cadrul reţelelor biologice [8]. Capacitatea de a efectua astfel de<br />
experimente a facilitat încheierea secvenţierii genomului uman şi a genomurilor unui<br />
şir de organisme model. Studiu comparativ al datelor de expresie microarray reprezintă<br />
o cale efi cientă pentru elaborarea ipotezelor de explicare a mecanismelor moleculare ce<br />
stau la baza proceselor biologice normale şi/sau a celor patologice [11].<br />
Seturile de date microarray sunt disponibile în mai multe resurse electronice (Gene<br />
Expression Omnibus, GEO (ncbi.nlm.nih.gov/geo/); Gene Expression Atlas, GEA (ebi.<br />
ac.uk/gxa); Nottingham Arabidopsis Stock Centre Array, NASCArray (affymetrix.<br />
arabidopsis.info/narrays/experimentbrowse.pl), etc), care conţin o varietate largă<br />
de date referitoare la descrierea completă a informaţiilor privind rezultatele obţinute<br />
(Affymetrix, Illumina, etc.), condiţiile experienţei, materialul biologic, precum şi alte<br />
metadate ce ulterior pot fi utilizate în elaborarea diferitor ipoteze. Sursa principală de<br />
date se consideră – GEO, care în majoritatea cazurilor conţine şi datele stocate în NCBI<br />
(National Center for Biotechnology Information).<br />
NCBI-GEO reprezintă o resursă publică, care cuprinde rezultatele obţinute prin<br />
metode contemporane de cercetare [4], cu indicarea protocoalelor şi a tabelelor cu<br />
valori de expresie, elaborate conform standardului MIAME ( Minimum Information<br />
About a Microarray Experiment, Conţinutului Minim de Informaţii despre o Experienţă<br />
Microarray) [5].<br />
De asemenea, GEO stochează şi date despre expresia genică obtinuţe printr-un şir<br />
de tehnici şi metode, precum tilling array, high throughput sequencing, SAGE, MPSS,<br />
RT-PCR, datele despre ARN necodifi cator, SNP, metilare, etc. (Tabelul 1).<br />
Se evidenţiază faptul că tipul cel mai răspândit de date sunt cele referitoare<br />
la studierea profi lurilor de expresie genică bazată pe ARNm, aspecte epigenetice<br />
legate de interacţiunea ADN şi proteinele de reglare a activităţii genelor şi a ARNului<br />
necodifi cator, precum şi aspectele structurale ale genomului. Dintre tehnicile<br />
pe larg utilizate, pot fi enumerate cele bazate pe chip-uri microarray, genome tilling<br />
array şi secvenţiere. În acelaşi timp se atestă un număr scăzut de date referitoaare la<br />
polimorfi smul mononucleotidic (acestea concentrîndu-se în bazele de date specializate)<br />
şi analiza expresiei bazată pe profi luri proteice [2].<br />
106
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Tehnologia<br />
Tipul studiului<br />
Tabelul 1. Tipuri de date stocate în NCBI GEO [2, modifi cat]<br />
Profi larea expresiei 17812 303 131 - 206 21 25 - 18498<br />
Profi larea ARN<br />
ne-codifi cator<br />
Profi larea legării/<br />
fi xării temporale ale<br />
proteinelor pe genome<br />
*<br />
Profi larea variaţiei<br />
genomului<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
341 81 233 - - - - - 655<br />
70 835 238 - - - - - 1143<br />
309 406 269 - - - - - 984<br />
Profi larea metilării 46 115 30 - - - - 191<br />
Genotiparea SNP - - - 149 - - - - 149<br />
Profi larea proteinelor - - - - - - - 31 31<br />
TOTAL 18578 1740 901 149 206 21 25 31<br />
* Genome binding/occupancy profi ling<br />
Integrarea cunoştinţelor obţinute prin diverse tehnologii, în diferite laboratoare,<br />
prin aplicarea de metode variate de extragere a probelor de ADN/ARN, induc o serie<br />
de erori, care anterior nu puteau fi depistate. În această perspectivă aplicarea tehnicilor<br />
high-throughput asigură măsurarea semnalului de hibridizare pentru estimarea expresiei<br />
genelor studiate. Din acest considerent, la înregistrarea seturilor în resursa GEO este<br />
importantă indicarea tuturor informaţiilor suplimentare care reprezintă metadatele,<br />
importante pentru analizele explorative [12].<br />
În studiul expresiei genelor metadatele sunt indispensabile pentru identifi carea<br />
de date specifi ce, descărcarea seturilor de date de interes şi interpretarea rezultatelor,<br />
contribuind la obţinerea cunoştinţelor ce conduc la generarea de rezultate şi ipoteze.<br />
Utilizarea metadatelor reprezintă unul dintre obiectele de studiu în bioinformatică, în<br />
contextul în care aceste metode conduc la avansarea conceptelor biologice. Toate aceste<br />
informaţii pot fi considerate şi valorifi cate în momentul cînd se cunoaşte structura lor,<br />
instrumentele prin care ele pot fi integrate şi analizate şi în cazul în care se aplică o<br />
prelucrare statistică corespunzătoare pentru selectarea rezultatelor.<br />
Scopul prezentei lucrări a constat în elaborarea metodologiei de analiză a metadatelor<br />
experienţelor microarray şi determinarea etapelor prealabile de lucru cu seturile de<br />
datele microarray.<br />
Materiale şi metode<br />
În cercetări au fost utilizate profi lurile de expresie a genelor la Arabidopsis thaliana,<br />
ca rezultat al tratamentului plantelor cu giberelină, în perspectiva identifi cării ulterioare<br />
a factorilor ereditari susceptibili la acţiunea acestui fi tohormon.<br />
Pentru extragerea şi analiza datelor a fost utilizat mediul de programare R [1, 9].<br />
Seturile de date microarray au fost descărcate cu ajutorul pachetului GEOquery [6].<br />
Experienţa este bazată pe platformă de tip Affymetrix. Pachetul de adnotare folosit pentru<br />
chipul respectiv este ATH1-121501 Affymetrix Arabidopsis ATH1 Genome Array, stocat<br />
107
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
pe Bioconductor v.2.9 (bioconductor.org) [7], „ath1121501.db” versiunea recentă 2.6.3<br />
(bioconductor.org/packages/release/data/annotation/html/ath 1121501.db.html), care<br />
include date despre sondele moleculare a genelor, poziţia lor pe cromosom, simbolul<br />
şi denumirea completă, proteina corespunzătoare, apartenenţa la căile metabolice şi<br />
ontologia genică etc.<br />
Suplimentar, pentru a completa informaţiile obţinute privind sondele de pe chip,<br />
a fost utilizat instrumentul NetAffy Analysis Center (Affymetrix) ( affymetrix.com/<br />
analysis/index.affx). Cu ajutorul acestei surse au fost extrase informaţii privitor la<br />
secvenţele sondei şi a fragmentului cu care aceasta poate hibridiza şi poziţia acestuia<br />
pe cromosom, sensul catenei, asocierea cu caractere cantitative, codurile de adnotare<br />
suplimentare din alte baze de date (de ex., de pe portalul ExPaSy), care nu sunt prezente<br />
în „ath1121501.db”.<br />
Din considerentul că fi şierele cu date microarray sunt voluminoase, iar conexiunea<br />
la Internet uneori este instabilă şi cu viteză joasă, rapiditatea analizei este de obicei<br />
într-o situaţie critică. Astfel fi şierele au fost identifi cate şi stocate local pe calculatorul<br />
de lucru.<br />
Rezultate şi discuţii<br />
În baza de date NCBI GEO în categoria DataSets sunt stocate următoarele categorii<br />
de date (xxx – reprezintă un cod unic atribuit) [3]:<br />
a) înregistrare GPLxxx – reprezintă o Platforma cu mai multe seturi de probe, care<br />
corespunde anumitui tip de chip produs de un anumit producător. În această înregistrare<br />
se conţin următoarele categorii de informaţii: Status, Title, Technology type, Distribution,<br />
Organism, Manufacturer, Manufacture protocol, Description, Web link , Submission<br />
date, Last update date, Organization, E-mail(s), Phone, URL, Street address, Samples,<br />
GSM, Data table header descriptions, ID, GB_ACC, SPOT_ID, Species Scientifi c Name,<br />
Annotation Date, Sequence Type, Sequence Source, Target Description, Public ID,<br />
Gene Title, Gene Symbol, ENTREZ_GENE_ID, RefSeq Transcript ID, Gene Ontology<br />
Biological Process, Gene Ontology Cellular Component, Gene Ontology Molecular<br />
Function, Supplementary data fi les not provided.<br />
b) înregistrare GSExxx - Serie combină mai multe probe ce au fost cercetate<br />
conform unui scop comun de studiu, aici se prezintă următoarele informaţii: Status,<br />
Title, Organism, Experiment type, Summary, Genotypes, Time points, Keywords,<br />
Contributor(s), Citation(s), Submission date, Last update date, Contact name, E-mail(s),<br />
Phone, Organization name, Department, Lab, Address, Platforms, Samples, Download<br />
family, SOFT formatted family fi le(s), MINiML formatted family fi le(s), Series Matrix<br />
File(s), Supplementary data fi les not provided.<br />
c) înregistrare GSMxxx - Sample este echivalentă cu o probă biologică şi se<br />
consideră a fi un studiu individual, aici se poate găsi sumarul experienţei, cu următoarele<br />
categorii de informaţii: Status, Title, Sample type, Source Name, Organism, Extracted<br />
molecule, Description, Time point, Alleles, Keywords, Submission date, Last update<br />
date, Contact name, Organization name, AddresS, Platform ID, Series, GSE, Data<br />
table header descriptions, Supplementary data fi les not provided.<br />
Studiul informaţiilor din acestă resursă au demonstrat o varietate mare de seturi de<br />
rezultate microarray. Conform datelor statistice prezentate pe portalul GEO (ncbi.nlm.<br />
nih.gov/geo/), resursa de faţă stochează peste 30 000 de studii cu cca 800 000 de probe<br />
108
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
analizate pentru 1 000 de organisme, obţinute în 8 000 diferite laboratoare de cercetare<br />
cu circa 10 000 referinţe bibliogafi ce [3]. Acest volum impunător de cunoştinţe oferă<br />
o oportunitate deosebită pentru analiza datelor la nivel de gene individuale sau de<br />
experienţe complexe [2].<br />
Pentru facilitarea analizei explorative şi valorifi carea efi cientă a datelor identifi cate<br />
am elaborat un tabel analitic, în care am inclus informaţii specifi ce referitoare la fi ecare<br />
experienţă selectată pentru Arabidopsis thaliana. Analiza metadatelor pentru aceste<br />
experienţe a permis să stabilim prezenţa informaţiei complete la nivel de specie,<br />
condiţie, durată, ţesut etc., acestea au fost stocate local într-un tabel analitic şi sunt<br />
considerate cuvinte cheie în evidenţierea ulterioară a seturilor microarray de interes.<br />
Ulterior s-au analizat seturile de date propuse de toate tipurile de tehnologii<br />
(producători) microarray (platforme) disponibile. Au fost identifi cate 50 platforme<br />
microarray, ce corespund chip-urilor de la trei tipuri de producători: Affymetrix,<br />
Agilent Technologies şi NimbleGen. Pentru fi ecare dintre platformele microarray<br />
identifi cată s-a calculat numărul de seturi de date (GSE) şi numărul de probe (GSM)<br />
analizate. Investigările referitoare la tipurile de platforme stocate în GEO privind<br />
Arabidopsis thaliana au permis evidenţierea faptului că dintre tipurile cercetate,<br />
cele mai multe informaţii (29 platforme – 58 %) sunt obţinute în baza chip-urilor<br />
Affymetrix, 11 (21%) platforme revine producătorului Agilent Technologies, iar 10<br />
platforme - NimbleGen (Figura 1):<br />
Figura1. Tipurile de platforme<br />
microarray pentru Arabidopsis<br />
Studiul comparativ al numărului total de seturi de date microarray pentru platformele<br />
identifi cate a evidenţiat că 93,7%, din cele 714 serii, corespund platformelor produse<br />
de Affymetrix (Figura 2).<br />
De asemenea, a fost evidenţiată platforma GPL198 - ATH1-121501 Affymetrix<br />
Arabidopsis ATH1 Genome Array, aceasta conţine un număr record de experienţe 548<br />
GSE-uri, cuprinzînd 6 992 probe testate.<br />
Ca rezultat, în cadrul studiului au fost analizate datele produse în baza chipurilor<br />
microarray Affymetrix. Seturile extrase s-au inclus în tabelul analitic elaborat în<br />
persectiva stocării datelor de expresie într-o formă accesibilă. În continuare a urmat<br />
extragerea propriu-zisă a datelor din GEO şi au fost incluse în tabel informaţiile<br />
corespunzătoare, după cum urmează: codul_GSE, numele_GSE, numele_GPL, codul_<br />
GPL, codul_experientei, sumarul_experientei, cuvintele_cheie, referinta, codul_GSM,<br />
numele_GSM, codul_GSM, sumarul_GSM şi bioconductor_annotation.<br />
Astfel, odată fi ind determinată structura şi componenţa tabelului analitic, se stabilesc<br />
etapele ulterioare de lucru (Figura 3).<br />
109
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
Figura 2. Repartizarea GSE şi GSM pentru Arabidopsis<br />
Figura 3. Metodologia de lucru elaborată pentru analiza datelor microarray.<br />
În conformitate cu aceste două criterii de fi ltrare au fost identifi cate şi extrase<br />
informaţii pentru 147 seturi microarray, repartizate în 8 serii ce se referă la 18<br />
platforme, care descriu experienţe referitoare la tratamentul cu giberelină (5 GSE),<br />
auxină, etilenă, citochinină şi acid abscizic.<br />
Filtrarea ulterioară, efectuată în corespundere cu scopul propus, ne-a permis să<br />
determinăm 5 seturi de date (GSE8739, GSE8785, GSE8741, GSE18985, GSE7353),<br />
110
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
care pun în evidenţă experienţe de tratament cu giberelină. Dintre acestea pentru<br />
cercetare a fost selectat setul GSE8739, caracterizat prin următoarele metadate [15]:<br />
1. Denumire - Early gibberellin responses in Arabidopsis<br />
2. Organism - Arabidopsis thaliana<br />
3. Tipul experienţei - Expression profi ling by array<br />
4. Sumar - The aim is to identify early gibberellin responsive genes in a gibberellin<br />
defi cient strain such as ga1-3. Such genes are likely regulated by DELLA proteins<br />
which are master gibberellin repressors. DELLA proteins are rapidly degraded after<br />
gibberellin treatment, but their direct target genes still need to be elucidated.//<br />
5. Design-ul experienţei - A set of 4 biological replicates was generated for each<br />
treatment. Arabidopsis seedlings were treated with water or 2 µM GA and whole<br />
4<br />
shoots collected after 1h. A comparison of water vs. GA treated samples should render<br />
4<br />
a list of early gibberellin responsive genes.<br />
GSE8739 a fost elaborat pentru determinarea genelor cu răspuns precoce la<br />
tratamentul giberelinic, reglate de proteinele DELLA, ce degradează rapid după<br />
tratament. În acest context, datele pot fi utilizate pentru identifi carea ulterioară a genelor<br />
candidate, susceptibile la acţiunea acestui fi tohormon.<br />
Setul studiat include 8 probe biologice, reprezentate în 4 repetiţii tehnice şi două<br />
biologice, dependente de condiţia tratamentul cu apa şi tratamentul cu GA : 4<br />
1. GSM216888 - ga1-3_shoots_1h_water_repl1<br />
2. GSM216893 - ga1-3_shoots_1h_water_repl2<br />
3. GSM216895 - ga1-3_shoots_1h_water_repl3<br />
4. GSM216896 - ga1-3_shoots_1h_water_repl4<br />
5. GSM216899 - ga1-3_shoots_1h_GA4_repl1<br />
6. GSM216901 - ga1-3_shoots_1h_GA4_repl2<br />
7. GSM216904 - ga1-3_shoots_1h_GA4_repl3<br />
8. GSM216906 - ga1-3_shoots_1h_GA4_repl4<br />
Mutantul utilizat ga1-3 se caracterizează prin mutaţie în gena GA1, care codifi că<br />
enzima ent-cauren sintaza A, care stopează sinteza formelor active a GA şi respectiv<br />
determină timpul înfl oririi plantei, similar cu tipul sălbatic [14], iar tratamentul extern<br />
cu GA restabileşte complet tipul sălbatic. Astfel, experienţa dată se propune a fi utilizată<br />
pentru identifi carea prin analiza explorativă a genelor candidate care îşi modifi că<br />
expresia la tratamentul cu giberelina GA , şi confi rmarea ulterioară a acestei ipoteze<br />
4<br />
prin metode de laborator.<br />
Concluzii<br />
Prin extragerea şi analiza informaţiilor de interes din baza de date GEO a fost<br />
elaborată o metodologie de cercetare a metadatelor referitoare la experienţele microarray.<br />
S-a creat un tabel analitic care cuprinde descrierea seturilor de interes.<br />
A fost identifi cat setul de interes, GSE8739, care poate fi utilizat pentru elaborarea<br />
ipotezei de cercetare privind genele candidate care îşi modifi că expresia la tratamentul<br />
cu giberelie GA . 4<br />
Cercetările au fost realizate în cadrul proiectului instituţional 11.817.04.19F Aspecte<br />
funcţionale şi genetico - moleculare ale genomului la fl oarea-soarelui (Helianthus<br />
annuus L.), etapa Identifi carea genelor cu expresia indusă de semnalul giberelinic<br />
prin analiza profi lurilor microarray existente în bazele de date.<br />
111
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Bibiliografi e<br />
1. Arppe A., Milin R. P., Baayen H.<br />
Package Naive Discriminative Learning Version<br />
0.1.1, 2011, http://cran.r-project.org/web/packages/ndl/ndl.pdf.<br />
2. Barrett T. NCBI GEO: archive for functional genomics data sets - 10 years on. //<br />
Nucleic Acids Research, 2011, 39:1005–1010.<br />
3. Barrett T.<br />
NCBI GEO: mining millions expression profi les- database and tools. //<br />
Nucleic Acids Research, 2005, 33: 562–566.<br />
4. Barrett T.<br />
NCBI GEO: mining tens of millions of expression profi les - database and<br />
tools update. // Nucleic Acids Research, 2007, 35:760–765.<br />
5. Brazma A., Hingamp P., Quackenbush J.,<br />
et al. Minimum information about a<br />
microarray experiment (MIAME) – toward standards for microarray data. // Nat. Genet., 2001,<br />
29, (4):365–371.<br />
6. Davis S., Meltzer P. S. GEOquery: a bridge between the Gene Expression Omnibus<br />
(GEO) and BioConductor. // Bioinformatics, 2007, 23, (14):1846–1847.<br />
7. Gentleman R. C., Carey V. J., Bates D. M. Bioconductor: open software development<br />
for computational biology and bioinformatics. // Genome Biol, 2004, 5(10):80.<br />
8. Giorgi F. M., Bolger A. M., Lohse M., et al. Algorithm-driven Artifacts in median<br />
polish summarization of Microarray data. // BMC Bioinformatics, 2010, 11:553.<br />
9. R Development Core Team. R: A Language and Environment for Statistical Computing.<br />
R Foundation for Statistical Computing. Version 2.11.1 (2010-05-31), ISBN 3-900051-07-0.<br />
10. Rhee S. Bioinformatic resources, challenges, and opportunities using Arabidopsis as<br />
a model organism in a postgenomic era. // Plant Physiology, 2000, 124(4):1460–1464.<br />
11. Ron E., Barrett T.<br />
NCBI GEO standards and services for microarray data. // Nat.<br />
Biotechnol., 2006, 24(12):1471–1472.<br />
12. Tukey J. W. We need both exploratory and confi rmatory. // The American Statistician,<br />
1980, 34(1):23–25.<br />
13. Walbot V. A green chapter in the book of life. // Nature, 2000, vol. 408, p. 794–795.<br />
14. Wilson R., Heckman J.,<br />
Somerville C. Gibberellin is required for fl owering in<br />
Arabidopsis thaliana under short days. // Plant Physiol., 1992, 100:403–408.<br />
15. Zentella R., Zhang Z. L, Park M., et al.<br />
Global analysis of DELLA direct targets in<br />
early gibberellin signaling in Arabidopsis. // Plant Cell, 2007, 19(10):3037–3057.<br />
16. Zhang A.<br />
Advanced analysis of gene expression microarray data. // World Scientifi c<br />
Publishing Co. Pte. Ltd., 2006, 4:51–82.<br />
PRIMERII OMOLOGI TRANSPOZONULUI ACTIVATOR ÎN<br />
EVIDENŢIEREA POLIMORFISMULUI MOLECULAR AL<br />
GENOMURILOR VEGETALE<br />
Paşa Lilia<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
Institutul de Genetică şi Fiziologie a Plantelor al Academiei de Ştiinţe a Moldovei<br />
Rezumat<br />
În lucrare, este arătată posibilitatea utilizării primerilor omologi elementului transpozabil<br />
Activator în evidenţierea polimorfi smului molecular al speciilor de plante distanţate<br />
fi logenetic – Asparagus offi cinalis L. (sparanghel), Allium cepa L. (ceapă), Magnolia sp.<br />
(magnolia), Buxus sempervirens L. (cimişir), Anethum graveolens L. (mărar).<br />
Cuvinte cheie: element transpozabil – Activator - polimorfi sm molecular - Asparagus<br />
112
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
offi cinalis L. - Allium cepa L. - Magnolia sp. - Buxus sempervirens L. - Anethum<br />
graveolens L.<br />
Depus la redacţie: 22 octombrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Paşa Lilia, Institutul de Genetică şi Fiziologie a Plantelor al<br />
AŞM, laboratorul Genetică moleculară, str. Pădurii 20, MD – 2002 Chişinău, Republica<br />
Moldova, tel. (+37322)660434, e-mail: lilia-pasa@mail.ru<br />
Introducere<br />
Elementele transpozabile (ET) reprezintă elemente genetice, care se pot deplasa<br />
dintr-un site al unui cromozom, în un alt site al aceluiaşi cromozom sau al unuia<br />
diferit şi, prin urmare, sînt capabile să modifi ce constituţia genetică a organismului<br />
[1]. În funcţie de mecanismul transpoziţiei, ET se clasifi că în două clase. Din clasa I<br />
fac parte elementele transpozabile ARN numite şi retrotranspozoni sau retroelemente,<br />
care prezintă un mecanism de transpoziţie „copie-inserează” mediat de ARN [2].<br />
Elementele clasei II, sau transpozonii, utilizează un intermediar ADN, transpoziţia lor<br />
asigurîndu-se printr-un proces de tipul „taie-inserează”. Transpozonii constituie clasa<br />
majoritară de ET identifi cate în genomul plantelor, dar majoritatea transpozonilor sînt<br />
transcripţional inactivi şi imobili [3, 4].<br />
Fiind prezentate în genom într-un număr diferit de copii şi avînd o localizare<br />
aleatorie, ET prezintă interes practic prin perspectiva utilizării lor în studiul<br />
polimorfi smului molecular al speciilor. Astfel au fost propuse procedee în baza tehnicii<br />
PCR (polymerase chain reaction – reacţia polimerazei în lanţ) cu utilizarea primerilor<br />
ET, atît a retrotranspozonilor, cum ar fi IRAP ( Inter Retrotransposon Amplifi ed<br />
Polymorphism), REMAP ( Retrotransposon Microsatellite Amplifi ed Polymorphism),<br />
RBIP ( Retrotransposon-Based Insertion Polymorphisms), S-SAP ( Sequence-Specifi c<br />
Amplifi cation Polymorphism) [5, 6], cît şi a transpozonilor, de exemplu, polimorfi smul<br />
speciilor şi hibrizilor interspecifi ci ai g. Helianthus utilizînd primerii ET MuDR [7].<br />
Scopul prezentei lucrări a fost evaluarea primerilor omologi ET din clasa a II-a –<br />
Activator (Ac) în calitate de marcheri în evidenţierea polimorfi smului molecular al unor<br />
specii de plante angiosperme distanţate fi logenetic.<br />
Materiale şi metode<br />
Obiectul de cercetare l-au constituit genomurile speciilor de angiosperme –<br />
Asparagus offi cinalis L. (sparanghel), Allium cepa L. (ceapă), Magnolia sp. (magnolia),<br />
Buxus sempervirens L. (cimişir), Anethum graveolens L. (mărar), în genomul cărora au<br />
fost identifi cate secvenţe nucleotidice omoloage ET Ac [8].<br />
ADN-ul genomic a fost izolat utilizînd metoda “CTAB (cetiltrimetilamonium<br />
bromide) - cloroform” modifi cată (Shaghai-Maroof) [9].<br />
Au fost testaţi opt primeri, creaţi în Laboratorul Genetică moleculară al IGFP al<br />
AŞM, în baza secvenţei nucleotidice complete a Ac (4565 p. b.) din genomul de Zea<br />
mays L., prezentate în baza de date GeneBank [10]. Primerii E16, D3, E17, E18 sînt de<br />
la extremitatea 5’ a Ac, E19, E20, E21, E22 – de la extremitatea 3’ a Ac, E16, E19 şi<br />
E20 au orientarea 5’ → 3’, iar D3, E17, E18, E21, E22 – 3’ → 5’ (fi gura 1).<br />
Modelul structurii Ac (4565 p. b.) al Zea mays L., a fost executat cu utilizarea softului<br />
Vector NTI Delux40, în baza secvenţei nucleotidice complete a Ac şi descrierii<br />
acestea [11].<br />
113
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
Figura 1. Modelul structurii transpozonului Activator (4565 p. b.) al Zea mays cu<br />
indicarea poziţiei primerilor utilizaţi în studiu. TIR (terminal inverted repeats) – repetiţii<br />
terminale inversate, ORFa (open reading frame) – cadru deschis citirii<br />
A fost utilizată tehnica “single primer PCR” (reacţia polimerazei în lanţ cu un<br />
singur primer), care s-a desfăşurat în 8 cicluri: denaturarea 95 0 C – 1 min., alinierea<br />
40 0 C – 2 min., extensia 72 0 C – 1 min., urmate de 35 cicluri: denaturarea 95 0 C– 0,5 min.,<br />
alinierea 65 0 C – 1 min., extensia 72 0 C – 1 min..<br />
Amestecul reactiv pentru PCR a inclus 5 pM primer, 5-10 ng ADN, soluţie tampon:<br />
66 mM tris-HCl (pH-8,4), 16 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 2,5 mM MgCl 2 , 0,1% Tween 20, 7 %<br />
glicerol, 100 μg · ml -1 BSA (Bovin Serum Albumin), cîte 0,2 mM de fi ecare dNTP,<br />
1,25 U Taq DNA polymeraza (Fermantas).<br />
Amplimerii au fost separaţi prin electroforeză (5-8 V/cm) în gelul de agaroză de<br />
2%, cu bromură de etidiu, în soluţia tampon de migrare tris-borat-EDTA (pH 8,3),<br />
vizualizate prin diafonoscopie în unde UV scurte (302 nm) şi fotografi ate (DigimaxS600/<br />
KenoxSamsung).<br />
Pentru calcularea dimensiunilor amplimerilor, s-a utilizat marcherul de referinţă<br />
“100 bp Ladder DNA marker” ( Axygen biosciences), softurile Paint Shop Pro 7 şi<br />
Microsoft Offi ce Excel 2003 (curba exponenţială y = a*e^bx).<br />
Rezultate şi discuţii<br />
Spectrele polimorfe de ADN ale genomurilor studiate, obţinute în rezultatul “single<br />
primer PCR” sînt prezentate în fi gura2 şi tabelul 1.<br />
Numărul fragmentelor polinucleotidice amplifi cate, de fi ecare primer, pentru<br />
diferite genomuri nu diferă semnifi cativ. Astfel primerul E16 a asigurat amplifi carea<br />
a 3-4 amplimeri specifi ci pentru fi ecare din genomurile analizate, D3: 2 - 5 şi 7 - 8<br />
fragmente, E17: 4 - 5 fragmente (excepţie Allium cepa L.), E18: 4 - 7 fragmente, E19:<br />
6 - 8 fragmente, E20: 5 - 8 fragmente, E21: 6 - 9 fragmente, E22: 7 - 11 fragmente. Se<br />
observă că, primerul E22 a determinat amplifi carea unui număr mai mare de fragmente<br />
pentru toate genomurile analizate.<br />
Fragmentele sintetizate de acelaşi primer pe ADN-ul genomic al diferitor specii<br />
diferă după mărime, ponderea fragmentelor de dimensiuni identice fi ind neglijabilă în<br />
raport cu numărul total de fragmente polimorfe. De exemplu, primerul E20 determină<br />
sinteza a 32 fragmente polimorfe şi doar a două fragmente identice, ca mărime (847<br />
p. b.), pentru Magnolia sp. şi Anethum graveolens L.. Sînt sau nu, aceste fragmente,<br />
identice în ceea ce priveşte succesiunea nucleotidelor, rămîne de a fi stabilit prin<br />
cercetări de secvenţiere.<br />
114
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
Figura 2. Electroforegramele produselor PCR amplifi cate cu utilizarea primerilor<br />
E16 (A: 1-5), E17 (A: 6-10), E18 (B:1-5), E19 (B: 6-10), E20 (C: 1-5), E21 (C: 6-10), E22 (D:<br />
1-5), D3 (D: 6-10):Asparagus offi cinalis L (1, 6)., Allium cepa L. (2, 7),Buxus sempervirens<br />
L., (3, 8), Magnolia sp. (4, 9), Anethum graveolens L. (5, 10), M –marcherul.<br />
În majoritatea reacţiilor cel puţin 40 % din ampliconi au dimensiuni mai mari<br />
de 500 p.b., iar în jumătate de variante: de la 1 pîna la 5 ampliconi au mai mult<br />
de 1000 p.b..<br />
Numărul fragmentelor polinucleotidice amplifi cate, de diferiţi primeri, pentru un<br />
anumit genom variază în limite mai mari. Astfel, pentru genomul Asparagus offi cinalis<br />
L. se identifi că de la 3 (E16) pînă la 9 (E22) fragmente, pentru Allium cepa L. – de<br />
la 1 (E17) pînă la 8 (E19), pentru Buxus sempervirens L. – de la 4 (E16) pînă la 11<br />
(E22), pentru Magnolia sp. – de la 4 (E16, E17, E 14) pînă la 8 (E19), pentru Anethum<br />
graveolens L. – de la 3 ( E16) pînă la 9 (E22).<br />
Se presupune că, în cazul primerilor 5’→3’ de la extremitatea 5’ a Ac şi primerilor<br />
cu 3’→5’ de la extremitatea 3’, diferenţele atestate în dimensiunile ampliconilor<br />
sintetizaţi pe ADN-ul genomic al anumitei specii, sînt determinate de deleţiile sau<br />
inserţiile din interiorul copiilor ET Ac. În cazul primerilor 5’ cu orientarea 3’→5’ şi 3’<br />
cu orientarea 5’→3’ polimorfi smul fragmentelor scurte poate avea aceeaşi explicaţie,<br />
iar polimorfi smul ampliconilor mai mari de 600 p. b., care, ar include succesiuni ale<br />
Ac şi parţial succesiuni ale site-ului ţintă, sînt determinate de localizarea copiilor Ac<br />
în genom. Astfel, spectrele polimorfe specifi ce fi ecărui genom constituie, o dovadă<br />
115
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
indirectă, atît a polimorfi smului ET Ac, în cadrul genomului, cît şi a polimorfi smului<br />
site-urilor de inserţie a acestuia.<br />
Tabelul 1: Polimorfi smul molecular al genomurilor analizate<br />
Primerii<br />
E16 D3 E17 E18 E19 E20 E21 E22<br />
5’ 5’ 5’ 5’ 3’ 3’ 3’ 3’<br />
5’→3’ 3’→5’ 3’→5’ 3’→5’ 5’→3’ 5’→3’ 3’→5’ 3’→5’<br />
3: 491,<br />
679,<br />
1165<br />
4: 302,<br />
370,<br />
562,<br />
607<br />
4: 330,<br />
423,<br />
474,<br />
1746<br />
4: 476,<br />
643,<br />
743,<br />
1114,<br />
3: 476,<br />
542,<br />
1246<br />
5: 712,<br />
809,<br />
934,<br />
1207,<br />
1485<br />
2: 228,<br />
310<br />
8: 440,<br />
485,<br />
560,<br />
646,<br />
876,<br />
1187,<br />
1286,<br />
1559<br />
7: 335,<br />
381,<br />
616,<br />
700,<br />
905,<br />
1132,<br />
1416<br />
7: 352,<br />
509,<br />
597,<br />
667,<br />
934,<br />
1150,<br />
1371<br />
4: 474,<br />
542,<br />
656,<br />
1040<br />
7: 302,<br />
378, 501,<br />
609, 755,<br />
1051,<br />
1381<br />
1: 474 -<br />
5: 405,<br />
474,<br />
598,<br />
777,<br />
973<br />
4: 432,<br />
507,<br />
926,<br />
1139<br />
4: 387,<br />
453,<br />
607,<br />
710<br />
6: 658,<br />
872, 980,<br />
1303,<br />
1522<br />
4: 542,<br />
684, 899,<br />
1051<br />
4: 404,<br />
521, 658,<br />
1134<br />
7: 353,<br />
521, 586,<br />
698, 816,<br />
1408, 1815<br />
8: 501,<br />
658, 755,<br />
899, 1011,<br />
1436, 1779,<br />
2338<br />
6: 521,<br />
684, 816,<br />
1051, 1493,<br />
2121<br />
8: 389,<br />
542, 684,<br />
935, 1072,<br />
1253, 1646,<br />
2121<br />
7: 326,<br />
482, 1011,<br />
1229, 1552,<br />
1711, 2293<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
7: 271,<br />
333, 419,<br />
543, 744,<br />
879, 947<br />
5: 245,<br />
279, 349,<br />
505, 585<br />
7: 228,<br />
274, 349,<br />
419, 585,<br />
805, 1070<br />
7: 290,<br />
336, 443,<br />
533, 574,<br />
666, 847<br />
8: 232,<br />
306, 404,<br />
448, 581,<br />
801, 847,<br />
1057<br />
6: 215,<br />
301, 404,<br />
524, 612,<br />
879<br />
6: 269,<br />
435, 505,<br />
630, 947,<br />
1098<br />
9: 389,<br />
469, 524,<br />
704, 801,<br />
1001,<br />
1182,<br />
1589,<br />
1983<br />
7: 312,<br />
435, 524,<br />
585, 758,<br />
879,<br />
1038<br />
6: 362,<br />
419, 524,<br />
678, 816,<br />
946<br />
9: 278, 335,<br />
455, 597,<br />
657, 723,<br />
934, 1079,<br />
1246<br />
7: 358, 406,<br />
597, 667,<br />
786, 1079,<br />
1206<br />
11: 295,<br />
381, 400,<br />
440, 525,<br />
560, 657,<br />
735, 822,<br />
1393, 1716<br />
7: 335, 381,<br />
462, 542,<br />
689, 1028,<br />
2401<br />
9: 228, 310,<br />
357, 462,<br />
657, 849,<br />
964, 1079,<br />
1207<br />
Concluzie<br />
Primerii ET Ac al Zea mays L. asigură obţinerea unor spectre polimorfe distincte<br />
ale genomurilor Asparagus offi cinalis L., Allium cepa L., Buxus sempervirens L.,<br />
Magnolia sp., Anethum graveolens L., astfel fi ind posibilă utilizarea lor în calitate de<br />
marcheri universali în evidenţierea polimorfi smului molecular şi, deci, în genotiparea<br />
speciilor de plante angiosperme.<br />
Bibliografi e<br />
1. http://www.thefreedictionary.com/transposon<br />
(vizitat 26.09.2012).<br />
2. Grandbastien M-A., Audeon C., Bonnivard E. et all. Stress activation and genomic<br />
impact of Tnt1 retrotransposons in Solanaceae // Cytogenet. Genome Res. 2005. Vol.110, p.<br />
229–241.<br />
116
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
3. Craig N., Craigie R.,Gellert M. et all. Mobile DNA II //Washington, DC: Am. Soc.<br />
Microbiol. Press. 2002, p. 16.<br />
4. Ţenea G. Elementele transpozabile, silenţierea şi rolul lor în evoluţia genomului<br />
vegetal, Bucureşti 2002. p. 123-124.<br />
5. Kalendar R., Grob T., Regina M., et all.<br />
IRAP and REMAP: Two new retrotransposonbased<br />
DNA fi ngerprinting techniques // Theoretical and Applied Genetics, 1999, p. 704-711.<br />
6. Grzebelus D. Transposon insertion polzmorphism as a new source of molecular<br />
markers // Journal of Fruit and Ornamental Plant Research, 2006, Vol. 14 (Suppl. 1).<br />
7. Анисимова И.Н., Туманова Л. Г., Гаврилова В.А. и др. Нестабильность генома<br />
межвидовых гибридов подсолнечника // Генетика, 2009, 8 (45), стр. 1067-1077.<br />
8. Deaghileva A., Paşa L., Mitin V., Tumanova L. „Ac-like” transposonii în genomurile<br />
plantelor superioare // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii, 2009, nr.2,<br />
p. 70-73.<br />
9. Shaghai-Maroof M.A., Soliman K.M., Jorgensen R.A., Allard R.W. Ribosomal DNA<br />
spacer-length polymorphisms in barley. Mendelian inheritance, chromosomal location, and<br />
population dynamics // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81: 8014−8018.<br />
10. http://www.ncbi.nlm.nih.gov<br />
11. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/22112?report=genbank&log$=nucltop&bla<br />
st_rank=47&RID=7WT4P9FY014<br />
ANALIZA EXPLORATIVĂ A EXPRESIEI GENELOR IMPLICATE<br />
ÎN MORFOGENEZA FLORII<br />
Duca Maria, Leviţchi Alexei, Martea Rodica<br />
Laboratorul de Bioinformatică, Centrul universitar Biologie moleculară,<br />
Universitatea Academiei de Ştiinţe a Moldovei<br />
Rezumat<br />
Studierea expresiei genelor care participă în morfogeneza fl orală, în baza profi lurilor<br />
de expresie microarray, a permis identifi carea şi analiza ţintelor de reglare directă/<br />
indirectă a proceselor de formare a fl orii. Au fost puse în evidenţă 44 gene implicate în<br />
şase categorii de procese ce contribuie la morfogeneza fl orii, care ipotetic îşi modifi că<br />
expresia sub controlul genelor din sistemul ABC. Dintre acestea, opt gene nu posedă<br />
adnotare funcţională, astfel, prezentînd interes deosebit pentru studierea ulterioară a<br />
funcţiilor genelor.<br />
Cuvinte-cheie: microarray - modelul fl oral ABC - reţelele reglatoare de gene<br />
Depus la redacţie 14 noiembrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: drd. Rodica Martea, Laboratorul de Bioinformatică,<br />
Centrul universitar Biologie moleculară, Universitatea Academiei de Ştiinţe a Moldovei,<br />
str. Academiei 3/2, MD 2028 Chişinău, Republica Moldova, e-mail : lab.bi.unasm@<br />
gmail.com, tel. (+373) 73 74 15.<br />
Introducere<br />
Formarea fl orii reprezintă o etapă primordială în reproducerea plantelor şi<br />
crearea diversităţii genetice, care se desfăşoară în baza proliferării active a ţesuturilor<br />
meristematice. Procesele de specifi care şi determinare a organelor fl orii reprezintă<br />
momente cruciale în ciclul de viaţă, care asigură creşterea şi dezvoltarea individuală a<br />
plantei.<br />
117
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
Mecanismul de coordonare a procesului de morfogeneză a meristemului fl oral<br />
(PO:0000229) este iniţiat printr-o reglare genetică complexă, chiar în primele etape<br />
ontogenetice. Astfel, este iniţiată activitatea dinamică a tuturor genelor implicate în<br />
specifi carea şi formarea fl orii. Aceste gene interacţionează între ele formând reţeaua<br />
reglatoare de gene (RRG) a morfogenezei fl orii.<br />
Studiile recente evidenţiază faptul că funcţionarea RRG stă la bază tutoror<br />
mecanismelor ce asigură morfogeneza plantei. Perspectiva studierii reţelelor din punct<br />
de vedere al componenţei, structurii, interacţiunilor şi a reglajului reprezintă, la moment,<br />
un punct de reper important pentru avansarea cunoştinţelor în domeniu, totodată,<br />
fi ind un instrument util pentru analiza şi descrierea proceselor implicate în formarea<br />
organelor fl orii [7]. Actualmente, pentru mecanismele de formare şi dezvoltare a fl orii<br />
la plante sunt descrise o serie de gene, ce interacţionează între ele, reglînd funcţional<br />
întreg procesul de organogeneză. Acestea asigură, de exemplu, ca procesul de înfl orire<br />
să se desfăşoare în periade optimale pentru formarea şi eliberarea polenului, favorizînd<br />
fertilizarea şi, ulterior, procesul de formare a seminţelor.<br />
Plantele dicotiledonate se caracterizează prin formarea fl orii în spirale succesive<br />
începînd cu meristemul fl oral. Astfel, la planta model Arabidopsis fl oarea este alcătuită<br />
din 4 spirale ce cuprind 4 sepale, 4 petale, 6 stamine şi o carpelă centrală, întreg procesul<br />
de organogeneză a fl orii cuprinde 12 etape succesive [31].<br />
Activitatea genelor implicate în procesul dezvoltării fl orii este reglată de sistemul<br />
de gene ABC (după E. Coen şi Elliot Meyerowitz, 1991) [3], dar şi de un şir de<br />
gene rolul cărora pînă la moment continuă să fi e nedeterminat. Modelul fl oral ABC<br />
reprezintă genele implicate în organogeneza fl orii în trei clase diferite, cu activităţi ce<br />
se suprapun. Clasa genelor cu funcţia A specifi că sepalele, funcţiile A şi B specifi că<br />
petalele, funcţiile B şi C specifi că staminele, iar funcţia C specifi că carpelele. Funcţiile<br />
genelor A şi C se reglează reciproc negativ, iar funcţia genelor B este limitată asupra<br />
ciclurilor petalelor şi a staminelor [2, 4].<br />
Procesele de determinare şi menţinere a meristemului fl oral sunt reglate de prezenţa<br />
genelor LEAFY (LFY) [29], însă componentele de bază a reţelei reglatoare de gene<br />
a morfogenezei fl orale sunt genele sistemului fl oral ABC: AGAMOUS (AG) [9, 27],<br />
APETALA 1 (AP1) [18, 27], APETALA 3 (AP3) [15, 27], PISTILLATA (PI) [12, 27] şi<br />
APETALA 2 (AP2) [9, 20]. Aceste gene (cu excepţia AP2) reprezintă importanţi factori<br />
de transcripţie din familia de gene MADS-box, fi ind componentele cheie a modulelor<br />
reglatoare implicate în activitatea căilor de semnalizare a tranziţiei meristemului fl oral<br />
şi a proceselor de specifi care şi formare a organelor fl orii.<br />
Scopul acestei cercetări este de a stabili genele implicate în morfogeneza fl orii prin<br />
analiza profi lurilor de expresie a genelor, utilizînd planta model Arabidopsis.<br />
Materiale şi metode<br />
Odată cu cunoaşterea secvenţei genomului la Arabidopsis şi accesul la instrumente<br />
specifi ce pentru analiza funcţională a genelor, gama de cunoştinţe disponibilă se<br />
extinde continuu. Studiile genetico-moleculare referitoare la dezvoltarea fl orii în baza<br />
organismelor model favorizează enorm explicarea precum şi manipularea asupra<br />
mecanismelor morfogenetice, în general la plantele superioare [1, 36]. Pentru acestă<br />
specie de plante este cunoscută o varietate amplă de informaţii care este stocată<br />
într-o serie de baze de date cu caracter general National Center for Biotechnology<br />
118
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Information (NCBI) [35], The European Molecular Biology Laboratory (EMBL) [3],<br />
Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) [20], etc., precum şi în resurse<br />
specifi ce: The Arabidopsis Information Resource (TAIR) [33], Arabidopsis Stock<br />
Centre (NASC) [6], The Arabidopsis Gene Regulatory Information Server (AGRIS)<br />
[8], Database of Arabidopsis Transcription Factors (DATF) [13], Kazusa Arabidopsis<br />
thaliana AnnotationAbstract (KATANA) [37], Arabidopsis thaliana Genome Database<br />
(AtGDB) [28].<br />
În calitate de material de studiu pentru cercetarea de faţă s-au utilizat informaţiile<br />
referitoare la profi lurile de expresie a genelor implicate în dezvoltarea fl orală, stocate<br />
în baza de date NCBI-GEO (National Center for Biotechnology Information - Gene<br />
Expression Omnibus).<br />
Setul de date GSE576 - Flower development (GSE576), selectat pentru studiu,<br />
reprezintă o experienţă realizată în baza platformei ATH1-1121501 Arabidopsis<br />
Genome ATH1 Array. Chip-ul este produs de Affymetrix, fi ind elaborat în baza<br />
informaţiilor obţinute în cadrul proiectului TIGR, The Institute for Genome Research<br />
(Institutul de Cercetări Genomice din Rockville, Maryland, USA). Setul de date<br />
include 4 etape ale morfogenezei fl orii şi 5 genotipuri mutante: Columbia wild type<br />
(Col-0), leafy-12 (lfy-12), Landsberg erecta (Ler), constans-2 (co-2), fl owering locus<br />
T-2 (ft-2).<br />
În acest context, devine posibilă analiza simultană a expresiei pentru aproximativ<br />
22 800 secvenţe.<br />
Timpul, zile<br />
0<br />
3<br />
5<br />
7<br />
Tabelul 1. Probele testate pentru setul de date GSE576 - Flower development<br />
Columbia<br />
wild type<br />
GSM 8827<br />
GSM 8828<br />
GSM 8829<br />
GSM 8830<br />
GSM 8831<br />
GSM 8832<br />
GSM 8833<br />
GSM 8834<br />
leafy-12<br />
GSM 8835<br />
GSM 8836<br />
GSM 8837<br />
GSM 8838<br />
GSM 8839<br />
GSM 8840<br />
GSM 8841<br />
GSM 8842<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
GENOTIPUL<br />
Landsberg<br />
erecta<br />
GSM 8843<br />
GSM 8844<br />
GSM 8845<br />
GSM 8846<br />
GSM 8847<br />
GSM 8848<br />
GSM 8849<br />
GSM 8850<br />
constans-2<br />
GSM 8851<br />
GSM 8852<br />
GSM 8853<br />
GSM 8854<br />
GSM 8855<br />
GSM 8856<br />
GSM 8857<br />
GSM 8858<br />
fl owering<br />
locus T-2<br />
GSM 8859<br />
GSM 8862<br />
GSM 8861<br />
GSM 8862<br />
GSM 8863<br />
GSM 8864<br />
GSM 8865<br />
GSM 8866<br />
Analiza explorativă a datelor de expresie a genelor a constat în aplicarea fi ltrelor<br />
şi a metodelor statistice pentru prelucrarea, interpretarea şi integrarea informaţiilor<br />
disponibile. Identifi carea genelor activate/inhibate de grupul de gene ABC a fost realizată<br />
în baza unei strategii de lucru specifi ce [24], care a fost elaborată în corespundere cu<br />
structura şi conţinutul informaţiilor referitoare la setul de date studiat.<br />
Prelucrarea datelor de expresie s-a realizat în baza aplicării limbajului de programare<br />
R ( www.r-project.org/). Pentru extragerea adnotărilor genelor prezente pe chip s-a<br />
folosit pachetul de adnotare ‘ath121501.db’ din Bioconductor (www. bioconductor.<br />
org/packages/release/dataannotation/html/ath1121501.db.html).<br />
Analiza valorilor de expresie pentru genele studiate a fost realizată în perspectiva<br />
studierii comparative a coefi cientului de corelaţie dintre genele studiate, în acest aspect<br />
genele au fost fi ltrate conform următorilor parametri r ≥ 0,85 şi p < 0,05.<br />
119
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
Rezultatele obţinute au fost analizate în baza informaţiilor oferite de resursa on-line<br />
NetAffx [14, 34], care conţine informaţia completă referitoare la genele de pe chip-ul<br />
Affymetrix folosit în studiu. Genele, care nu dispun de adnotare în bazele de date, s-au<br />
notat cu ProbeID-ul de pe chip-ul cercetat.<br />
Pentru descrierea complexă, cu referire la adnotarea completă a genelor şi a<br />
proceselor în care acestea sunt implicate, s-au analizat informaţiile Institutului<br />
de Cercetare a ADN-ului din Kazusa, Japonia ( Kazusa DNA Research Institute ).<br />
Pentru determinarea proceselor metabolice a fost utilizat AGI-Code(s) corespunzător<br />
secvenţelor, iar ca sursă de adnotare au fost selectate sursele KEGG şi AraCyc (TAIR).<br />
Aceste abordări au fost utile, în perspectiva în care concentrează un profi l bogat de<br />
informaţii referitoare la căile şi procesele metabolice pentru un şir de organisme,<br />
inclusiv Arabidopsis thaliana.<br />
De asemenea, au fost cercetate informaţiile disponibile în baza de date The Gene<br />
Ontology (GO) ( www.geneontology.org/), utilizate pe larg pentru sistematizarea şi<br />
analiza funcţională a genelor [11], în acest context, genele de interes au fost analizate<br />
în perspectiva ilustrării Proceselor biologice în care sunt implicate.<br />
Pentru integrarea tuturor rezultatelor obţinute referitor la genele studiate, a fost<br />
utilizată o resursă efi cientă pentru analiza şi determinarea proceselor în care sunt<br />
implicate anumite gene de interes [16] - instrumentul DAVID (Database for Annotation,<br />
Visualization and Integrated Discovery), versiunea 6.7 (david.abcc.ncifcrf.gov/home.<br />
jsp). DAVID integrează mai multe tipuri de informaţii stocate într-un şir de resurse<br />
importante precum ENTREZ GENE, GO, KEGG, INTERPRO, BIND, BLOCKS, PFAM,<br />
etc. [18] şi oferă o descriere integrativă a componentelor studiate. În prezenta cercetare<br />
acesta a condus nemijlocit la creşterea credibilităţii rezultatelor [30].<br />
În calitate de criterii de clusterizare au servit termenii din Gene Ontology,<br />
categoria Biological Function, iar aplicaţia utilizată a fost DAVID - Gene Functional<br />
Classifi cation Tool (GFCT), care oferă următoarele opţiuni:<br />
Kappa Similarity<br />
Similarity Term Overlap=5<br />
Similarity Threshold=0,35<br />
Classifi cation<br />
Initial/Final Group Membership=3<br />
Multiple Linkage Threshold=1<br />
EASE=1<br />
GFCT a permis ilustrarea relaţiilor funcţionale dintre gene pentru clasterizarea<br />
acestora în grupuri funcţionale. Vizualizarea rezultatelor obţinute din GFET s-a realizat<br />
cu ajutorul aplicaţiei DAVID - 2-D View Module in Functional Classifi cation Tool.<br />
Rezultate şi discuţii<br />
Studierea proceselor morfogenezei fl orii în baza profi lurilor de expresie microarray<br />
produse de Affymetrix a permis identifi carea şi analiza ţintelor de reglare directă/<br />
indirectă implicate în procesele de organogeneză a fl orii. Acest tip de investigaţii<br />
asigură, în primul rînd, analiza efi cientă a datelor pentru identifi carea genele noi,<br />
implicate în morfogeneza fl orii.<br />
Investigările explorative s-au realizat în contextul evidenţierii legăturilor dintre<br />
genele studiate. Astfel a fost examinată intensitatea expresiei genelor de interes. Au<br />
120
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
fost identifi cate o serie de gene, posibile ţinte a expresiei genelor sistemului ABC.<br />
Relaţiile dintre gene au fost stabilite în corespundere cu variaţia valorilor de expresie a<br />
fi ecărei gene ABC şi valorile de expresie a celorlalte gene de pe chip (Tabelul 2).<br />
Nr.<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
Tabelul 2. Numărul de gene infl uenţate de expresia genelor fl orale ABC<br />
Genele ABC<br />
AG PI AP1 AP2 AP3<br />
Col-1 4209 4280 4273 4410 4326<br />
lfy12 3055 3055 2517 6044 3449<br />
Ler 5700 6565 7122 7722 6470<br />
co-2 3313 2597 2090 4960 5005<br />
ft-2 2560 2604 3440 2272 2553<br />
Expresia fi ecărei din cele cinci gene ABC corelează puternic cu 2 090 - 7 722<br />
gene. Totuşi, rezultatele diferă pentru diferite forme de Arabidopsis. Cele mai multe<br />
corelări au fost observate în cazul genotipului Ler, pentru care fi ecare dintre genele<br />
ABC corelează puternic cu cca 6 700 de gene. Mai puţine gene au fost remarcate<br />
pentru genotipul ft-2, care evidenţiază o medie de cca 2 700 de gene. Rezultatele denotă<br />
importanţa proceselor morfogenetice ale fl orii, constatate în baza interacţiunilor unui<br />
şir considerabil de gene, ce manifestă mecanisme complexe de reglare a proceselor<br />
organogenetice. Fiecare dintre genele sistemului ABC prezintă, pentru toate cele cinci<br />
genotipuri, o corelare înaltă cu cca 3 800 – 5 000 gene comune.<br />
Pentru a identifi ca genele care cu siguranţă sunt corelate cu expresia genelor ABC<br />
şi/sau reglate de ele au fost selectate doar genele, ce au prezentat relaţii stabilite pentru<br />
fi ecare dintre cele cinci genotipuri. Aceasta a permis asigurarea faptului că mutaţiile<br />
caracteristice genotipurilor nu au afectat infl uenţa asupra expresiei genelor. Ca rezultat,<br />
a fost stabilită o listă fi nală de 44 gene candidate, care ilustrează infl uenţa generală a<br />
celor 5 gene ale sistemului fl oral ABC.<br />
Genele identifi cate prin analiza profi lurilor microarray, potenţial implicate în<br />
morfogeneza fl orii la plante, au fost analizate în contextul clasterizării lor funcţionale.<br />
Pentru descrierea celor 49 gene (44 de gene identifi cate în cadrul studiului şi plus cele 5<br />
gene ale sistemului ABC) s-a utilizat instrumentul bioinformatic DAVID, care permite<br />
clasifi carea informaţiilor obţinute în corespundere cu procesele biologice în care acestea<br />
sunt implicate. Astfel, genele studiate s-au separat în grupe ce cuprind de la 5 pînă la<br />
13 gene. Grupele identifi cate includ de la 3 pînă la 29 procese biologice. Procesele<br />
relevante evidenţiate au fost ordonate în 6 categorii generale (Figura 1):<br />
1. Reglarea transcripţională (10 gene),<br />
2. Dezvoltarea meristematică (7 gene),<br />
3. Procesele morfogenetice (7 gene),<br />
4. Procesele de răspuns (6 gene),<br />
5. Procesele membranare (5 gene),<br />
6. Procesele de biosinteză (5 gene).<br />
Restul proceselor (mutagenesis site, pattern specifi cation process, regionalization,<br />
developmental protein) au fost considerate nerelevante pentru studiu.<br />
121
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
Figura 1. Gruparea<br />
funcţională a genelor de interes<br />
(genele noi identifi cate sunt<br />
subliniate)<br />
În prima grupă - reglarea transcripţională (transcription), pe lîngă genele sistemului<br />
fl oral ABC care reprezintă importanţi factori de trascripţie implicaţi în morfogeneza<br />
fl orală, se remarcă încă 6 gene - CUC1 (CUP-SHAPED COTYLEDON1), JKD<br />
(JACKDAW), HFR1 (LONG HYPOCOTYL IN FAR-RED), IAA28 (INDOLE-3-ACETIC<br />
ACID INDUCIBLE 28), SCR (SCARECROW TRANSCRIPTION FACTOR FAMILY<br />
PROTEIN), ANAC104 (ARABIDOPSIS NAC DOMAIN CONTAINING PROTEIN 10),<br />
care ipotetic ar putea fi implicate în aceste procese (Figura 1, A).<br />
Rezultatele atribuite proceselor de dezvoltare formează două clase distincte.<br />
Se constată faptul că acestea sunt caracterizate de aceleaşi gene (AP1, AP3, AP2 PI, AG<br />
şi CUC) prezentînd diferenţe doar la nivelul unei singure componente din grup. Astfel,<br />
pentru dezvoltarea şi menţinerea meristematică, inclusiv cu referire la meristemul fl oral,<br />
se evidenţiză factorul de transcripţie JKD (JACKDAW) din familia INDETERMINATE<br />
DOMAIN (IDD) care conţine un domeniu proteic de tip “deget de zinc” (zinc fi nger)<br />
[24], şi care este implicat în procesul de reglare a timpului de înfl orire, precum a fost<br />
descris la porumb [5, 22], reglînd de asemenea dezvoltarea spaţială a diferenţierii<br />
provasculare şi formarea pattern-ului de tuburi secundare continue.<br />
În cadrul proceselor de răspuns la diferie tipuri de stimuli, dintre toate genele<br />
cercetate, 6 sunt implicate în 4 procese cu referire la cele de răspuns faţă de substanţele<br />
organice, stimulii endogeni, hormoni şi, în special, auxină. Acest grup include<br />
genele AGD3 (ADP-RIBOSYLATION FACTOR GTPase-ACTIVATING PROTEIN),<br />
ANAXA1 (ANNEXIN D1), IAA28 (INDOLE-3-ACETIC ACID INDUCIBLE 28), SFC<br />
(SCARECROW TRANSCRIPTION FACTOR FAMILY PROTEIN) (Figura 1, D) şi două<br />
gene neadnotate, dar pentru care informaţiile suplimentare ( http://arabidopsis. org/<br />
index.jsp) demonstrează o legătură apropiată faţă de procesele de morfogeneză a fl orii.<br />
Acestea sunt secvenţele AT5G24860 – ARABIDOPSIS FLOWERING PROMOTING<br />
FACTOR 1 (ATFPF1) şi AT1G19830 – genă din familia SAUR-like auxin-responsive<br />
protein family. Este semnifi cativ faptul că în acest grup se remarcă prezenţa genelor<br />
implicate direct în sinteză sau în procesele de răspuns faţă de auxine, expresia cărora<br />
122
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
a fost pusă în evidenţă în diverse organe, în special cele cu creşterea activă: vîrfuri ale<br />
tulpinii şi rădăcinii, muguri, fl ori (polen, ovar) [10].<br />
În acelaşi timp, grupul de procese membranare include 5 gene dintre care trei sunt<br />
fără adnotare iar ANAXA1 (ANNEXIN D) şi RTNBL14 (RETICULINE OXIDASE-LIKE<br />
PROTEIN14) fi ind descrise ca implicate în combaterea stresului oxidativ [32].<br />
Restul genelor prezintă un interes deosebit, deoarece considerăm că identifi carea<br />
lor, în cadrul studiului, reprezintă o dovadă a implicării în procesele dezvoltării fl orii.<br />
Secvenţele respective au fost analizate în baza informaţiilor suplimentare. AT3G47570<br />
reprezintă putative LRR receptor-like serine/threonine-protein kinase implicată prin<br />
intermediul receptorilor transmembranari protein tirozin-kinazici în căile de semnalizare.<br />
AT5G63850 reprezintă un transportor al aminoacizilor. AT2G07680 este membrul<br />
subfamiliei de proteine MRP11 (MULTIDRUG RESISTANCE-ASSOCIATED).<br />
Genele cu implicare în procesele de biosinteză au permis evidenţierea a cinci<br />
categorii de procese GO, ce caracterizează metabolismul diverselor componente celulare<br />
(acizi organici, acizi carboxilici, compuşi azotici, amine). În acest grup se evidenţiată<br />
5 secvenţe de interes pentru studiu (Figura 1, F), pentru care, la moment, nu este<br />
descrisă implicarea lor în procesele studiate. Rezultatele ar putea reprezenta o dovadă<br />
în acest sens. Categoria de faţă include CYSD2 (CYSTEINE SYNTHASE D2), ADT4<br />
(AROGENATE DEHYDRATASE 4) şi 3 gene fără adnotare. AT5G65010 - codifi că<br />
asparagin sintetaza (ASN2); AT3G53900 codifi că o uracil phosphoribosyltransferase<br />
plastidială (UPRT ), implicată în salvaj-ul uracilului, a treia este AT1G36180, care<br />
reprezintă acetyl-CoA carboxilaza 2 (ACC2).<br />
Principiile analizei explorative a datelor de expresie a genelor, în baza utilizării<br />
parametrilor statistici ca fi ltre a asigurat evidenţierea genelor de interes reprezentînd un<br />
mijloc efi cient pentru cercetare, care devine indispensabil pentru interpretarea efi cientă<br />
a informaţiilor biologice.<br />
Lista de gene candidate, identifi cate ca potenţial reglate de genele ABC, prezintă<br />
valoare practică pentru descrierea proceselor de morfogeneză a fl orii, dar care necesită<br />
verifi cări experimentale.<br />
Concluzii<br />
Analizele comparative ale datelor de expresie din experienţa studiată pot fi utilizate<br />
pentru modelarea unor căi posibile de expresie genică.<br />
În urma studiului au fost stabilite şi analizate 44 ţinte de reglare directă/indirectă<br />
ipotetic infl uenţate de genele sistemului ABC, implicate în procesele de morfogeneză a<br />
fl orii. În acelaşi timp, au fost identifi cate 8 gene noi, ipotetic implicate în morfogeneza<br />
fl orii, care nu sunt adnotate pînă la moment.<br />
Cercetările au fost realizate în cadrul proiectului instituţional 11.817.04.19F<br />
Aspecte funcţionale şi genetico - moleculare ale genomului la fl oarea-soarelui<br />
(Helianthus annuus L.), etapa Identifi carea genelor cu expresia indusă de semnalul<br />
giberelinic prin analiza profi lurilor microarray existente în bazele de date.<br />
Bibliografi e<br />
1. Altman R. B.<br />
Building successful biological databases. // Brief. Bioinformatics, 2004,<br />
5 (1): 4–5.<br />
2. Bowman J. L., Smyth D. R., Meyerowitz E. M.<br />
Genes directing fl ower development in<br />
Arabidopsis. // Plant Cell, 1989, 1:8137–52.<br />
123
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
3. Cochrane G., Aldebert P., Althorpe N., et.al.<br />
EMBL Nucleotide Sequence Database:<br />
developments in 2005. // Nucleic Acids Res, 2006, 34:10–15.<br />
4. Coen H. S., Meyerowitz E. M. The war of the whorls: Genetic interactions controlling<br />
fl ower development. // Nature, 1991, 353:31–37.<br />
5. Colasanti J., Yuan Z., Sundaresan V. The indeterminate gene encodes a zinc fi nger<br />
protein and regulates a lea generated signal required for the transition to fl owering in maize. //<br />
Cell, 1998, 93:593–603.<br />
6. Craigon D. J., James N., Okyere J., et. al. NASCArrays: A repository for Microarray<br />
Data generated by NASC’s Transcriptomics Service. // Nucleic Acids Research, 2004,<br />
32:575–577.<br />
7. Davidson E., Levin M. Gene regulatory networks. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A,<br />
2005, 102 (14):4935.<br />
8. Davuluri R. V., Sun H., Palaniswamy S. K., et al. AGRIS: Arabidopsis gene<br />
regulatory information server, an information resource of Arabidopsis cis-regulatory elements<br />
and transcription factors. // BMC Bioinformatics, 2003, 4:25.<br />
9. Drews G. N., Bowman J. L., Meyerowitz E. M. Negative regulation of the Arabidopsis<br />
homeotic gene AGAMOUS by APETALA2 product. // Cell, 1991, 14(6):991–1002.<br />
10. Gao M.-J., Parkin I. A. P., Lydiate D. J. An auxin-responsive SCARECROW-like<br />
transcriptional activator interacts with histone deacetylase. // Plant Molecular Biology, 2004,<br />
55:417–431.<br />
11. GENE ONTOLOGY CONSORTIUM. The Gene Ontology (GO) project in 2006. //<br />
Nucleic Acids Research, 2006, 34:322-326.<br />
12. Goto K., Meyerowitz E. M. Function and regulation of the Arabidopsis fl oral homeotic<br />
gene PISTILLATA. // Genes Dev, 1994, 8(13):1548– 1560.<br />
13. Guo A., He K., Liu D., et al.<br />
DATF: a database of Arabidopsis transcription factors.<br />
// Bioinformatics, 2005, (21):2568-2569.<br />
14. Guoying L., Loraine A. E., Shigeta R NetAffx: Affymetrix probesets and annotations.<br />
// Nucleic Acids Res, 2003, 31(1):82–86.<br />
15. Hill T. A., Day C. D., Zondlo S. C., et.al. Discrete spatial and temporal cis-acting<br />
elements regulate transcription of the Arabidopsis floral homeotic gene APETALA3. //<br />
Development, 1998, 125(9):1711–1721.<br />
16. Hinnisdaels S., Lardon A ., Barbacar N., et al. A fl oral third whorl-specifi c marker<br />
gene in the dioecious species white campion is differentially expressed in mutants defective in<br />
stamen development. Plant Molecular Biology, 1997, 35.1009 - 1014.<br />
17. Huang D. W., Sherman B. T., Lempicki R. A. Systematic and integrative analysis of<br />
large genelists using DAVID bioinformatics resources. // Nature Protocols, 2009, 4 (1):44–57.<br />
18. Huang D. W., Sherman B. T., Tan Q. The DAVID Gene Functional Classifi cation<br />
Tool: a novel biological module-centric algorithm to functionally analyze large gene lists. //<br />
Genome Biology, 2007, 8:183.<br />
19. Irish V. F., Sussex I. M. Function of the apetala-1 gene during Arabidopsis fl oral<br />
development. // Plant Cell, 1990, 2(8): 741–753.<br />
20. Jofuku K. D., den Boer B. G., van Montagu M., et. al. Control of Arabidopsis fl ower<br />
and seed development by the homeotic gene APETALA2. // Plant Cell 1994, 6 (9):1211–1225.<br />
21. Kanehisa M., Araki M., Goto S., et. al.<br />
KEGG for linking genomes to life and the<br />
environment. // Nucleic Acids Res, 2008, 36:480–484.<br />
22. Koizumi K., Wu S., MacRae-Crerar A. An essential protein that interacts with<br />
endosomes and promotes movement of the SHORT-ROOT transcription factor. // Curr Biol.<br />
2011, 21(18):1559-1564.<br />
23. Kozaki A., Hake S., and Colasanti J. The maize ID1 fl owering time regulator is a zinc<br />
fi nger protein with novel DNA binding properties. // Nucleic Acids Res, 2004, 32:1710–1720.<br />
124
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea<br />
24. Martea R., Leviţchi A., Duca M. Gene network involved in fl ower morphogenesis in<br />
plants. // The 4th International IMBG Conference For Young Scientists “Molecular Biology:<br />
Advances And Perspectives” Abstract book, September 14-17, 2011, Kiev, Ukraine, p. 205.<br />
25. Obayashi T, Kinoshita K, Nakai K, et al. ATTED-II: a database of co-expressed genes<br />
and cis elements for identifying co-regulated gene groups in Arabidopsis. // Nucleic Acids Res,<br />
2007, 35:863–9.<br />
26. Ogasawara H., Kaimi R., Colasanti J., Kozaki A.<br />
Activity of transcription factor<br />
JACKDAW is essential for SHR/SCR-dependent activation of SCARECROW and MAGPIE<br />
and is modulated by reciprocal interactionswith MAGPIE, SCARECROW and SHORT ROOT.<br />
// Plant Mol Biol, 2011, 77:489–499.<br />
27. Riechmann J. L., Wang M., Meyerowitz E. M. DNA-binding properties of Arabidopsis<br />
MADS domain homeotic proteins APETALA1, APETALA3, PISTILLATA and AGAMOUS.<br />
// Nucleic Acids Res, 1996, 24(16):3134–3141.<br />
28. Schlueter S. D., Wilkerson M. D., Huala E. Community-based gene structure<br />
annotation for the Arabidopsis thaliana genome. // Trends Plant Sci, 2005, 10:9.<br />
29. Schultz E. A., Haughn G. W.<br />
LEAFY, a homeotic gene that regulates infl orescence<br />
development in Arabidopsis. // Plant Cell, 1991, 3(8):771–781.<br />
30. Sherman B. T, Huang D. W., Tan Q. DAVID Knowledgebase: a gene-centered<br />
database integrating heterogeneous gene annotation resources to facilitate high-throughput gene<br />
functional analysis. // BMC Bioinformatics, 2007, 8:426.<br />
31. Smyth D. R., Bowman J. L., Meyerowitz E. M.<br />
Early flower development in<br />
Arabidopsis. // The Plant Cell, 1990, 2:755–767.<br />
32. Stanley Kim H., Yu Y.<br />
Transcriptional divergence of the duplicated oxidative stressresponsive<br />
genes in the Arabidopsis genome. // Plant J, 2005, 41:212–220.<br />
33. Swarbreck D., Wilks C., Lamesch P., et.al. The Ara bidopsis Information Resource<br />
(TAIR): gene structure and function annotation. // Nucleic Acids Res, 2008, 36:1009–1014.<br />
34. Tancred F., Vagner A. B., Udvardi M., et.al.<br />
AffyTrees: Facilitating Comparative<br />
Analysis of Affymetrix Plant Microarray Chips. // Plant Physiol, 2008, 146:377-386.<br />
35. Wheeler D. L., Barrett T., Benson D. A., et.al. Database resources of the National<br />
Center for Biotechnology Information. // Nucleic Acids Res, 2008, (36):13–21.<br />
36. Wilson Z. A., Zhang D. From Arabidopsis to rice: pathways in pollen development. //<br />
Journal of Experimental Botany, 2009, 60(5):1479–1492.<br />
37. Yang K.-Y., Kim Y.-M., Lee S.<br />
Overexpress ion of a Mutant Basic Helix-Loop-Helix<br />
Protein HFR1, HFR1- N105, Activates a Branch Pathway of Light Signaling in Arabidopsis. //<br />
Plant Physiology, 2003, 133(4):1630–1642.<br />
38. Yano K., Dansako T., Katana S. N. A web-based guide to public databases for<br />
Arabidopsis genomic information. // Plant Biotechnology, 2005, 22(3):225–229.<br />
125
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
ZOOLOGIA<br />
COMPORTAMENTUL ANTAGONIST LA SPECIA MUS SPICILEGUS<br />
PETENYI 1882 (RODENTIA, MURIDAE)<br />
Larion Alina, Munteanu Andrei, Nistreanu Victoria,<br />
Cemîrtan Nelli, Savin Anatol, Sîtnic Veaceslav, Caraman Natalia<br />
Institutul de Zoologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei<br />
Zoologia<br />
Rezumat<br />
A fost studiat comportamentul antagonist al speciei Mus spicilegus Petenyi. În experienţele<br />
de comportament au fost incluşi 189 indivizi, efectuate 373 de aşezări în cuplu între<br />
indivizii din diferite mişuni şi 322 – între indivizii din aceeaşi mişună. Comportamentul<br />
antagonist este caracteristic preponderent indivizilor din mişuni diferite. Cele mai multe<br />
contacte agresive au fost înregistrate la aşezarea în cuplu a indivizilor cu tipul SNC<br />
puternic şi mediu. Dinamica agresivităţii la M. spicilegus în funcţie de anotimp are o<br />
mare importanţă pentru adaptarea indivizilor pe parcursul ciclului lor vital. Primăvara<br />
nivelul agresivităţii între masculi şi femele este redus. Vara nivelul de agresivitate scade<br />
– erau mai frecvente contactele olfactive. Toamna, când începe construcţia mişunilor,<br />
agresivitatea este scăzută faţă indivizii necunoscuţi din alte mişuni şi este foarte slabă la<br />
aşezarea în cuplu a indivizilor cunoscuţi din aceeaşi mişună. Nivelul agresivităţii creşte<br />
considerabil după fi nisarea mişunii, deoarece între indivizii unei mişuni s-a format un<br />
sistem ierarhic bine diferenţiat.<br />
Cuvinte cheie: Mus spicilegus, comportament antagonist - agresivitate<br />
Depus la redacţie: 11 octombrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Larion Alina, Institutul de Zoologie al Academiei de<br />
Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei 1, MD-2028, Chişinău, Republica Moldova, e-mail:<br />
larion_alina@yahoo.com, tel. +373 22 739786<br />
Introducere<br />
Studiul comportamentului animalelor are o legătură directă cu adaptarea, care<br />
reprezintă o problemă actuală în biologia contemporană. Elucidarea diferitor forme<br />
de adaptare a organismelor vii la condiţiile schimbătoare ale mediului prezintă una din<br />
cele mai importante probleme ale ecologiei şi fi ziologiei ecologice. Şoarecii de mişună<br />
Mus spicilegus, la fel ca toate rozătoarele, trăiesc în condiţii complexe, adaptânduse<br />
continuu la modifi carea acestora şi reglându-şi activitatea vitală corespunzător cu<br />
schimbările ce au loc. Plasticitatea comportamentului la specia M.spicilegus constă<br />
în capacitatea adaptării indivizilor la condiţiile dinamice ale mediului, care se pot<br />
modifi ca brusc pentru perioade scurte de timp. La baza comportamentului adaptiv al<br />
animalelor la anumite condiţii ale mediului stă activitatea de cercetare şi orientare, mai<br />
pronunţată fi ind la speciile care duc un mod de viaţă colonial sau în grup [1, 7], precum<br />
şi comportamentul antagonist, care stă la baza reglării relaţiilor intraspecifi ce.<br />
126
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Zoologia<br />
Material şi metode<br />
Obiectul de studiu a fost şoarecele de mişină M.spicilegus. Pentru evidenţierea şi<br />
descrierea pozelor şi mişcărilor indivizilor, înregistrarea frecvenţei diferitor elemente<br />
de comportament a fost utilizată metoda “Aşezării în cuplu” (mascul – mascul; mascul<br />
– femelă; femelă – femelă) a indivizilor din aceeaşi mişună şi din mişuni diferite [5].<br />
Într-o cutie din sticlă organică cu dimensiunile 80×80×60cm, cu pereţi despărţitor mobili<br />
au fost amplasaţi a câte 2 indivizi şi la fi ecare 5 minute, total 15 minute, s-a înregistrat<br />
durata şi frecvenţa elementelor de comportament, informaţia despre numărul tuturor<br />
contactelor (în calitate de contact este califi cată orice apropiere a indivizilor, după care<br />
survenea o interacţiune) şi despre rata contactelor antagoniste. În experiment au fost<br />
incluşi 189 indivizi, efectuate 373 de aşezări în cuplu între indivizii din diferite mişuni<br />
şi 322 – între indivizii din aceeaşi mişună. Studiul componenţei calitative a populaţiei<br />
s-a efectuat prin determinarea tipului sistemului nervos central (SNC) după metoda lui<br />
Camenov [6].<br />
Rezultate şi discuţii<br />
În urma analizei comportamentului rozătoarelor mici s-a constatat, că în<br />
majoritatea cazurilor comportamentul indivizilor este similar. Mişcările şi pozele<br />
indivizilor în timpul interacţiunilor sociale au fost divizate în 3 grupuri funcţionale:<br />
1. Comportamentul în timpul analizei partenerului. 2. Comportamentul, care contribuie<br />
la întărirea relaţiilor sociale. 3. Comportamentul antagonist. Pentru indivizii din diferite<br />
mişuni este caracteristic comportamentul antagonist. Am evidenţiat următoarele acte<br />
de bază ale comportamentului la grupurile de indivizi din mişuni diferite: ameninţarea,<br />
atacul, poziţia laterală, poziţia verticală, respingerea partenerilor, apărarea.<br />
Ameninţarea şi atacul. Pozele şi mişcările de ameninţare sunt foarte expresive şi<br />
se deosebesc mult de celelalte forme de comportare nu numai după caracterul comun<br />
al mişcărilor, dar şi după maniera lor şi după interpretare. Toate acţiunile de atac se<br />
întreprind din câteva poze caracteristice: poziţia laterală, poziţia laterală de ameninţare,<br />
poziţia verticală şi apărarea (fi g. 1). Pe parcursul experimentului cele mai multe atacuri<br />
au fost înregistrate la aşezarea în cuplu a masculilor cu tipul SNC puternic şi cu tipul<br />
SNC mediu - 11±1. După atac indivizii se luptau, se rostogoleau, lupta era însoţită de<br />
ocoliri, fugă (cu urmărire, fără urmărire), ţipete, respingeri.<br />
Poziţia laterală este luată de indivizi la apropierea partenerului. În acest caz<br />
individul se întoarce cu partea laterală sau se întoarce cu spatele la partener (fi g. 1. 1;<br />
2; 4; 5). Această orientare a corpurilor este veriga iniţială în lanţul poziţiilor laterale de<br />
ameninţare, caracteristică mai mult pentru animalele necunoscute. Din această poziţie<br />
indivizii pot întreprinde un şir de mişcări şi acţiuni: împingerea partenerului (fi g. 1. 4),<br />
lovituri cu membrul posterior (fi g. 1. 5) şi atacuri cu aruncări (fi g. 1. 10; 11). Atacurile<br />
se terminau cu bătăi, încăierări (fi g. 1. 12). Încăierările se întrerupeau, dacă unul din<br />
parteneri fugea, element care, la rândul său, este însoţit de urmărire. De multe ori, după<br />
luptă partenerii se retrăgeau în colţuri opuse, începeau să se cureţe, se făceau ghem şi<br />
se observau reciproc.<br />
Apărarea. Ca răspuns la acţiunile agresive ale partenerului, indivizii iau o poză<br />
de apărare (fi g. 1. 13). Din această poziţie indivizii se resping numai cu membrele<br />
anterioare (fi g. 1. 7; 8; 9). Pe parcursul experimentului poziţia de apărare a fost<br />
înregistrată de 4 – 8 ori.<br />
127
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Zoologia<br />
La aşezarea în cuplu a indivizilor cunoscuţi şi necunoscuţi cu SNC de tip diferit s-a<br />
observat, că primăvara nivelul agresivităţii între masculi şi femele este scăzut, deoarece<br />
ieşind din iarnă ei dispersează pe teritoriul din apropierea mişunii şi începe formarea<br />
cuplurilor noi. Din numărul total de aşezări în cuplu a indivizilor necunoscuţi numai<br />
la 8,3% din cazuri s-a observat un nivel mai înalt de agresivitate: între 2 masculi şi 2<br />
femele cu tipul SNC puternic. La 12,5% din cazuri am observat interacţiuni antagoniste<br />
foarte slabe: respingerea partenerului, poza de ameninţare, poza de apărare, ocolirea,<br />
etc. În celelalte cazuri aceste interacţiuni antagoniste lipseau. Indivizii din diferite<br />
mişuni se comportau aproximativ ca şi cei din aceeaşi mişună. Erau mai frecvente<br />
contactele olfactive: nazo-nazale, nazo-anale, nazo-laterale şi apropierea de partener,<br />
ca consecinţă a faptului că primăvara se intensifi că secreţia glandelor situate în regiunile<br />
faciale, ventrale şi аnogenitale.<br />
Figura 1. Comportamentul antagonist (după Sokolov şi al., 1990, cu modifi cările<br />
autorului). 1, 2, 4, 5 - poziţia laterală; 3 - poziţia verticală; 6 - respingerea partenerilor<br />
din poziţia verticală; 7 - 9 - respingerea partenerilor; 10, 11 - atacul; 12 - lupta; 13 - poza<br />
“apărare”<br />
Vara nivelul de agresivitate scade. Din numărul total de aşezări în cuplu a indivizilor<br />
necunoscuţi interacţiuni slabe antagoniste au fost întâlnite la 16,7% cazuri. Luptele au<br />
fost înregistrate mai frecvent la aşezarea în cuplu a masculilor cu tipul SNC puternic<br />
şi masculilor cu tipul SNC mediu, precum şi între femelele cu tipul SNC puternic şi<br />
femelele cu tipul SNC mediu. Între masculi şi femele comportamentul antagonist se<br />
manifestă nu prin luptă, ci prin respingerea partenerului. Valori maxime ale agresivităţii<br />
au fost înregistrate la aşezarea în cuplu a masculilor cu tipul SNC puternic cu tipul SNC<br />
mediu – 26,4±5,9 secunde, iniţiativa fi ind din partea individului cu tipul SNC mediu.<br />
În celelalte cazuri contactele antagoniste constituiau de la 5 până la 15 secunde. Lupte<br />
mai pronunţate cu puţine urmăriri se întâlneau mai des la aşezările între masculii<br />
128
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Zoologia<br />
necunoscuţi. În timpul aşezării în cuplu a masculilor şi femelelor necunoscute s-a<br />
constatat, că masculii încercau să le facă curte femelelor, analizându-le minuţios,<br />
efectuând mişcări mozaice, urmărindu-le. Femelele, de regulă, stăteau în poza de<br />
ameninţare, îi respingeau şi încercau să-i evite. În studiile altor cercetători, de asemenea,<br />
masculii iniţiau contactele cu femelele, deseori de tip ofensiv, iar acestea aveau reacţii<br />
defensive [2].<br />
La aşezarea în cuplu a indivizilor cel mai înalt nivel de agresivitate a fost observat<br />
în perioada de toamnă: la 82% din numărul total de aşezări. Iniţiatori, de regulă, erau<br />
dominanţii din pereche cu SNC de tip puternic şi agresivitatea se manifesta între<br />
indivizii necunoscuţi (femele cu masculi, masculi cu masculi, femele cu femele), însă<br />
interacţiunile antagoniste cele mai frecvente au fost observate la aşezarea în cuplu<br />
a femelelor şi nu a masculilor. În interacţiunile mixte în 49% cazuri masculii erau<br />
dominanţi, în 51% cazuri - femelele erau dominante. Nivelul de agresivitatea era mai<br />
înalt la aşezările în cuplu în care masculii erau dominanţi şi nu femelele (p< 0,05).<br />
În cazul când nivelul agresivităţii era foarte înalt, după mirosirea reciprocă, unul din<br />
parteneri ataca în primele minute ale experimentului. Atacurile urmau unul după altul<br />
şi dominantul – individul cu tipul SNC mai puternic din cuplu îl urmărea pe partenerul<br />
subaltern. Atacurile erau însoţite de lupte, rostogoliri şi ţipete. Agresivitatea ocupa circa<br />
68% din tot timpul experimentului (612±20,8 secunde). Atacurile, lupta, rostogolirile<br />
predomină asupra elementelor mai "moi" ale agresivităţii: respingerea, poza ameninţare,<br />
poza apărare, fuga etc. Lupta, rostogolirea alcătuiau 205±20,6 secunde. Atât timp cât<br />
partenerul, dominantul din cuplu, nu manifestă agresivitate, partenerul subaltern stătea<br />
liniştit într-un colţ şi-l urmărea.<br />
La aşezarea în cuplu, când nivelul agresivităţii era mai scăzut, după mirosirea<br />
reciprocă, unul din parteneri îl ataca pe al doilea. Şi în aceste cazuri ataca dominantul,<br />
însă nivelul agresivităţii era mai scăzut. După o serie de atacuri, indivizii se retrăgeau<br />
fi ecare în colţuri opuse şi se curăţau, se odihneau, se observau unul pe celălalt, etc.<br />
În astfel de cazuri predomina respingerea, ameninţarea. Uneori indivizii se ridicau în<br />
membrele posterioare şi cu cele anterioare se respingeau unul pe altul, iar dominantul<br />
nu-l urmărea pe subaltern. Interacţiunile antagoniste ocupau până la 36% (240±23,5<br />
secunde) din tot experimentul.<br />
La aşezarea în cuplu, când nivel agresivităţii este cel mai scăzut erau mai puţine şi<br />
numărul contactelor agresive – cca 20% (134±15,8 secunde) din timpul experimentului.<br />
Partenerii se miroseau minuţios unul pe altul, după care puteau să se despartă şi să<br />
continue explorarea camerei. În acest caz atacurile şi luptele erau foarte puţine la număr<br />
şi de scurtă durată - până la 2-5 secunde. Aceste cazuri au fost întâlnite la aşezările<br />
în cuplu a indivizilor cu SNC de tip slab şi mediu, sau atunci când indivizii erau de<br />
aceeaşi greutate. În astfel de interacţiuni nici chiar dominanţii nu îndrăzneau să atace:<br />
ei stăteau în colţ, se curăţau, explorau etc. Apropiindu-se de partener, ei îl mirosea<br />
intens, îl ocolea, mai frecvent din poziţie laterală. S-au înregistrat 2 cazuri de aşezare<br />
în cuplu a 2 masculi necunoscuţi, primul - cu tipul SNC puternic, al doilea - cu tipul<br />
SNC slab, când masculul cu tipul SNC slab s-a învârtit în jurul celui cu tipul SNC<br />
puternic timp de 35 secunde, după care masculul cu tipul SNC puternic l-a mirosit<br />
(15 secunde) foarte minuţios pe cel cu tipul SNC slab. Indivizii cu tipul SNC slab cel<br />
mai frecvent manifestau un comportament de apărare-ameninţare: poza de ameninţare,<br />
129
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Zoologia<br />
poza de apărare, respingerea etc. Agresivitatea este mai înaltă la aşezarea în cuplu<br />
a animalelor necunoscute din diferite mişuni. Pentru indivizii din aceeaşi mişună<br />
elementele antagoniste sunt puţin frecvente – după mirosirea reciprocă aceştia treceau<br />
la alte activităţi: explorarea camerei, curăţarea reciprocă (alogrooming), deseori stăteau<br />
unul lângă altul – 20-200 secunde.<br />
Schimbarea agresivităţii la M. spicilegus în dependenţă de anotimp are o mare<br />
importanţă pentru adaptarea indivizilor pe parcursul ciclului lor vital. Toamna, când<br />
indivizii încep construcţia mişunilor cu rezerve de hrană, agresivitatea faţă de animalele<br />
necunoscute din alte mişuni este scăzută şi este foarte slabă la aşezarea în cuplu a<br />
indivizilor cunoscuţi din aceeaşi mişună, fapt semnalat şi în alte studii [3]. În această<br />
perioadă lipseşte un sistem ierarhic bine diferenţiat în mişună, ceea ce le permite<br />
indivizilor să-şi concentreze forţele pentru colectarea rezervelor de hrană şi amenajarea<br />
mişunilor. Datele noastre coincid cu cele obţinute de alţi cercetători [8], care susţin, că<br />
în această perioadă, în mişuni lipseşte sistemul ierarhic de relaţii reciproce între indivizi.<br />
Nivelul agresivităţii creşte considerabil atunci, când animalele au fi nisat construcţia<br />
mişunii cu rezerve de hrană şi locuiesc în ea, deoarece între indivizii unei mişuni s-a<br />
format un sistem ierarhic bine diferenţiat. În cazul când un individ străin nimereşte în<br />
interiorul unei mişuni, acesta provocă agresivitate din partea tuturor indivizilor mişunei<br />
şi în rezultat este ucis. Toamna populaţia din mişună constă din 1-2 indivizi adulţi şi<br />
indivizi tineri din ultimele generaţii, cu un sistem ierarhic de relaţii reciproce bine<br />
diferenţiat şi cu un nivelul înalt de agresivitate faţă de străini.<br />
Primăvara nivelul agresivităţii faţă de străini este redus, deoarece indivizii părăsesc<br />
mişunile de iarnă, dispersează şi încep reproducerea. Diminuarea agresivităţii le permite<br />
animalelor să formeze grupări noi. Vara M. spicilegus sunt repartizaţi în diverse tipuri<br />
de biotopuri, ceea ce contribuie la scăderea nivelului agresivităţii în condiţiile naturale.<br />
S-a constatat, ca între masculii, care populează în vecinătate, reacţiile agresive sunt<br />
semnifi cativ mai scăzute decât între cei care populează la o distanţă mai mare unul faţă<br />
de altul [4].<br />
Concluzii<br />
Comportamentul antagonist este caracteristic preponderent indivizilor din mişuni<br />
diferite. Din acest grup funcţional fac parte următoarele elemente etologice de bază:<br />
ameninţarea, atacul, poziţia laterală, poziţia verticală, respingerea partenerilor, apărarea.<br />
Cele mai multe atacuri au fost înregistrate la aşezarea în cuplu a masculilor cu tipul SNC<br />
puternic şi cu tipul SNC mediu. Schimbarea agresivităţii la M. spicilegus în dependenţă<br />
de anotimp are o mare importanţă pentru adaptarea indivizilor pe parcursul ciclului lor<br />
vital. Primăvara nivelul agresivităţii faţă de străini este redus, deoarece indivizii părăsesc<br />
mişunile de iarnă şi încep reproducerea. Scăderea agresivităţii le permite animalelor să<br />
formeze noi grupări. Vara nivelul de agresivitate la fel este scăzut. Erau mai frecvente<br />
contactele olfactive. Toamna, când începe construcţia mişunilor cu rezerve de hrană,<br />
agresivitatea este scăzută faţă indivizii necunoscuţi din alte mişuni şi este foarte slabă<br />
la aşezarea în cuplu a indivizilor cunoscuţi din aceeaşi mişună.<br />
Nivelul agresivităţii creşte considerabil atunci, când animalele au fi nisat construcţia<br />
mişunii şi locuiesc în ea, deoarece între indivizii unei mişuni s-a format un sistem<br />
ierarhic bine diferenţiat.<br />
130
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Bibliografi e<br />
1. Larion A. Teza de doctor în diologie. // Chişinău. 2003, 154 pp.<br />
2. Patris B., P. Gouat, C. Jacquot, N. Christophe, C. Baudoin.<br />
Agonistic and Sociable<br />
Behaviors in the Mound-Building Mice, Mus spicilegus: A Comparative Study With Mus<br />
musculus Domesticus. // Aggressive Behavior, 2002, Vol.28, p. 75–84.<br />
3. Simeonovska-Nikolova D., Sh. Mehmed.<br />
Behavior of mound-building mouse, Mus<br />
spicilegus during autumn-winter period in captivity. // Biotechnol. & Biotechnol. Eq., 2009,<br />
23, p.180-183.<br />
4. Simeonovska-Nikolova Daniela M. Neighbuor Relationships and Spacing Behaviour<br />
of Mound-building Mouse, Mus spicilegus (Mammalia: Rodentia) in Summer. // Acta zool.<br />
bulg., 2012, 64 (2), p. 135-143.<br />
5. Гольцман М.Е., Наумов Н.П., Никольский А.А., Овсянников Н.Г., Пасхина Н.М.,<br />
Смирин В.М. Социальное поведение большой песчанки ( Rhombomys opimus Licht.) //<br />
Поведение млекопитающих. М.: “Наука”. 1977. С. 5-69.<br />
6. Каменов Д.А. Электрооборонительная методика исследования свойств нервных<br />
7. процессов у мелких грызунов методом выработки пары условных рефлексов //<br />
Науч. докл. Высш. шк. Биол. Науки. 1973. № 6. С. 125-127.<br />
8. Мунтяну А.И., Чемыртан Н.А. Ориентировочно-исследовательское поведение<br />
симпатричных видов мышевидных грызунов в агроценозах. // Кишинев: «Штиинца».<br />
1997. № 2 (284). С. 69-72.<br />
9. Соколов В.Е., Котенкова Е.В., Лялюхина С.И. Биология домовой и курганчиковой<br />
мышей. // М.: Наука, 1990; 208 с.<br />
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ<br />
ВИДА SITONA LINEATUS (COLEOPTERA: CURCULIONIDAE) В<br />
РЕСПУБЛИКЕ МОЛДОВА<br />
Мунтяну Н., Малеванчук Н., Тодераш Л., Молдован А., Бакал С.<br />
Институт зоологии Академии Наук Молдовы<br />
Zoologia<br />
Rezumat<br />
Studierea caracterelor biologice ale dezvoltării insectelor este esenţială pentru sesizarea<br />
căilor de adaptare ecologică la condiţiile specifi ce ale unei sau altei regiuni, iar în<br />
plan aplicativ contribuie la pronosticarea stării populaţiilor de insecte folositoare sau<br />
dăunătoare. Scopul principal al lucrării a constat în relevarea caracterelor biologice ale<br />
dezvoltării şi distribuţiei speciilor Sitona lineatus L. în semănăturile de lucernă de pe<br />
teritoriul Republicii Moldova. În rezultatul cercetărilor efectuate s-a constat că cea mai<br />
mare parte de exemplare (56%) a fost colectată în zona centrală a Republicii Moldova.<br />
Densitatea medie a speciei Sitona lineatus L. a constituit 5,03 exemp./м 2 . Numărul<br />
maximal a fost de 13-14 exemp./м 2 . Au fost de asemenea sistematizate şi relevate date<br />
noi privitor la arealul de răspândire a speciilor pe teritoriul republicii noastre.<br />
Cuvinte-cheie: Sitona lineatus L. - particularităţi biologice - distribuţia speciilor -<br />
densitatea populaţiei - adaptare ecologică.<br />
Depus la redacţie 18 octombrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Malevanciuc Nadejda, Institutul de Zoologie al Academiei<br />
de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei, 1, MD-2028 Chişinău , Republica Moldova,<br />
E-mail: malevanciuc_nadejda@yahoo.com, izooasm@asm.md, tel. (+373 22)<br />
73-98-09<br />
131
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Zoologia<br />
Введение<br />
В настоящее время сельское хозяйство напрямую связано с уровнем экономического<br />
развития страны. Основной задачей сельхозпроизводства, является<br />
получение высококачественной продукции для того, чтобы обеспечить питанием<br />
все увеличивающееся население нашей планеты. Для этого необходимо иметь<br />
высокопродуктивные сорта сельскохозяйственных растений и породы животных,<br />
а также совершенные методы их выращивания.<br />
Значительную роль в повышении качества производимой продукции играют<br />
бобовые культуры, т.к. они являются улучшителями почвенного плодородия, используются<br />
непосредственно в пищу, а также входят в состав кормов сельскохозяйственных<br />
животных в качестве белкового компонента. Проблема получения<br />
высококачественного белка в современном мире очень актуальна и её решение<br />
важно для повышения качества питания населения.<br />
Клубеньковые долгоносики рода Sitona Germ. являются одними из самых<br />
распространённых вредителей бобовых культур, которые питаются надземными<br />
(имаго) и подземными (личинки) органами растений. В результате повреждения<br />
растений снижается не только урожай зерна, но и его качество. Второй<br />
аспект вредоносности связан со снижением числа клубеньков (органы симбиотической<br />
азотфиксации) на корнях бобовых [26]. ]. По данным некоторых ученых<br />
полное развитие 1000 личинок долгоносиков из рода Sitona на квадратный<br />
метр за одно поколение снижает количество азота на 5,7 кг с гектара кормового<br />
растения [20].].<br />
В Республике Молдова было выявлено 19 видов долгоносиков из рода Sitona<br />
[34, 11]. В качестве кормовых растений приводятся представители семейства<br />
Fabaceae люцерна, вика, горох, клевер, эспарцет, донник и другие. Люцерна является<br />
одним из основных источников питания для большинства долгоносиков<br />
рода Sitona. К таковым относится вид Sitona lineatus L., который в массовом развитии<br />
существенно повреждает молодые всходы люцерны и их корневые узелки.<br />
Впервые полосатый серый долгоносик Sitona lineatus в фауне исследуемого<br />
региона был отмечен бессарабскими энтомологами Миллер, Зубовский, [31, 32],<br />
позднее вид отмечен в фаунистических списках Медведев, Шапиро [29], а также<br />
отрывочные сведения о виде указаны в работах посвященных отдельным культурам<br />
и борьбе с их вредителями [23, 25, 34, 36, 37].<br />
Люцерна (Medicago sativa L., 1753) это растение, которое адаптировано к различным<br />
климатическим и почвенным условиям. Она произрастает практически<br />
на всех континентах Земного шара, и общая площадь занимаемой территории<br />
составляет около 130 миллионов гектар. Наибольшая часть территорий люцерновых<br />
полей приходится на США, Аргентину, Россию и Францию. На территории<br />
Румынии, площадь возделывания люцерны в 1995 году составляла 343-300 га<br />
[15]. На территории Республики Молдова общая площадь занимаемая люцерной<br />
составляет примерно 250 тысяч га [27]. Выращивание люцерны, безусловно,<br />
имеет важное агротехническое значение, так как она улучшает плодородие почвы,<br />
защищает ее от ветровой и водной эрозии, оставляя в почве корни и послежаточные<br />
остатки (от 400 до 12000 кг/га). В корневой системе содержится от 2,5<br />
- 3 до 4 % азота (в расчете на сухое вещество). После ее отмирания и разложения<br />
132
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Zoologia<br />
запасы азота в почве увеличиваются на 150 - 200, иногда 300 кг, что благотворно<br />
влияет на высевание других культур после уборки урожая [28].<br />
Покос люцерны производят от 2 до 4 раз в год, в зависимости от климатических<br />
условий и увлажненности почвы. Наилучшие урожаи люцерны на сено<br />
и зеленую массу получают в районах с достаточно увлажненной почвой или на<br />
орошаемых площадях. В годы со средними условиями влаги, посевы неорошаемой<br />
люцерны косят 2-3 раза в год. Орошение обеспечивает 4-5 покоса на юге и<br />
3-4 покоса на севере Республики Молдова [27].<br />
Основной целью работы было выявление биологических особенностей<br />
развития и распределения долгоносиков вида Sitona lineatus L. (Coleoptera:<br />
Curculionidae) на люцерновых полях в Республике Молдова.<br />
Материалы и методы<br />
Материалом для настоящей работы послужили стационарные сборы и наблюдения,<br />
проведенные в 2009-2012 гг. с марта по октябрь месяц, в 10 районах<br />
Республики Молдова (Лозова N: 47°07’05” E: 28°23’09”; Глодень N: 47°46’14”<br />
E: 27°30’51”; Унгень N: 47°12’15” E: 27°47’44”; Моара Домнеаскэ N: 47°37’22”<br />
E: 27°25’ 0”; Бэлць N: 47°45’42” E: 27°55’44”; Отачь N: 48°25’48” E: 27°47’38”;<br />
Иванча N: 47°17'15» E: 28°51'25»; Кэушень N: 46°38'39» E: 29°24'50»; Хынчешть<br />
N: 47°32'53» E: 27°30'18»; Троица Ноуэ N: 46°47'25» E: 29°15'54»; Кахул N:<br />
45°54'27» E: 28°11'40»), а также коллекционные материалы Института зоологии<br />
АНМ. Сбор насекомых производился на экспериментальных полях с люцерной<br />
(Medicago sativa L.) при помощи энтомологического сачка на 100 взмахов с каждого<br />
исследованного поля [35, 19]. Руководством в процессе установления видовой<br />
принадлежности исследуемых жесткокрылых послужили фундаментальные<br />
работы и сводки [22, 1, 18]. Изучение материала проводилось с использованием<br />
микроскопа МБС - 10 и BelPhotonics.<br />
Результаты и обсуждения<br />
В результате проведенных исследований наибольшее количество экземпляров<br />
56 % долгоносиков вида Sitona lineatus L. (Coleoptera,Curculionidae) было собрано<br />
в центральной части Республики Молдова. В северной части республики было<br />
собрано 32 % экземпляра, а в южной части всего лишь 12 % общего количества<br />
экземпляров. Такое распределение, очевидно связано с тем, что площади,<br />
занимаемые люцерной в центральной части Республики Молдова, во много<br />
раз превышают общую территорию полей предназначенных для возделывания<br />
люцерны в северном и южном районах. Средняя численность вида Sitona<br />
lineatus L. составило 5,03 экз./м 2 . Максимальная численность, на уровне порога<br />
вредоносности, 13-14 экз./м 2 была отмечена в Лозова.<br />
На территории Республики Молдова, полосатый долгоносик Sitona lineatus L.<br />
был отмечен в следующих регионах: Бендеры, Бахмут, Бричень, Бэлць, Бэчиой,<br />
Вадул Туркулуй, Глодень, Грэтиешть, Иванча, Калфа, Карманова, Кахул,<br />
Кишинэу, Корнешть, Кэушень, Лалова, Лозова, Моара Домнеаскэ, Окница,<br />
Отачь, Парковка, Сахарна, Сорока, Спея, Стрэшень, Сэлкуца, Троица Ноуэ,<br />
Унгень, Хынчешть, Чимишень, Чумай, Штефан Водэ, Ягорлык (Рис. 1.).<br />
133
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Zoologia<br />
Рис. 1. Распределение вида Sitona lineatus (L., 1758) в посевах люцерны на<br />
территории Республики Молдова; Cборы 2009-2012; Миллер, Зубовский 1906-<br />
1917; Медведев, Шапиро 1957; Пойрас 2006.<br />
В мировом плане территориальная экспансия вида охватывает Восточную и<br />
Юго-Восточную Европу, Северную Африку, ближний восток (Турцию, Северо-<br />
Кавказские республики России, Грузию, Армению, Азербайджан, Ливан, Сирию,<br />
Израиль, Иорданию, Египет, Арабский полуостров, Иран, Ирак), Среднюю<br />
Азию, Китай, Индию [3] и юг Западной Сибири [32]. Для Северной Америки<br />
этот вид является инвазивным вредителем, географический диапазон которого в<br />
настоящее время расширяется по канадской прерии [2, 17].<br />
Все исследованные виды клубеньковых долгоносиков по биологическим<br />
особенностям можно разделить на две основные группы: 1) зимующие в стадии<br />
взрослого насекомого; 2) зимующие в стадии личинки [33].<br />
Вид Sitona lineatus L., относится к первой группе насекомых. Активность<br />
данного вида проявляется, когда температура воздуха подымается до 12-14 °C,<br />
134
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Zoologia<br />
а почва прогревается до 19-20 °C [33, 5]. В год отмечено два периода миграции<br />
долгоносиков: первый период весенний, когда насекомое покидает место зимовки<br />
и начинают активно питаться, а второй период в конце лета - начале осени,<br />
когда жуки второго поколения питаются перед зимовкой. Весеннее расселение<br />
вида S. lineatus на кормовые растения начинается, в случае если соответствующая<br />
температура держится на протяжении 2-3 дней [33]. В зависимости от регионов<br />
миграция долгоносиков на однолетние и многолетние зернобобовые растения<br />
начинается в марте - апреле [8]. В Московской области, к примеру, миграция данного<br />
долгоносика начинается в мае месяце [24]. В условиях Республики Молдова<br />
лёт имаго S. lineatus перезимовавшего поколения начинается в первой половине<br />
апреля при средней суточной температуре 13-14 °C. После этого начинается активный<br />
период питания, а далее идет процесс спаривания и откладки яиц. Также,<br />
по результатам наблюдений было отмечено, что наибольшее число собранных<br />
жуков долгоносиков в условиях республики приходится на месяц май и июнь,<br />
где температурные режимы составляют 21,8 и 25,6 o C, соответственно (Рис. 2.).<br />
Ниже приводим результаты сборов проведенные в течении 2011<br />
года (Рис. 2.).<br />
Рис. 2. Количество собранных жуков долгоносиков Sitona lineatus с марта по<br />
октябрь 2011 года.<br />
Продолжительность периода откладки яиц варьирует в зависимости от регионов,<br />
но в среднем составляет 10 дней [21]. Период откладки яиц может продолжаться<br />
до конца июня начало июля [8, 33]. Максимальное количество отложенных<br />
яиц было отмечено при 12-22 °C [6]. Число отложенных яиц одной самкой<br />
варьирует от 354 до 1655 [8], а согласно некоторым источникам до 3500 яиц [33].<br />
На территории Молдовы перезимовавшие жуки откладывают яйца в мае - июне,<br />
плодовитость в среднем составляет 1000 яиц. По данным некоторых авторов развитие<br />
яиц в среднем длится 20-21 день, а так же бывают случаи, когда период инкубации<br />
длится 18 дней [13, 7]. Проведенные раннее исследования показали, что<br />
135
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Zoologia<br />
при температуре 8 °C развитие яиц может продолжаться до 70 дней, а при температуре<br />
29 °C инкубационный период составляет 6 дней. Если температура выше<br />
30 °C, число неразвившихся яиц возрастает [10]. После инкубации вылупившаяся<br />
из яйца личинка находит кормовое растение (однолетние зернобобовые или<br />
многолетние зернобобовые первого года жизни), прогрызает корневые узелки<br />
и проникает вовнутрь, где продолжается дальнейшее ее развитие и питание [8,<br />
7]. Личиночная стадия развития длится 30-60 дней в зависимости от региона и<br />
температуры почвы [8, 7, 9]. После взросления личинка формирует куколку развитие<br />
которой длится 16-19 дней в Европейской части [8], и примерно 15 дней в<br />
Северной Америке [13, 7]. В Молдове развитие на стадии яйца длится от 10 до 20<br />
дней, личинки 30-55 дней, куколка развивается в течение 10-20 дней, а развитие<br />
в целом длится 50-95 дней. Взрослое насекомое остается в почве до тех пор, пока<br />
его внешние покровы не затвердеют и приобретут характерный окрас [8]. Новое<br />
поколение насекомых питается молодыми листьями гороха и фасоли, а когда это<br />
растение становится старым для питания, начинается активный период поиска и<br />
поедания вторичных кормовых растений [8, 4, 5, 12]. Этот период продолжается<br />
до конца лета начала осени, когда насекомые ищут место для зимовки [8, 7]. По<br />
нашим наблюдениям в Республике Молдова второй пик активности наблюдается<br />
в конце августа-сентябре, когда жуки нового поколения питаются, перед тем как<br />
уйти на зимовку (Рис. 1). До весны следующего года они остаются неполовозрелыми.<br />
В Северной Америке и России Sitona lineatus является однолетним [8, 7,<br />
33], вместе с этим в некоторых регионах вид может быть двулетним [6, 7]. Продолжительность<br />
жизни зависит от пищевых ресурсов и от плотности популяции.<br />
Самки живут дольше чем самцы при низкой плотности популяции [14].<br />
Выводы<br />
Полосатый долгоносик Sitona lineatus L. широко распространен на<br />
территории Молдовы, наиболее многочисленным будучи в центральной части<br />
республики. В течение всего вегетационного периода люцерны, пик нарастания<br />
численности клубеньковых долгоносиков приходится на месяц май до середины<br />
июня. При разработке значений экономического порога вредоносности для<br />
насекомых фитофагов следует учитывать два важнейших фактора: численность<br />
популяции жуков и стадия развития насекомого. В случае Sitona lineatus L.<br />
следует отметить, что учесть второй фактор практически невозможно, так как<br />
и взрослые жуки и личинки повреждают растения и приводят к снижению<br />
урожая. Таким образом, одним из ключевых направлений в исследовании вида S.<br />
lineatus в Республике Молдова является распределение и динамика численности<br />
вида для прогнозирования и оценки рисков ущерба продуктивности растения.<br />
Количественные модели прогнозирования для оценки популяции Sitona lineatus<br />
потребуют дополнительные исследования, касающиеся численности вида в<br />
разные сезоны и на разных стадиях развития. Дополнительные знания фенологии<br />
и биологических особенностей вида будут способствовать повышению<br />
эффективности методов комплексной борьбы с клубеньковым долгоносиком. В<br />
перспективе биологические программы контроля могут обеспечить устойчивое<br />
управление популяциями вредителя.<br />
136
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Zoologia<br />
Библиография<br />
1. Alonso-Zarazaga M.A., Lyal C.H.C. A World Catalogue of Families and Genera of<br />
Curculionoidea (Insecta: Coleoptera) (Excepting Scolytidae and Platypodidae). Entomopraxis,<br />
Barcelona, 1999, 315 p.<br />
2. Bright D.E. Revision of the Genus Sitona (Coleoptera: Curculionidae) of North<br />
America. Ann. Entomol. Soc. Am., 1994, 87:277-306.<br />
3. Dieckmann L. Beitrage zur Insectenfaune der DDR: Coleoptera, Curculionidae<br />
(Brahycerinae, Otioryhnchinae, Brachyderinae). Beitr. Ent., Bd. 30, nr.1, Berlin, 1980,<br />
P. 145-310.<br />
4. Fisher J.R., OKeeffe L.E. Food plants of the pea leaf weevil Sitona lineatus<br />
(Linnaeus) (Coleoptera: Curculionidae) in northern Idaho and eastern Washington. Pan Pacifi c<br />
Entomologist, 1979c , 55: 202-207.<br />
5. Hamon N., Bardner R., Allen-Williams L., Lee J.B. Flight periodicity and infestation<br />
size of Sitona lineatus. Annals of Applied Biology, 1987, 111: 271-284.<br />
6. Hans H. Beitrage zur Biologie von Sitona lineatus. Zeitschrift für angewandte<br />
Entomologie 1959, 44: 343-386.<br />
7. Hoebeke E.R., Wheeler A.G.Jr. Sitona lineatus (L.), the pea leaf weevil: First records<br />
in eastern North America (Coleoptera: Curculionidae). Proceedings of the Entomological<br />
Society of Washington, 1985, 87: 216-220.<br />
8. Jackson D.J. Bionomics of weevils of the genus Sitones injurious to leguminous<br />
crops in Britain. Annals of Applied Biology, 1920, 7: 269-298.<br />
9. Landon F., Levieux J., Huignard J., Rougan D., Taupin P. Feeding activity of Sitona<br />
lineatus L. (Col., Curculionidae) on Pisum sativum L. (Leguminosae) during its imaginal life.<br />
Journal of Applied Entomology, 1995, 119: 515-522.<br />
10. Lerin J. Modeling embryonic development in Sitona lineatus (Coleoptera:<br />
Curculionidae) in fl uctuating temperatures. Environmental Entomology, 2004, 33: 107-112.<br />
11. Malevanciuc N., Munteanu N. Fauna and ecology of the weevils (Coleoptera,<br />
Curculionidae) associated with leguminous plants in the Republic of Moldova. Muzeul Olteniei<br />
Craiova. Studii si comunicari. Stiintele Naturii. 2010, nr. 2, 151-154<br />
12. Murray P.J., Clements R.O. Studies on the feeding of Sitona lineatus L. (Coleoptera:<br />
Curculionidae) on white clover ( Trifolium repens L.) seedlings. Annals of Applied Biology<br />
1992, 121: 233-238.<br />
13. Prescott H.W., Reeher M.H. The pea leaf weevil, an introduced pest of legumes<br />
in the Pacifi c Northwest. U.S. Department of Agriculture Technological Bulletin, 1961,<br />
p.1233-1235.<br />
14. Schotzko D.J., OKeeffe L.E. Effects of food type, duration of hibernal quiescence,<br />
and weevil density on longevity of Sitona lineatus (Coleoptera: Curculionidae). Journal of<br />
Economic Entomology, 1988, 81: 1631-1636.<br />
15. Toader D. The main pests reported, and measures of prevention and control in<br />
alfalfa crops from sc aground Berezeni, Vaslui. Lucrări ştiinţifi ce, 2010, Vol. 53 Nr. 1, seria<br />
Agronomie: 199-202.<br />
16. Vankosky M.A., Cárcamo H.A., McKenzie R.H., Dosdall L.M. Integrated management<br />
of Sitona lineatus L. (Coleoptera: Curculionidae) with nitrogen fertilizer, Rhizobium inoculation<br />
and thiamethoxam insecticide. Agron. J. Vol., 2011, 103 no. 3, p. 565-572. doi:10.2134/<br />
agronj2010.0314.<br />
17. Vankosky M.L., Dosdall M., Cárcamo H.A. Distribution, biology and integrated<br />
management of the pea leaf weevil, Sitona lineatus L. (Coleoptera: Curculionidae), with an<br />
analysis of research needs. CAB Reviews: Perspectives in Agriculture, Veterinary Science,<br />
Nutrition and Natural Resources. 2009, 2: 10.1079/PAVSNNR20094007.<br />
137
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Zoologia<br />
18. Velazquez de Castro A.J., Alonso-Zarazaga M.A. and Outerelo R. Systematics of<br />
Sitonini (Coleoptera: Curculionidae: Entiminae), with a hypothesis on the evolution of feeding<br />
habits. Systematic Entomology, 2007, 32, 312-331.<br />
19. White R.E. (1983) A fi eld guide to the beetles of North America. Houghton Miffl in,<br />
Boston, 368 р.<br />
20. Wightman J.A. Sitona discoideus (Coleoptera: Curculionidae) in New Zealand,<br />
1975-1983: Distribution, population studies, and bionomic strategy, New Zealand Journal of<br />
Zoology, 1986, 13:2, 221-240.<br />
21. Williams L., Schotzko D.J., OKeeffe L.E. Pea leaf weevil herbivory on pea seedlings:<br />
effects on growth response and yield. Entomologia Experimentalis et Applicata, 1995,<br />
76: 255-69.<br />
22.<br />
1698 p.<br />
Winkler A. Catalogus Coleopterorum regionis palaearcticae. 1924-1932, Wien,<br />
23. Антонова В. Вредители полевых культур. Кишинев, Картя Молдовеняскэ,<br />
1977, 115 с.<br />
24. Беляев И.М. Гороховые слоники. Бюлл. Моск. с.-х. областной опытн. ст.<br />
полеводства, 1934, N 2. С. 122-126.<br />
25. Жмурко В.А., Кончуковская Г.И. Вредители овощного гороха Возделывание<br />
овощного гороха в Молдавии. Кишинев, 1986, С. 152-156.<br />
26. Замулло О.Ю. Биоэкологическое обоснование защиты бобовых культур от<br />
клубеньковых долгоносиков (Coleoptera, Curculionidae) в лесостепи среднего поволжья.<br />
Автореф. Дис… канд. биол. наук. 2008, Кинель: 23 c.<br />
27. Лупашку М.Ф. Люцерна на кормовые цели. Кишинев, 1977, 149 с.<br />
28. Лупашку М.Ф. Люцерна. Москва, 1988, 256 с.<br />
29. Медведев С.И., Шапиро Д.С. К познанию фауны жуков (Coleoptera) Молдавской<br />
ССР и сопредельных районов Украины Тр. НИИ биологии и биол. фак-та Харьковского<br />
ун-та. Т.30. Харьков, 1957, С. 173-206.<br />
30. Миллер Э., Зубовский Н. Материалы по энтомологической фауне Бессарабии<br />
Тр. Бессараб. об-ва естеств. и любителей естествознания, 1906, Т.1. Ч.1. С. 57-70.<br />
31. Миллер Э., Зубовский Н. Материалы по энтомологической фауне Бессарабии<br />
Тр. Бессараб. об-ва естеств. и любителей естествознания, 1917, Т.6. С. 119-150.<br />
32. Опанасенко Ф.И. Клубеньковые долгоносики Sitona Germ. юга Западной<br />
Сибири. Интегрир. защита с./х. культур от вредит. и болезней. Новосибирск,<br />
1984, С. 51-55.<br />
33. Петруха О.И. Клубеньковые долгоносики рода Sitona Germ. Фауны СССР,<br />
вредящие бобовым культурам. Ленинград, 1969, 255 с.<br />
34. Пойрас А.А. Жесткокрылые надсемейства Curculionoidea (Insecta: Coleoptera)<br />
Республики Молдова, их биоразнообразие и значение. Афтореф. Дис... доктора хабилитат<br />
биол. наук. Кишинэу, 2006, 38 с.<br />
35. Фасулати К.К. Полевое изучение наземных беспозвоночных. Москва: Высшая<br />
школа, 1971, 424 с.<br />
36. Филиппов Н.А. Обзор вредителей овоще-бахчевых культур и картофеля<br />
в Молдавии В кн.: Вредная энтомофауна овощных культур в Молдавии. Кишинев,<br />
1978, С. 3-30.<br />
37. Филиппов Н.А., Яровой В.М. Видовой состав жесткокрылых на бобовых<br />
культурах Молдавии В кн.: Фауна Молдавии и ее охрана. Кишинев, 1970, С. 100-101.<br />
138
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
MICROBIOLOGIA ŞI BIOTEHNOLOGIA<br />
CARACTERELE FENOTIPICE ŞI COMPOZIŢIA BIOCHIMICĂ A<br />
TULPINILOR DE DROJDII - PRODUCĂTOARE DE β-GLUCANI<br />
Usatîi Agafi a, Chiseliţa Natalia, Molodoi Elena, Efremova Nadejda,<br />
Chiseliţa Oleg, Borisova Tamara, Fulga Ludmila.<br />
Institutul de Microbiologie şi Biotehnologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei<br />
Rezumat<br />
Sunt descrise caracterele fenotipice şi compoziţia biochimică a tulpinilor de drojdie<br />
Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-20 şi Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21.<br />
Prezenţa în componenţa drojdiilor a complexului de substanţe de natură proteică,<br />
bogat în aminoacizi esenţiali şi cu activitate înaltă a enzimelor antioxidante, precum şi<br />
a carbohiraţilor, preponderent al β-glucanilor, permite a recomanda aceste tulpini spre<br />
utilizare în biotehnologie. Rezultatele sunt importante în descrierea standard a speciilor<br />
propuse ca obiect de valoare industrială.<br />
Cuvinte cheie: Saccharomyces cerevisiae - β-glucani - caractere fenotipice - compoziţia<br />
biochimică - carbohidraţi.<br />
Depus la redacţie 27 martie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Usatîi Agafi a, Institutul de Microbiologie şi Biotehnologie<br />
al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str.Academiei, 1, MD 2028 Chişinău, Republica<br />
Moldova, e-mail: usatyi.agafi a@gmail.com, (+373 22)73-80-13<br />
Introducere<br />
Microorganismele cunoscute sub denumirea de drojdii prezintă un grup complex<br />
şi eterogen în care sunt încadraţi taxoni micotici cu caractere relativ intermediare<br />
între organismele procariote şi eucariote [16]. Studiile efectuate asupra drojdiilor sunt<br />
importante nu numai prin aplicaţiile lor practice în industrie, dar şi prin valoarea lor<br />
ca model experimental asupra cărora şi-au îndreptat atenţia cercetătorii din diverse<br />
specialităţi – citologie, microbiologie, biotehnologie, biochimie, biologie celulară,<br />
genetică [ 15,22].<br />
Peretele celular este o structură extracelulară cu o compoziţie variabilă la diferite<br />
grupuri taxonomice. Însă, necătând la diferenţe, această structură extracelulară<br />
indiferent de provenienţa ei prezintă un ansamblu proteico-polizaharidic, care<br />
include în calitate de monomeri glucoza, manoza, galactoza, xiloza, arabinoza,<br />
glucozamina şi alţi hidraţi de carbon. Componenţa polizaharidică a diferitor exponenţi<br />
ai drojdiilor genului Saccharomyces este distinctă, însă componentele de bază ale<br />
peretelui celular pot fi repartizate în două grupe. Prima grupă este reprezentată de<br />
aşa componente structurale ca poliaminozaharide (chitină, chitozan) şi glucani care<br />
au β-(1-3), β-(1-4), β-(1-6) legături, iar cea de a doua grupă include mannoproteine,<br />
galactomannoproteine, etc. [12].<br />
În timpul de faţă produsele biotehnologiilor levuriene pătrund tot mai mult în<br />
diferite domenii ale economiei, utilizăndu-se în producerea băuturilor alcoolice şi<br />
139
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
nealcoolice, produselor alimentare, biocombustibilului, chimicalelor, enzimelor,<br />
suplimentelor furajere, preparatelor medicale, în agricultură la rezolvarea multor<br />
probleme ecologice [23]. Ţinând cont de siguranţa sănătăţii publice, interes comercial<br />
prezintă polizaharidele peretelui celular al drojdiilor Saccharomyces cerevisiae,<br />
acceptate spre utilizare pe larg. Caracteristicile importante a β-glucanilor izolaţi din<br />
pereţii celulari, cum ar fi activitatea imunomodulatoare şi imunostimulatoare [6,28],<br />
anticancerigenă [29,30], antivirală şi antibacteriană [24], sunt promiţătoare în contextul<br />
aplicării în industria farmaceutică, alimentară, cosmetică.<br />
Analiza domeniilor de utilizare a carbohidraţilor de origine microbiană demonstrează<br />
importanţa studiilor ce pun în evidenţă proprietăţile tehnologice a tulpinilor selectate<br />
pentru ulterioara utilizare la producerea industrială. Oportune în acest context apar<br />
investigaţiile menite să elucideze biologia şi compoziţia biochimică a drojdiilor,<br />
cunoştinţe ce pot promova idei de valorifi care efi cientă a potenţialului biosintetic al<br />
tulpinilor producătoare de β-glucani.<br />
Scopul studiului dat constă în descrierea caracterelor fenotipice şi elucidarea<br />
compoziţiei biochimice a tulpinilor de drojdii selectate ca activi producători de<br />
β-glucani, rezultate necesare pentru a completa informaţiile disponibile în prezent.<br />
Materiale şi metode de cercetare<br />
Tulpini. Au fost cercetate tulpinile de drojdii Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-<br />
20 şi Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21 selectate anterior ca surse valoroase de<br />
β-glucani [7,27]. Caracterele morfologice, culturale şi fi ziologice a tulpinilor s-au<br />
stabilit conform [4,18].<br />
Medii de cultură. S-a utilizat mediul pentru însămânţare must de bere [3], mediile<br />
de fermentare YPG (yeast-peptone-glucoze), (w/v), (g/L ): glucoză – 20, peptonă -20,<br />
extract de drojdie – 10 [2], Rieder, (w/v), (g/L ): 30,0 glucoză; 3,0 (NH 4 ) 2 SO 4 ; 0,7<br />
MgSO 4 •7H 2 O; 0,5 NaCl; 0,4 Ca(NO 3 ) 2 ; 1,0 KH 2 PO 4 , 10 ml autolizat de drojdii, apă<br />
potabilă 1l, pH- 5,0-6,0 [3 ].<br />
Condiţii de fermentare. Cultivarea tulpinilor de drojdii s-a realizat în baloane<br />
Erlenmayer cu capacitate de 1 L ce conţine 0,2 L mediu de cultură, pe agitator<br />
rotativ (200 r.p.m.), la temperatura de +22...25 0 C, aeraţie în limitele 7-8 mg/L,<br />
timp de 96 ore.<br />
Metodele de investigaţie. Biomasa drojdiilor s-a determinat gravimetric<br />
[13]. Proteina s-a determinat spectrofotometric conform metodei Lowry [21].<br />
Carbohidraţii totali în biomasa de drojdie s-au determinat la spectrofotometrul T60<br />
VIS Spectrophotometer, la lungimea de undă 620 nm cu utilizarea reactivului antron<br />
şi D-glucozei în calitate de standard [9,10]. Determinarea conţinutului de β-glucani şi<br />
mannoproteine s-a realizat gravimetric conform procedeelor [25,32]. Determinarea<br />
lipidelor în biomasa de drojdii s-a efectuat prin metoda propusă de Bligh, Dyer şi<br />
preluată de Kates [17], adaptată la obiectul de studiu [26]. Componenţa aminoacizilor<br />
s-a identifi cat cu ajutorul analizatorului AAA-339 „Microtehnica” (Cehia) utilizând<br />
metoda clasică [33]. Determinarea activităţii catalazei s-a realizat conform metodei<br />
descrise [1]. Determinarea activităţii superoxiddismutazei s-a realizat conform metodei<br />
descrise [5]. Analiza statistică a rezultatelor s-a efectuat compiuterizat cu calcularea<br />
erorilor standard pentru valorile relative şi medii, cu ajutorul setului de programe<br />
Statistica 7.<br />
140
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Rezultate şi discuţii<br />
Drojdiile sunt folosite în mod frecvent pentru explicarea sau confi rmarea unor<br />
aspecte fundamentale, în special, a celor care delimitează celula eucariotă de cea<br />
procariotă. Potenţialul multiplu pe care îl prezintă drojdiile condiţionează folosirea lor<br />
pentru descifrarea multor aspecte legate de originea, evoluţia, compoziţia chimică,<br />
ultrastructura şi rolul fi ziologic al unor organite celulare şi la rezolvarea multor probleme<br />
de biologie şi genetică moleculară [31].<br />
Un element important în dirijarea proceselor metabolice este cunoaşterea<br />
caracterelor morfo-culturale şi fi ziologo-biochimice ale tulpinii cu statut de producător.<br />
Cercetările efectuate asupra tulpinii Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-20 au<br />
evidenţiat că la cultivarea submersă pe mediul YPG sau Rieder, se întâlnesc celule<br />
ovale care înmuguresc, solitare, cultura formează asce, ascospori rotunzi, neeliberaţi,<br />
netezi. Mărimea celulelor constituie 5x10 μ. Tipul respiraţiei este aerob, la limita de<br />
separare dintre suprafaţa mediului lichid şi peretele vasului se formează un inel, pe<br />
fundul vasului se formează un depozit dens mucoid (mediul Rieder) sau poros (mediul<br />
YPG), de culoare crem deschis. Cultura nu este patogenă.<br />
Aspectul coloniilor examinat pe must de malţ, YPG şi Rieder indică colonii<br />
S-formă, uneori R-formă (mediul YPG) cu profi l convex, cu gurgui roz (pe mediul<br />
must de malţ), lucioase, diametrul coloniilor variat 1-2 ...3-6 mm. Pigmentaţia albă sau<br />
crem-deschis, consistenţă păstoasă/mucoidă (fi g. 1).<br />
Figura 1. Aspectul coloniilor Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-20 pe diferite medii<br />
de cultură. a) mediul must de malt; b) mediul YPG; c) mediul Rieder<br />
Din caracterele fi ziologo-biochimice menţionăm capacitatea de fermentare, cultura<br />
metabolizează glucoza, maltoza, zaharoza, fructoza, galactoza, rafi noza, glicerina,<br />
alcoolul etilic. Nu asimilează L-ramnoza, L- inozitolul, D-manitolul, D-lactoza,<br />
D-celobioza, D-sorbitolul şi dulcita. Din gama surselor de azot drojdia asimilează<br />
diferite forme de compuşi – sulfatul de amoniu, fosfatul de amoniu. Nu asimilează<br />
nitraţii, ureea, lizina.<br />
Temperatura optimă de dezvoltare a tulpinii de drojdie este de +15...20 0 C, pH-ul<br />
optim este 5,5-6,5.<br />
Conţinutul de biomasă uscată acumulată de tulpina Saccharomyces cerevisiae<br />
CNMN-Y-20 variază de la 2,9 g/L (mediul Rieder) pînă la 4,3 g/L (mediul YPG),<br />
În cadrul investigaţiilor asupra tulpinii Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y- 21 s-a<br />
stabilit că la cultivare pe medii lichide se întâlnesc celule rotunde care înmuguresc,<br />
solitare, cultura nu formează pseudomiceliu, este ascosporogenă, ascospori rotunzi,<br />
neeliberaţi, netezi. La limita de separare dintre suprafaţa mediului lichid şi peretele<br />
141
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
vasului se formează un inel, pe fundul vasului se formează un depozit dens mucoid de<br />
culoare crem deschis.<br />
Aspectul coloniilor examinat pe must de malţ, YPG şi Rieder indică colonii<br />
S-formă, cu profi l convex, lucioase, diametrul coloniei 2...4 mm. Pigmentaţia albăcrem,<br />
centrul roz, consistenţă păstoasă (fi g. 2).<br />
Figura 2. Aspectul coloniilor Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21 pe diferite medii<br />
de cultură. a) mediul must de malt; b) mediul YPG; c) mediul Rieder<br />
Din caracterele fi ziologo-biochimice a tulpinii Saccharomyces cerevisiae<br />
CNMN-Y- 21 menţionăm capacitatea de fermentare, activ sunt metabolizate glucoza,<br />
maltoza, zaharoza, fructoza, galactoza, rafi noza, glicerina, alcoolul etilic. Nu asimilează<br />
L-ramnoza, L-inozitolul, D-manitolul, D-lactoza, D-celobioza, D-sorbitolul şi dulcita.<br />
Din gama surselor de azot drojdia asimilează diferite forme de compuşi – sulfatul de<br />
amoniu, fosfatul de amoniu. Nu asimilează nitraţii, urea, lizina.<br />
Temperatura optimă de dezvoltare a tulpinii de drojdie este de +15...20 0 C, pH-ul<br />
optim este 4,5-5,5.<br />
Tulpina Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y- 21, cultivată în profunzime,<br />
acumulează 2,7 ... 4,5 g/L biomasă uscată (mediul Rieder, respectiv mediul YPG).<br />
Celula drojdiilor, similar cu cea a eucariotelor vegetale, are două învelişuri – peretele<br />
celular şi plasmolema (membrana celulară) – care, deşi se diferenţiază clar unul de<br />
altul din punct de vedere fi zic, chimic şi arhitectural, îndeplinesc funcţii, în bună parte,<br />
asemănătoare sau complementare. Proprietăţile de protecţie, reglatoare, informaţionale<br />
sunt rezultatul cooperării funcţionale între aceste două structuri de suprafaţă. Peretele<br />
celular îndeplineşte funcţii importante pentru celulă: reglează nivelul secreţiilor, are rol<br />
homeostatic şi este elementul indispensabil în menţinerea integrităţii şi durităţii celulei.<br />
Cercetările asupra peretelui celular al drojdiilor au relevat atât unitatea, cât şi diversitatea<br />
biochimică a acestuia. Unitatea este asigurată de prezenţa a trei componente majore:<br />
glucani, mannoproteine şi chitină, care împreună reprezintă 60 – 80% din substanţa<br />
uscată a peretelui [20]. Diversitatea este consecinţa modifi cării raporturilor cantitative<br />
şi structurii particulare a unor componente chimice parietale. Variaţiile biochimice pot<br />
apărea la aceeaşi tulpină în funcţie de condiţiile de cultivare şi etapa ciclului de viaţă<br />
[8,11].<br />
Cercetările noastre asupra compoziţiei chimice a speciilor de drojdii producători<br />
de β-glucani au evidenţiat un conţinut moderat de proteină 28,74....31,92 % BAU<br />
pentru tulpina Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y- 20 şi 28,15...29,80 % pentru<br />
Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21 (tab. 1). Analiza biochimică a arătat că în<br />
biomasa uscată a ambelor tulpini de drojdie se conţin în medie 7,1 ...7,6 % lipide.<br />
142
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Carbohidraţii totali determinaţi la tulpina Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-20variază<br />
în limitele a 31,02 % (mediul YPG) şi 33,96 (mediul Rieder). Pentru Saccharomyces<br />
cerevisiae CNMN-Y-21 valorile carbohidraţilor totali variază, în dependenţă de mediu<br />
de cultivare, de la 29,82% pînă la 35,64% s.u. (tab.1). Conform datelor din literatura<br />
de specialitate carbohidraţii totali, la unele tulpini de drojdii constituie până la 44 % din<br />
substanţa uscată a peretelui celular [25].<br />
Tabelul 1. Conţinutul de proteine, lipide şi carbohidraţi la tulpinile Saccharomyces<br />
cerevisiae CNMN-Y-20 şi Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21<br />
Componente biochimice<br />
Saccharomyces cerevisiae<br />
CNMN-Y-20<br />
Saccharomyces cerevisiae<br />
CNMN-Y-21<br />
Mediul YPG Mediul Rieder Mediul YPG Mediul Rieder<br />
Proteine, % S.U. 28,74±0,41 31,92±0,40 28,15±0,34 29,80±0,35<br />
Lipide % din S.U. 7,4±0,31 7,1± 0,25 7,6±0,35 7,62±0,18<br />
Carbohidraţi totali<br />
% din S.U.<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
31,02±1,31 33, 96±1,04 29, 82 ±1,15 35,64±2,2<br />
Studiul asupra valorii biologice a proteinei a relevat pentru ambele tulpini de<br />
drojdii conţinut înalt al aminoacizilor esenţiali - valină, leucină, izoleucină, triptofan,<br />
fenilalanină, metionină, lizină, treonină (Fig.3). În total au fost identifi caţi 21<br />
aminoacizi.<br />
Un rol deosebit în protecţia antioxidativă a proteinelor revine enzimelor<br />
superoxiddismutazei şi catalazei prin preîntâmpinarea oxidării grupelor tiolice de către<br />
speciile reactive de oxigen. Din datele experimentale obţinute urmează că la tulpina<br />
Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-20, la cultivare pe mediile nutritive cercetate,<br />
activitatea catalazei constituie 2249...2468 U/mg de proteină, iar superoxiddismutazei<br />
119 ....135 U/mg de proteină. Pentru tulpina Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21,<br />
catalaza variază în diapazonul 2051... 2424 U/mg de proteină, iar superoxiddismutaza<br />
103...135 U/mg de proteină (tab.2). Datele obţinute demonstrează că tulpinile<br />
sunt capabile să servească ca sursă importantă de proteină alimentară cu activitate<br />
antioxidantă înaltă.<br />
Din principiile bioactive valoroase des utilizate în industriile alimentară, cosmetică,<br />
farmaceutică fac parte componentele de bază ale peretelui celular β-glucanii şi<br />
mannoproteinele, sintetizate preponderent de către drojdiile genului Saccharomyces.<br />
Conform studiului dat, tulpina Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-20 sintetizeză<br />
cantităţi importante de β-glucani, cca 15,55... 18,29 % (tab. 3). Pentru tulpina<br />
Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21 conţinutul de β-glucani constituie 15,52 %<br />
(mediul YPG) şi 20,59 % (mediul Rieder).<br />
Pentru ambele tulpini de drojdii s-au remarcat valori importante de mannoproteine.<br />
Specifi ce pentru tulpina Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-20 sunt cantităţile ce<br />
variază în limitele 5,91...7,47% din S.U., iar pentru tulpina Saccharomyces cerevisiae<br />
CNMN-Y-21 - 8,03 ....10,1% din S.U. (tab.3). În literatura de specialitate se indică<br />
prezenţa până la 10,43% de mannoproteine în biomasa uscată specifi ce tulpini<br />
Saccharomyces cerevisiae [14] şi 12- 13% β-glucani [ 2,19].<br />
143
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Figura 3. Conţinutul de aminoacizi esenţiali în proteina drojdiilor Saccharomyces<br />
cerevisiae CNMN-Y-20 şi Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21.<br />
Tabelul 2. Activitatea catalazei şi superoxiddismutazei la tulpinile de Saccharomyces<br />
cerevisiae CNMN-Y-20 şi Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21<br />
Enzime<br />
Catalaza, U/mg de<br />
proteină<br />
Superoxiddismutaza,<br />
U/mg de proteină<br />
Saccharomyces cerevisiae<br />
CNMN-Y-20<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Saccharomyces cerevisiae<br />
CNMN-Y-21<br />
Mediul YPG Mediul Rieder Mediul YPG Mediul Rieder<br />
2468±82 2249±102 2424±63 2051±83<br />
135±4,3 119±7,50 135±6,58 103±9,56<br />
144
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Tabelul 3. Conţinutul de β-glucani şi mannoproteine la tulpinile Saccharomyces<br />
cerevisiae CNMN-Y-20 şi Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21.<br />
Polizaharide<br />
Saccharomyces cerevisiae<br />
CNMN-Y- 20<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Saccharomyces cerevisiae<br />
CNMN-Y- 21<br />
Mediul YPG Mediul Rieder Mediul YPG Mediul Rieder<br />
Β-glucani, % S.U. 15,55±0,96 18,29±0,57 15,52±0,93 20,59±1,12<br />
Mannoproteine, % S.U. 5,91±0,48 7,47±0,51 8,03±0,25 10,1±0,11<br />
Prin urmare, investigaţiile efectuate asupra caracterelor fenotipice a tulpinilor<br />
Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-20 şi Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21<br />
precizează trăsăturile fi ziologice şi oferă date semnifi cative taxonomice. Acumularea<br />
datelor privind biologia fi ecărei tulpini de drojdie permite asigurarea proceselor<br />
fermentative, astfel îmbunătăţind efi cienţa tehnologiilor de producere a compuşilor<br />
bioactivi, cum ar fi în cazul nostru, producţia de β-glucani.<br />
Realizarea studiilor comparative a compoziţiei biochimice a tulpinilor<br />
Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-20 şi Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21<br />
confi rmă rezultatele trecute în revistă de alţi autori. Prezenţa la tulpinile în studiu<br />
a cantităţilor importante de polizaharide atestă perspectiva utilizării lor în calitate de<br />
obiecte biotehnologice în special ca producători activi de glucani. Datele prezintă<br />
valoare teoretică şi practică pentru dirijarea activităţii biosintetice a tulpinilor şi ne<br />
conduc spre concluzia necesităţii continuării cercetărilor privind elucidarea căilor de<br />
stimulare a biosintezei polizaharidelor, în particular a β-glucanilor.<br />
Concluzii<br />
1. Caracterele fenotipice specifi ce tulpinilor de drojdii Saccharomyces cerevisiae<br />
CNMN-Y-20 şi Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21 sunt importante în descrierea<br />
standard a speciilor propuse ca obiect biotehnologic de valoare industrială.<br />
2. Compoziţia biochimică a Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-20 şi<br />
Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-21 variază în limite largi şi se evidenţiază printrun<br />
conţinut echilibrat de proteine 28,15...31,92%, carbohidraţi 29,82...35,64%, lipide<br />
7,1...7,62% din biomasa uscată. Tulpinile selectate manifestă activitate antioxidantă<br />
înaltă: activitatea catalazei constituie 2051...2468 U/mg proteină, a superoxiddismutazei<br />
103...135 U/mg proteină.<br />
3. Complexul polizaharidic constituie componenta de bază a peretelui celular<br />
al tulpinilor de drojdie Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-20 şi Saccharomyces<br />
cerevisiae CNMN-Y-21, exprimat prin prezenţa a 15,52... 20,59 % la s.u. a β-glucanilor<br />
şi 5,91... 10,1 % la s.u. a mannoproteinelor. Culturile se propun a fi incluse în lista<br />
microorganismelor cu potenţial biotehnologic pentru producerea β-glucanilor.<br />
Bibliografi a<br />
1. Aebi H. Catalase in Vitro.//În: Methods in Enzymology. 1984, no. 105,121-126.<br />
2. Aguilar-Uscanga B., Francois J. M. A study of the yeast cell wall composition and<br />
structure in response to growth cond. and mode of cultiv. // În: Lett. in Appl. Microbiol. 2003,<br />
vol. 37, p. 268-274.<br />
3. Anghel I., Vamanu A., Mitrache L.. et.<br />
al. Biologia şi tehnologia drojdiilor. Bucureşti:<br />
Editura Tehnică. 1993, vol. 3, 308 p.<br />
4. Barnett J. A., Payne R. W., Varrow D.<br />
Yeasts: Characteristics and Identifi cation. 3-rd<br />
edition, Cambridge Univ. Press, 2000. 1150 p.<br />
145
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
5. Bulimaga Valentina, Efremova Nadejda, Dencicov Lidia.<br />
Metodă de determinare a<br />
activităţii superoxiddismutazei// Brevet de invenţie MD 375. Cererea depusă 28.03.2008, BOPI<br />
nr 11/2008.<br />
6. Chiseliţa O; Usatîi A., Taran N., Rudic V., Chiseliţa N., Adajuc V. Tulpină de drojdie<br />
Saccharomyces cerevisiae – sursă de β- glucani// Brevet de invenţie MD 4048, BOPI nr. 6/2010,<br />
20-21.<br />
7. Chaung H. C, Huang T.C, Yu J.H, Wu M.L, Chung W.B. Immunomodulatory effects of<br />
beta-glucans on porcine alveolar macrophages and bone marrow haematopoietic cell-derived<br />
dendritic cells. //În: Vet. Immunol Immunopathol. 2009; 131 (3-4): 147-157.<br />
8. De Nicola R., Hazelwood, L.A., De Hulster, E.A. et al. Physiological and transcriptional<br />
responses of S. cerevisiae to zinc limitation in chemostat cultures.// In: Appl. Environ. Microbiol.,<br />
2007, vol. 73(23), p. 7680-7692.<br />
9. Dey P. M. & Harborne J. B. Methods in Plant Biochemistry. Vol. 2. Carbohydrates,<br />
Academic Press, 1993, 529 p.<br />
10. Duca M.,<br />
Savca E., Port A. Fiziologia vegetală. Tehnici speciale de laborator. Chişinău:<br />
USM, 2001, 173 p.<br />
11. Francois J., Parrou J. Reserve carbohydrates metabolism in the yeast S. cerevisiae.//<br />
In:: FEMS Y. Microbiol. Rev., 2001, vol.25, p. 125-145.<br />
12. Frans M. Klis, Pieternella Mol, Klaas Hellingwerf, Stanley Brul . Dynamics of cell<br />
wall structure in Saccharomyces cerevisiae.// În. FEMS Microbiology Reviews, 2002, 26, 3.<br />
239-256.<br />
13. Hong-Zhi Liu, Qiang Wang, Xiao-Yong Liu, Sze-Sze Tan.<br />
Effects of spacefl ight on<br />
polysaccaharides of Saccharomyces cerevisiae cell wall.// În: Appl. Microbiol. Biotechnol.<br />
2008, 81, 543-550.<br />
14. Hong-Zhi Liu, Qiang Wang, Yin He.<br />
Immunoactivities and antineoplastic activities of<br />
Saccharomyces cerevisiae mannoprotein. // În: Carbohydrate Polymers, 2011, 83, 1690–1695.<br />
15. Jennifer C. Bayly a,b, Lois M. Douglas b, Isak S. Pretorius a,c, Florian F. Bauer<br />
a, Anne M. Dranginis. Characteristics of Flo11-dependent fl occulation in Saccharomyces<br />
cerevisiae. // În: FEMS Yeast Research, 2005, 5, 1151–1156.<br />
16. Jose Perez-Martin.<br />
Growth and development: eukaryotes.// În: Current opinion in<br />
Microbiology, 2010, 13., 661-662.<br />
17. Kates M. Separation of lipid mixtures. Techniques of Lipidology. Elsevier, 1988. p.<br />
186-278.<br />
18. Kreger-Van Rij N.J.W. General classifi cation of the yeasts. The yeast: Ataxonomic<br />
study,-3rd . ed. Ed. N.J.W. Kreger-Van Rij-Amsterdam Elesevier Biomed. Preis, 1984. 1082 p.<br />
19. Kwang S. K., Hyun S. Y.<br />
Production of soluble β-glucan from the cell wall of S.<br />
cerevisiae.// In: Enz. and Microb. Technol., 2006, vol. 39(3), p. 496-500.<br />
20. Lesage G., Bussey H. Cell Wall Assembly in S. cerevisiae.// In: Microbiol. and Mol.<br />
Biol. Rev., 2006, vol. 70(2), p. 317-343.<br />
21. Lowry O., Rosebough N., Farr A. et.<br />
al. Protein measurment with the folin phenol<br />
reagent.// În: J. Biol. Chem.1951, vol. 193, 265-275.<br />
22. Marta Rubio-Texeira.<br />
A comparative analysis of the GAL genetic switch between notso-distant<br />
cousins: Saccharomyces cerevisiae versus Kluyveromyces lactis.// În: FEMS Yeast<br />
Research, 2005, 5, 1115–1128.<br />
23. Pretorius I. S., du Toit Maret, van Rensburg P.<br />
Designer yeasts for the fermentation<br />
industry of the 21st century.// In: Food Technol. and Biotechnol., 2003, vol. 41(1), p. 3-10.<br />
24. Rondanelli M, Opizzi A, Monteferrario F. The biological activity of beta-glucans// În:<br />
Minerva Med., 2009, 100(3), 237-245.<br />
25. Thammakiti,<br />
Saowanee; Manop Suphantharika, Thanaporn Phaesuwan & Cornel<br />
Verduyn. Preparation of spent brewer’s yeast β-glucans for potential applications in the food<br />
146
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
industry.// În: International Journal of Food Science & Technology. 2004, vol. 39 no. 1, 21-29.<br />
26. Usatîi A., Calcatiniuc A., Grosu L., Şirşov T.<br />
Procedeu de extragere a lipidelor din<br />
drojdii.// Brevet de invenţie MD 1930 G2, C 11 B 1/10, C 12 N 1/16. BOPI nr. 5/2002, 26-27.<br />
27. Usatîi Agafi a, Molodoi Elena, Chiseliţa Natalia, Chiseliţa Oleg, Efremova Nadejda,<br />
Borisova Tamara, Fulga Ludmila. Tulpini de drojdii – surse valoroase pentru obţinerea<br />
β-glucanilor şi mananilor. // În: Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. 2011, nr. 3(325),<br />
128-134.<br />
28. Volman JJ, Ramakers JD, Plat J. Dietary modulation of immune function by betaglucans.//<br />
În: Physiol Behav. 2008, 23/94(2), 276-284.<br />
29. Volman JJ,<br />
Mensink RP, Ramakers JD, de Winther MP, Carlsen H, Blomhoff R,<br />
Buurman WA, Plat J. Dietary (1-->3),(1-->4)-beta-D-glucans from oat activate nuclear factorkappa<br />
B in intestinal leukocytes and enterocytes from mice.// În: Nutr Res. 2010, 30(1), 40-48.<br />
30. Yoon Taek J., Kim Tack J., Lee H., Shin Kwang S., Yun, Y., Moon W. Anti-tumor<br />
metastatic activity of β-glucan purifi ed from mutated Saccharomyces cerevisiae. // În:<br />
International Immunopharmacology. 2008, 8(1), 36-42.<br />
31. Ziman M, Preuss D, Mulholland J, O’Brien JM, Botstein D, Johnson DI. Subcellular<br />
localization of Cdc42p, a Saccharomyces cerevisiae GTP-binding protein involved in the control<br />
of cell polarity.// În: Mol Biol Cell. 1993, 4(12), 1307-1316.<br />
32. Захарова И.Я., Косенко Л.В. Методы изучения микробных полисахаридов. Киев:<br />
Наук. Думка, 1982, 192 с.<br />
33. Новые методы анализа аминокислот, пептидов и белков.<br />
Перевод с англ. Ю.А.<br />
Овчинникова. M.: Наука,1974, 103 с.<br />
Notă: Cercetările s-au realizat în cadrul proiectului 11.817.08.19 A, fi nanţat de către<br />
CSŞDT al AŞM.<br />
APRECIEREA INCIDENŢEI BOLII ULCEROASE A STOMACULUI<br />
ŞI DUODENULUI PRIN METODA CITOLOGICĂ<br />
Florea Natalia 1 , Zatâc Anatol 2<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
1 Universitatea de Stat de Medicină şi Farmacie“Nicolae Testemiţanu”,<br />
Catedra Microbiologie, Virusologie şi Imunologie<br />
2 Institutul Oncologic Republican<br />
Rezumat<br />
Prin metoda citologică a fost apreciat nivelul depistării Helicobacter pylori în diverse<br />
patologii ale stomacului şi duodenului. Lotul de cercetare a inclus 210 pacienţi investigaţi<br />
endoscopic în Policlinica Institutului Oncologic. Investigarea citologică a amprentelor<br />
de pe bioptatele colectate din stomac şi duoden este o completare adecvată şi informativă<br />
a investigaţiei histologice. Ea permite a detaliza şi constata nu doar procesele maligne ci<br />
şi procesele de fond şi precanceroase.<br />
Cuvinte-cheie: fi brogastroduodenoscopie - H.pylori – stomac – duoden - boala ulceroasă<br />
– biopsie - investigare histologică - investigare citologică.<br />
Depus la redacţie 22 octombrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Florea Natalia, Universitatea de Stat de Medicină şi<br />
Farmacie “Nicolae Testemiţanu”, Catedra Microbiologie, Virusologie şi Imunologie,<br />
bd. Stefan cel Mare si Sfant, 165 MD-2004 Chisinau, Republica Moldova,<br />
e-mail: dr.natalias@gmail.com, tel. +373(22)205461<br />
147
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Introducere<br />
Actualmente o responsabilitate indiscutabilă în etiologia bolii ulceroase a stomacului<br />
si duodenului este atribuită către Helicobacter pylori [4]. În anul 1994 experţii Agenţiei<br />
mondiale pentru investigarea cancerului in cadrul Organizației Mondiale a Sănătății<br />
(OMS) au inclus H. pylori în lista factorilor cancerigeni din clasa întâi, ceea ce<br />
confi rmă implicarea H. pylori în apariţia cancerului gastric şi duodenal. Dereglările<br />
în funcţia stomacului şi duodenului sunt cauzate atât de infl uenţa stresorie endogenă<br />
(hipersecreţia), exogenă (alimentarea incorectă, fumatul, alcoolul), cât şi de popularea<br />
mucoasei gastrice de către H. pylori [3].<br />
Recent s-a confi rmat că H. pylori este şi cauza enteritelor [5]. Procesul infl amator<br />
cauzat de H. pylori conduce către lezarea mucoasei gastrice [4,5], iar reacţia de răspuns<br />
a organismului se manifestă prin formarea de radicali superoxizi care au o infl uenţă<br />
toxică atât asupra H. pylori, dar şi asupra celulelor mucoasei gastrice [7]. Infecţia cu<br />
H.pylori contribuie la stimularea sintezei pepsinogenului cauzând excesul secreţiei de<br />
pepsină care este cunoscut ca factor de risc în dezvoltarea bolii ulceroase a stomacului<br />
şi duodenului, MALT limfomei, precum şi a cancerului gastric [6].<br />
Scopul lucrării. Evaluarea nivelului de infectare cu H. pylori în boala ulceroasă a<br />
stomacului si duodenului prin metoda citologică în vederea stabilirii incidenţei acestui<br />
agent infecţios în patologiile date.<br />
Materiale şi metode<br />
Lotul de cercetare a inclus 210 pacienţi, dintre care 59 femei şi 151 bărbaţi. Pacienţii<br />
au fost supusi investigaţiilor endoscopice în Policlinica Institutului Oncologic prin<br />
intermediul aparatului endoscopic Olimpus, operând conform instrucţiunilor ataşate.<br />
Durata bolii ulceroase în anamneză a constituit de la 3 până la 15 ani, iar vârsta medie<br />
a pacienţilor a echivalat cu 41,4 ani.<br />
Prezenţa a astfel de acuză ca fumatul sistematic s-a stabilit la 46,7% dintre pacienţi,<br />
numărul mediu de ţigări fumate pe zi constituind 6,5. Utilizarea băuturilor alcoolice<br />
tari s-a constatat în 47,3% cazuri, frecvenţa medie de consum constituind mai mult de<br />
100 ml 40% de alcool, a câte 2,7 ori pe săptămână.<br />
În vederea efectuării studiului citologic, în timpul fi brogastroduodenoscopiei<br />
s-au prelevat câte 2 bioptate, din mijlocul porţiunii antrale a gastrului şi din mijlocul<br />
corpului gastric. Frotiurile amprentă, de pe bioptatul prelevat s-au colorat după metoda<br />
Romanovsky-Giemsa. Metoda are la bază utilizarea colorantului Romanowsky-<br />
Giemsa, format din: pulberea Romanowsky Wright (colorant azur 1 – 3,772 g, eozină<br />
– 2,165 g, colorant albastru de metilen – 1,563 g, metanol (p.a.) - 750.0 ml, glicerol (p.<br />
a.) - 256.0 ml, dizolvată într-un amestec de volume egale de etanol 100% şi glicerină<br />
(800 mg de colorant în 100 ml de solvent).<br />
Frotiurile, fi xate în etanol, s-au colorat cu 1ml soluţie vopsea lichida, s-au adăugat<br />
2 ml soluţie tampon fosfat cu pH-ul 6,8-7,0 (pentru H. pylori) şi 47 ml apă distilată.<br />
Apoi, frotiurile s-au plasat pe un fi ltru umezit în cutii Petri, cutile s-au închis şi s-au<br />
expus timp de 40 min la 37 °C într-o cameră umedă .<br />
După colorare, frotiurile s-au spălat sub jet de apă curgătoare, s-au uscat la aer şi<br />
s-au examinat la microscopul binocular Carl Zeiss, la mărimea 10X100, sub ulei de<br />
imersie şi supuse analizei citologice.<br />
148
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Rezultate şi discuţii<br />
Investigarea citologică a amprentelor de pe bioptatele colectate din stomac şi<br />
duoden constituie o completare adecvată şi informativă a investigaţiei histologice. Ea<br />
permite de a detaliza şi de a prestabili nu doar procesele maligne, ci şi procesele de<br />
fond şi precanceroase. Uneori, doar prin analiză citologică pot fi apreciate semnele de<br />
atipie ale celulelor printre modifi cările distrofi ce ale epiteliului, precum şi depistată<br />
fl ora microbiană, în special H. pylori.<br />
La investigarea frotiurilor, H. pylori se depistează în structurile constituite din<br />
celule secretorii şi mucus cu aspectul de „pescăruş în zbor”. Coloraţia bacteriilor<br />
- violetă-roşie, citoplasma celulelor – colorată în albastru, nucleul colorat în<br />
roşu (fi g. 1).<br />
Figura1. Mucoasa gastrică,<br />
prezenţa Helicobacter pylori<br />
(coloraţia Romanovsky-<br />
Giemsa).<br />
Se determină trei nivele de populare a mucoasei cu H. pylori: uşor (+) – până la<br />
20 microbi în câmpul de vedere, mediu (++) – 21-39 microbi în câmpul de vedere şi<br />
sporit (+++) – 40 şi mai mulţi microbi în câmpul de vedere [5]. Totodată se depistează<br />
nivelul de infi ltrare a ţesutului cu neutrofi le, acestea exprimând activitatea procesului<br />
infl amator, şi nivelul de infi ltrare limfocitară şi mononucleară care reprezintă un indice al<br />
severităţii infl amaţiei cronice. Depistarea unor sau altor elemente permite a caracateriza<br />
mai complet procesul infl amator care mai poate fi asociat cu alte tipuri de microbi<br />
(Candida, fl oră bacteriană mixtă, coci, hlamidii). De asemenea, în mucoasa gastrică<br />
se determină prezenţa proceselor proliferative şi nivelele de exprimare a acestora:<br />
semne de metaplazie, displazie, atipie. Analiza rezultatelor investigaţiei citologice<br />
demonstrează un nivel înalt de infectare cu H. pylori a pacienţilor cu diagnosticul<br />
clinico-endoscopic de ulcer gastric (în 64,4% cazuri) şi duodenal (în 63,38%) (tab.1).<br />
În ulcerul gastric complicat un loc deosebit îl ocupă infectarea cu spori şi micelii<br />
micotice de tip Candida, aceştea depistându-se la 48% din numărul pacienţilor<br />
investigaţi cu diagnosticul clinic de ulcer gastric şi la 41,2% pacienţi cu ulcer duodenal.<br />
Confruntarea rezultatelor investigaţiilor citologice şi histologice demonstrează<br />
coincidenţa acestora în 74,8% cazuri. Necorespunderea rezultatelor poate fi explicată<br />
printr-un şir de factori: posibilităţile limitate ale metodei citologice, subiectivismul în<br />
aprecierea rezultatelor, modifi cările distrofi ce şi regenerativ-reparatorii ale celulelor<br />
care pot fi apreciate ca semne de atipie a acestora. Astfel, metoda citologică poate fi<br />
considerată drept o metodă efi cientă în completarea informaţiei investigaţiei histologice<br />
dar nici de cum nu o poate înlocui pe aceasta.<br />
149
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Tabelul 1. Infectarea cu Helicobacter pylori în cadrul diverselor patologii ale stomacului<br />
şi duodenului.<br />
Diagnostic endoscopic şi clinic<br />
Numărul de<br />
pacienţi<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
H. pylori depistat<br />
abs. %<br />
Gastrită erozivă 79 46 58,22<br />
Gastrită atrofi că cronică 25 9 36<br />
Polip gastric adenomatos 14 4 28,6<br />
Polipoză gastrică 3 1 33,4<br />
Ulcer gastric 45 29 64,4<br />
Ulcer duodenal 26 17 63,38<br />
Cancer gastric 18 1 5,5<br />
TOTAL 210 107 50,95<br />
Procesul infl amator activ, care se dezvoltă sub acţiunea H. pylori, provoacă<br />
dereglarea proceselor reglatoare a secreţiei de acid. Creşterea nivelului de gastrină şi<br />
pepsinogen în rezultatul acţiunii H. pylori este considerat drept un factor ulcerogen.<br />
Gastrina este produsă de celulele-G a porţiunii antrale a stomacului. Ea acţionează<br />
preponderent asupra celulelor producătoare de histamină, care activează receptorii<br />
histaminici ale celulelor parietale, iar acestea, la rândul său, stimulează producerea<br />
excesivă a acidului clorhidric. La pacienţii infectaţi cu H.pylori, nivelul bazal de gastrină<br />
în plasma sangvină se măreşte aproximativ de 2 ori, iar la stimularea fi ziologică cu<br />
alimentele de natură proteică creşte de câteva ori [6.1]. Infecţia cu H.pylori scade, la<br />
rândul său, pH-ul în porţiunea antrală a stomacului în rezultatul descompunerii ureei<br />
cu formarea amoniacului care stimulează producerea gastrinei. Utilizarea preparatelor<br />
antiinfl amatoare nesteroidiene de asemenea activează celulele-G producătoare de<br />
gastrină [3].<br />
Multiplele cercetări arată că eradicarea H. pylori scade esenţial frecvenţa recidivelor<br />
ulcerelor gastrice şi duodenale şi preîntâmpină dezvoltarea cancerului gastric la pacienţii<br />
cu predispoziţie ereditară. Se elaborează, şi se perfecţionează în continuare schemele<br />
de terapie antibacteriană, îndreptate spre eradicarea H. pylori.<br />
Concluzii<br />
1. Infecţiile cu H.pylori sunt adecvate şi trebuie incluse în factorii de risc care duc<br />
la dezvoltarea proceselor cronice de fond şi precanceroase în stomac şi duoden.<br />
2. Metoda citologica cedează celei histologice după informativitate dar, în unele<br />
cazuri, diagnoza poate fi stabilită doar prin metoda citologică - în cazul când este<br />
prezent doar un fragment minuscul al bioptatului sau de ţesut în stare de necroză şi<br />
distrucţie.<br />
3. Metoda citologică prezintă avantajul investigării concomitent cu starea mucoasei<br />
gastrice şi/sau duodenale, şi a depistării nivelului de infectare acesteia cu H.pylori.<br />
1. Dockray G.J.Gastrin.<br />
Bibliografi e<br />
Best Pract. Res. Clin. Endocrinol. Metab. 2004, vol. 18,<br />
p.555-568.<br />
2. Mc Coll K.E..L., Gillen D., El-Omar E. The role of gastrin in ulcer pathogenesis.<br />
// Baillieres Best Pract. Res. Clin. Gastroenterol, 2000, vol. 14, p. 13-26.<br />
150
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
3. Беюл Е.А., Укисенина Н.И. Хронические энтериты и колиты.//М: Медицина,<br />
2003, №5, стр. 540-546.<br />
4. Дубенская Л.И., Баженов С.М. Браш-цитология слизистой оболочки желудка:<br />
возможности и перспективы участия в оценке состояния микробиоценоза желудка.<br />
//Электронный математический и медико-биологический журнал. 2008., Т. 7, Вып. 3.<br />
http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/N-19-html/dubenskaja/dubenskaja.htm<br />
5. Логинов А.С., Аруин Л.И., Ильченко А.А. Язвенная болезнь и Helicobacter pylori.<br />
// Нов. асп. патогенет. терапии, 1993, Том.7, №.3, p. 220-230.<br />
6. Пиманов С.И. Эзофагит, гастрит и язвенная болезнь. Неполные главы монографии<br />
«Роль Helicobacter pylori в развитии гастродуоденальной патологии». // М.: Медицинская<br />
книга, Н. Новгород: Изд-во НГМА, 2000, 378 с.<br />
7. Хайбулин Э.З., Джансугурова Л.Б., Музгаеа А.Б. Helicobacter pylori при заболеваниях<br />
желудочно-кишечного тракта. //Нов. клин. цит. России, 2008, Том 12, №1-2.<br />
DETECTAREA UNOR MARKERI AI REZISTENŢEI<br />
ENTEROBACTERIILOR LA PREPARATELE ANTIMICROBIENE<br />
1, 2 Burduniuc Olga, 1 Cojocaru R., 1,2 Balan Greta , 2 Spînu C., 3 Roşcin I.<br />
1 Centrul Naţional de Sănătate Publică,<br />
2 Universitatea de Stat de Medicină şi Farmacie “N. Testemiţanu”, Catedra<br />
Microbiologie, virusologie şi imunologie,<br />
3 Institutul de Microbiologie şi Biotehnologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei<br />
Rezumat<br />
Antibioticorezistenţa constituie o problemă complexă, multifactorială cu semnifi caţie<br />
pentru sănătatea publică şi necesită o analiză complexă cu implementarea unor<br />
măsuri specifi ce, la diferite niveluri. Creşterea vertiginoasă a rezistenţei tulpinilor de<br />
Enterobacteriaceae impune necesitatea utilizării tehnicilor rapide şi specifi ce de biologie<br />
moleculară. Studiul realizat a evidenţiat că prevalenţa infecţiilor căilor urinare cauzate<br />
de E.coli ce posedă profi l de rezistenţă tip betalactamaze cu spectru extins constituie<br />
5,3%, iar prevalenţa portajului intestinal - 15%. Atestarea circulaţiei tulpinilor E.coli<br />
tipul CTX-M-14 grupul fi logenetic B2, ce au potenţial de diseminare în colectivităţi,<br />
poate determina apariţia unei rezistenţe exprimate a microorganismelor şi difi cultăţi<br />
în conduita terapeutică a pacienţilor. Supravegherea şi monitorizarea epidemiologică<br />
a tulpinilor producătoare de CTX-M sunt importante în stabilirea tacticilor terapeutice<br />
pentru revizuirea protocoalelor de tratament empiric.<br />
Cuvinte-cheie: Rezistenţă la antibiotice – monitorizare – fenotip - biologie moleculară -<br />
beta-lactamaze cu spectru extins - CTX-M.<br />
Depus la redacţie: 26 ianuarie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Burduniuc Olga, Universitatea de Stat de Medicină şi<br />
Farmacie “Nicolae Testemiţanu”, Catedra Microbiologie, Virusologie şi Imunologie,<br />
bd. Ştefan cel Mare şi Sfânt, 165, MD-2004 Chisinau, Republica Moldova; e-mail:<br />
oburduniuc@rambler.ru; , tel. (+373 22) 20 54 61.<br />
Introducere<br />
Infecţiile produse de microorganisme rezistente reprezintă o problemă de urgenţă<br />
pentru sănătatea publică determinînd un nivel înalt de morbiditate şi mortalitate, eşecuri<br />
151
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
terapeutice şi costuri tot mai ridicate pentru îngrijirile medicale [9,18].<br />
În cazul enterobacteriilor rezistenţa la beta-lactamine se datorează în cea mai mare<br />
parte beta-lactamazelor, iar răspândirea rapidă a acestui tip de rezistenţă se datorează<br />
faptului că genele codante se găsesc pe plasmide transmisibile sau mobilizabile<br />
[7,16].<br />
Cele mai cunoscute variante de ESBL (extended spectrum beta-lactamases) sunt de<br />
tip TEM (Patient’s name: Temoneira) şi SHV (Sulphhydryl variable), dar tot mai mult<br />
apar atât în comunitate cât şi în spital ESBL tip CTX-M ( Cefotaximase—Munich)<br />
[1,7,12, 14,17].<br />
Tipul exact de beta-lactamază nu este posibil a fi detectat cu ajutorul testelor de rutină.<br />
Deasemenea asocierea mai multor tipuri de beta-lactamaze la aceleaşi microorganisme<br />
face şi mai difi cilă depistarea corectă. În ultimii 20 de ani au fost propuse metode<br />
alternative care să înlocuiască sau să completeze metodele fenotipice tradiţionale. Cele<br />
mai utilizate dintre aceste metode sunt testele PCR standard şi secvenţierea de gene.<br />
Emergenţa rezistenţei la antibiotice a intensifi cat preocupările pentru descoperirea<br />
preparatelor antimicrobiene pentru tratamentul bolilor infecţioase, iar sistemele<br />
naţionale de sănătate publică sunt implicate în elaborarea unor strategii noi de reţinere<br />
a dezvoltării fenomenului dat [7].<br />
Întrebuinţarea pe scară largă a preparatelor antimicrobiene a dus la apariţia<br />
tulpinilor multirezistente la antibiotice, creşterea incidenţei maladiilor infecţioase<br />
şi agravarea evoluţiei tabloului clinic. Presiunea de selecţie exercitată de antibiotice<br />
asupra unei populaţii bacteriene favorizează persistenţa tulpinilor rezistente la acţiunea<br />
antibioticelor, care proliferează, răspândesc gene de rezistenţă la tulpinile iniţial<br />
sensibile [1, 10, 18].<br />
În ultimii ani, autorităţile internaţionale (OMS, CDC, ESCMID) au depus<br />
eforturi considerabile pentru a îmbunătăţi monitorizarea circulaţiei tulpinilor<br />
antibioticorezistente. În prezent în Europa reţeaua European Antimicrobial Resistance<br />
Surveillance System (EARSS) colectează din 28 de ţări date despre circulaţia tulpinilor<br />
de microorganisme rezistente la preparatele antimicrobiene. Nivelul de rezistenţă<br />
a tulpinilor microbiene circulante pe tot globul pământesc sunt îngrijorătoare [6].<br />
Cercetătorii avertizează despre apariţia tulpinilor de Escherichia coli producătoare de<br />
ESBL, care constituie în prezent o ameninţare alarmantă pentru efi cacitatea utilizării<br />
antibio ticelor în terapie. Sunt semnalate eşecuri terapeutice în cazul infecţiilor cauzate<br />
de tulpini de microorganisme producătoare de ESBL, deoarece ele dezvoltă rezistenţă<br />
la un spectru extins de antibiotice [11, 12].<br />
Majoritatea microorganismelor BLSE au apărut prin inducerea mutaţiilor<br />
punctiforme ale beta-lactamazelor cu spectru îngust TEM şi SHV, iar după anul 1995,<br />
au fost raportate variantele CTX-M, mai ales la pacienţi spitalizaţi, ale căror prevalenţă<br />
creşte rapid [3, 13, 14]. Tulpinile rezistente, producente de ESBL de tipul CTX-M<br />
sunt endemice în America Latină, unele regiuni ale Europei de Est şi sunt atestate ca<br />
emergente în Franţa, Vestul Europei şi SUA [2, 9].<br />
Sistemul de supraveghere a antibioticorezistenţei bacteriene diferă de la o ţară la<br />
alta, unele având chiar programe naţionale aprobate. În Republica Moldova este, deci,<br />
inevitabilă şi necesară crearea unui sistem unic de supraveghere a antibioticorezistenţei,<br />
menţionînd că unele elemente ca defi niţii de caz, prioritizarea fenomenului pentru<br />
152
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
sistemul naţional de supraveghere, elemente ale diagnosticului de laborator sunt<br />
elaborate şi implementate.<br />
Scopul studiului. Detectarea unor markeri de rezistenţă (beta-lactamaze) către<br />
preparatele antibacteriene ale Escherichia coli (E. coli), responsabilă de producerea<br />
infecţiilor urinare.<br />
Materiale şi metode<br />
Studiul a fost efectuat în colaborare cu Instituţiile Medico-Sanitare Publice:<br />
Institutul de Cercetări Ştiinţifi ce în Domeniul Ocrotirii Sănătăţii Mamei şi Copilului,<br />
Spitalul Clinic Municipal nr.1; Spitalul Clinic Municipal „Sfânta Treime” şi Centrului<br />
Medical de Diagnostic „Modus Vivendi”. Cercetările au fost realizate în laboratorul<br />
Centrului de Epidemiologie a Bolilor Extrem de Contagioase şi Securitate Biologică”<br />
al Centrului Naţional de Sănătate Publică în cadrul unui studiu multicentric coordonat<br />
de laboratorul Bacteriologie al Spitalului Bichat-Claude Bernard (Paris, Franţa).<br />
Pentru realizarea studiului, de la persoanele diagnosticate cu infecţii ale căilor<br />
urinare (ICU), au fost recoltate 127 probe de urină şi mase fecale. Probele de urină au<br />
fost însămânţate pe mediile diferenţial diagnostice: endo, geloză sânge, geloză salină<br />
cu gălbenuş de ou, enterococ agar, pseudomonas agar, saburo. Pentru cercetare au fost<br />
selectate doar tulpinile provenite din uroculturi semnifi cativ pozitive (≥10 5 UFC/ml).<br />
Tulpinele de E. coli au fost identifi cate după gen şi/sau după specie prin teste biochimice<br />
clasice (testul Voges-Proskauer, testul cu indol, uree, citrat, fenilalanindezaminază etc).<br />
Testele de confi rmare au fost realizate prin utilizarea galeriilor API 20E (Biomerieux,<br />
Franţa). La etapa ulterioară a cercetării a fost testată sensibilitatea tulpinilor de E. coli<br />
la preparatele antimicrobiene prin utilizarea metodelor fenotipice (disc-difuzimetrică<br />
Kirby-Bauer, testul de sinergie – difuzarea bidimensională a 2 discuri cu antibiotice) şi<br />
de biologie moleculară (reacţia de polimerizare în lanţ, secvenţierea, PCR multiplex,<br />
Rep – PCR ).<br />
Evaluarea rezultatelor a fost efectuată în conformitate cu recomandările ghidului<br />
CLSI [4].<br />
Tulpina de E. coli ATCC 25922 a fost utilizată ca tulpină de referinţă pentru testarea<br />
sensibilităţii la antibiotice pe mediile de cultura utilizate.<br />
Testarea sensibilităţii tulpinilor de E. coli la preparatele antimicrobiene a inclus<br />
următoarele clase de antibiotice beta-lactamice – amoxicilină (AMX), ticarcilină (TIC),<br />
amoxicilină/clavulanat (AMC), cefotaxim (CTX), ceftazidim (CAZ), ceftoxitin (FOX),<br />
cefepim (FEP), ertapenem (ETP); aminoglicozide – gentamicina (GM), amicacină<br />
(AN), kanamicina (K); fl uorchinolonele – acid nalidix (NA), ofl oxacină (OFX),<br />
ciprofl oxacina (CIP); tetraciclinele – tetraciclină (TE) şi sulfamidele – cotrimoxazol<br />
(trimetropim-sulfametoxazol) (SXT).<br />
Rezultate şi discuţii<br />
Rezistenţa microbiană la antibiotice reprezintă o problemă globală de sănătate<br />
publică fi ind datorată în mare măsură consumului inadecvat al antibioticelor. În Europa<br />
fenomenul de antibiorezistenţă este în continuă creştere. Infecţiile căilor urinare<br />
(ICU) se referă la maladiile infecţioase frecvent întâlnite în practica medicală care<br />
înregistrează o incidenţă şi prevalenţă înaltă cu consecinţe medicale şi economice<br />
considerabile. Tulpinile implicate în etiologia ICU sunt parte a studiilor epidemiologice<br />
şi bacteriologice ale ultimilor ani [2,19].<br />
153
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Rezultatele unor studii denotă că E.coli, germenele care reprezintă microfl ora<br />
normală a tractului gastro-intestinal, în anumite situaţii capătă o rezistenţă semnifi cativă<br />
la preparatele antibacteriene şi poate provoca infecţii intestinale şi extraintestinale<br />
(inclusiv urinare) [15, 16].<br />
Conform datelor studiilor referitor la frecvenţa şi structura etiologică a infecţiilor<br />
urinare, în proporţie de 95% din cazuri sunt determinate de agenţii din familia<br />
Enterobacteriaceae (dintre care în 80-95% cazuri E. coli, mai rar Proteus spp. sau<br />
Klebsiella spp.), iar în restul cca. 5% Pseudomonas aeruginosa, stafi lococi, candide<br />
etc. [8, 10, 15, 16,17].<br />
Rezultatele testelor biochimice de screening şi de confi rmare pentru Enterobacterii,<br />
au pus în evidenţă că din totalul de tulpini de la pacienţii cu ICU, predominante au fost<br />
tulpinile de E.coli (92,9%).<br />
Tulpinile de E.coli izolate de la pacienţii cu ICU au fost testate pentru identifi carea<br />
gradului de rezistenţă faţă de 5 clase de antibiotice. Determinarea rezistenţei la<br />
antibiotice prin metoda disc-difuzimetrică Kirby-Bauer a evidenţiat că tulpinile de<br />
E.coli studiate, izolate de la persoanele cu ICU posedă un înalt grad de rezistenţă,<br />
inclusiv la preparatele antibacteriene beta-lactamice. Totodată, metoda difuzimetrică nu<br />
oferă date sufi ciente pentru aprecierea nivelului de rezistenţă şi monitorizarea corectă<br />
a terapiei antibacteriene. Pentru clarifi carea acestui aspect au fost utilizate testele de<br />
sinergism, prin care s-a putut elucida unul din mecanismele de rezistenţă la antibiotice<br />
a tulpinilor de E.coli – prezenţa beta-lactamazelor. Acest test utilizează un inhibitor de<br />
beta-lactamază, de obicei acidul clavulanic, în combinaţie cu o oximino-cefalosporină<br />
cum ar fi ceftazidim, cefotaxim, ceftriaxon. Discurile cu antibioticele respective au fost<br />
amplasate în aşa mod, ca să fi e posibilă vizualizarea imaginii de sinergie intre discurile<br />
cu amoxacilină/acid clavulanic şi cele cu cefalosporinele de generaţia III (CG3).<br />
Succesiunea amplasării discurilor cu antibioticele corespunzătoare a fost următoarea:<br />
TIC – FOX – FEP – AMX – GM –CAZ – AMC – CTX.<br />
Producerea de către o tulpină bacteriană a beta-lactamazei este certifi cată atunci cînd<br />
diametrul zonei de inhibiţie din jurul agenţilor antimicrobieni ceftazidim, cefotaxim,<br />
ceftriaxonă este extins (aşa numita imaginea de sinergie „în dop de şampanie”) datorită<br />
prezenţei acidului clavulanic.<br />
În rezultat s-a stabilit că E.coli prezintă cea mai înaltă rezistenţă la ticarcilină (77%).<br />
Profi lul desfăşurat al rezistenţei tulpinilor ESBL depistate din urină poate fi urmărit în<br />
fi gura 1.<br />
Prevalenţa infecţiilor căilor urinare cauzate de E.coli ce posedă profi l de rezistenţă<br />
tip betalactamaze cu spectru extins a constituit 5,3%. Prevalenţa portajului intestinal a<br />
constituit 15%.<br />
Tulpinile de E.coli producătoare de beta-lactamaze au fost conservate în mediul<br />
ce conţine bulion de inimă de bovină şi 10% de glicerină apoi au fost stocate prin<br />
congelare la -80°C pentru a fi ulterior testate prin tehnicile de biologie moleculară.<br />
Conduita terapeutică adecvată necesită identifi carea rapidă şi corectă a tulpinilor<br />
rezistente la antibiotice prin utilizarea tehnicilor de biologie moleculară.<br />
Tehnicile de biologie moleculară (amplifi carea genică, secvenţierea, etc) implică<br />
costuri relativ mari, personal bine instruit, dar pot furniza rezultate reproductibile în<br />
timp foarte scurt.<br />
154
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Figura 1. Ponderea rezistenţei (%) tulpinilor E.coli la antibiotice<br />
Determinarea profi lului de rezistenţă a evidenţiat că tulpinile date prezintă rezistenţă<br />
la următoarele grupe de antibiotice: aminoglicozide în special – gentamicină (72%),<br />
fl uoroquinolone – acid nalidixic (89%) şi sulfamide – cotrimoxazol (72%).<br />
Tulpinile identifi cate din masele fecale deasemenea sunt polirezistente. Ele sunt<br />
rezistente la aceleaşi clase de preparate antimicrobiene ca şi E.coli ESBL depistată din<br />
urină: 53% la aminoglicozide (gentamicina), 56% la fl uorchinolone (ciprofl oxacina),<br />
44% la sulfamide (cotrimoxazol).<br />
Tulpinile de E.coli ESBL identifi cate din probele de urină au fost în exclusivitate<br />
de tip CTX-M, şi anume: o tulpină tip CTX-M-1; 3 tulpini de CTX-M-14; alte 3 tulpini<br />
sunt de tip CTX-M-15.<br />
Tulpinile de E.coli ESBL depistate din probele de mase fecale au fost predominant<br />
de tip CTX şi doar o tulpină de tip – SHV. Spre deosebire de tulpinile urinare, acestea<br />
au fost relativ mai variate şi anume o tulpină - CTX-M-1; 2 tulpini - CTX-M-3; 8<br />
tulpini - CTX-M-14, 3 tulpini - CTX-M-15.<br />
Clonalitatea tulpinilor de E.coli ESBL depistate în urina şi masele fecale a fost<br />
cercetată prin metoda Rep – PCR doar la patru tulpini de E.coli la care au fost prezente<br />
ESBL atât în urină şi mase fecale (U + / F +). La trei din patru tulpini testate de E.coli<br />
ESBL U + / F + a fost prezent un profi l Rep–PCR similar.<br />
Determinînd grupul fi logenetic al tulpinilor urinare s-a constatat că 58,5% tulpini<br />
de E.coli ESBL reprezintă grupul B2, 27,9% – grupul A, 12,7% – grupul D şi 0,9<br />
alte grupe. Tulpinile depistate din masele fecale au următoarea diversitate fi logenetică:<br />
53,4% – grupului A, câte 23,1% – grupul B2 şi grupul D, şi 0,4 – alte grupe (fi gura 2).<br />
Tipizarea tulpinilor de E.coli ESBL urinare şi mase fecale a evidenţiat că tulpinile<br />
de la diferiţi pacienţi au avut profi luri ESBL CTX-M similare. Majoritatea tulpinilor<br />
au fost de tipul BLSE-CTX-M-14, aparţinând grupului fi logenetic B2, cu excepţia<br />
a 2 două tulpini:CTX-M-15 grupul fi logenetic B2, şi CTX-M-3 grup fi logenetic<br />
A (fi gura 3).<br />
155
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Figura 2. Grupurile fi logenetice ale tulpinilor E.coli ESBL depistate din urină (a) şi<br />
mase fecale (b).<br />
Figura 3. Profi luri similare de BLSE CTX- M la diferite tulpini de E.coli ESBL<br />
(MO33S, MO36S, MO37S, MO108S – tulpini de E.coli ESBL izolate din mase fecale,<br />
MO57U, MO71U, MO93U, MO108U – tulpini de E.coli ESBL izolate din urină).<br />
Antibioticorezistenţa constituie o problemă complexă, multifactorială cu semnifi caţie<br />
pentru sănătatea publică şi necesită o analiză complexă cu implementarea unor măsuri<br />
specifi ce, la diferite niveluri. Studiile realizate privind monitorizarea rezistenţei la<br />
antibiotice şi rezultatele obţinute pot contribui cu o serie de date importante pentru<br />
a oferi medicului posibilitatea de a se orienta în diagnosticul si terapia pacienţilor<br />
cu ICU precum şi să aplice o strategie efi cientă în tratament, din punct de vedere al<br />
balanţei cost/ efi cienţa.<br />
Monitorizarea fenotipică şi genotipică a markerilor de rezistenţă la antibiotice<br />
în populaţia umană reprezintă un element constituitiv al unui sistem naţional de<br />
supraveghere a fenomenului de rezistenţă antimicrobiană, care urmează să fi e dezvoltat<br />
în Republica Moldova ca parte componentă a supravegherii de stat a sănătăţii publice.<br />
156
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Concluzii<br />
1. Prezenţa E.coli producătoare de ESBL la pacienţii cu ICU detectată prin metode<br />
fenotipice şi moleculare de detecţie a beta-lactamazelor este consecinţa prescrierii şi<br />
consumului necontrolat de antibiotice în diferite ţări, inclusiv în Republica Moldova.<br />
2. Circulaţia mai intensă a tulpinilor E.coli tipul CTX-M-14 grupul fi logenetic<br />
B2 ce au un potenţial de diseminare în colectivităţi pot determina un nivel înalt de<br />
rezistenţă şi difi cultăţi în conduita terapeutică a pacienţilor cu maladii infecţioase.<br />
3. Datele obţinute pe modelul de E.coli pot fi extrapolate pentru evaluarea impactului<br />
fenomenului menţionat şi la alte specii de microorganisme, cea ce confi rmă necesitatea<br />
supravegherii rezistenţei bacteriene.<br />
4. Detectarea corectă a tulpinilor producătoare ESBL, rămâne a fi în continuare<br />
o provocare pentru laboratorele microbiologice şi este importantă în evitarea eşecului<br />
clinic datorat unei terapii cu antibiotice neadecvate cât şi în prevenirea infecţiilor<br />
nozocomiale.<br />
Bibliografi e<br />
1. Babic, M., Hujer., et al. What’s new in antibiotic resistance? Focus on beta-lactamases.<br />
// Drug Resist Updat, vol. 9, 2006, p.142–156.<br />
2. Bonnet R. Growing group of extended spectrum beta-lactamases: CTX – M enzymes.<br />
// Antimicrob. Agents Chemother., 2004, p.1–14.<br />
3. Coculescu B., Flueraş M. Mecanismul mutaţiilor genice. // Revista de Medicină<br />
Militară, 2005, p. 325-333<br />
4. Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI M100-S20, 2010).<br />
5. Donnenberg M. Escherichia coli: virulence mechanisms of a versatile pathogen. San<br />
Diego, California. // Academic Press., 2002, p.154-162.<br />
6. European Antimicrobial Resistance Surveillance System. RIVM. 2010. http: //www.<br />
rivm.nl/earss/database/. (date selective din 14.04.2011).<br />
7. Giske C., et al. Redefi ning extended-spectrum beta-lactamases: balancing science and<br />
clinical need. // J. Antimicrob. Chemother, 2009,p.1-4.<br />
8. Gupta K. Addressing Antibiotic Resistance. // Am J. Med., 2002, p. 29-34.<br />
9. Talan D., et al. Extended-release ciprofl oxacin (Cipro XR) for treatment of urinary<br />
tract infections. // Int. J. Antimicrob. Agents, 2004, p. 54-66.<br />
10. Hawkey P., Jones A. The changing epidemiology of resistance. //J. Antimicrob.<br />
Chemother., 2009, Sep., p.1-10.<br />
11. Hernadez-Burruezo J., et al. Urinary tract infections. // Med. Clin. (Barc), 2007, Nov.,<br />
p.707-715.<br />
12. Jacoby G., Munoz-Price L. The new beta-lactamases.// N. Engl. J. Med., 2005, Jan,<br />
p.380-391.<br />
13. Jones C., et al. Characterization and sequence analysis ofextended spectrum b-lactamase<br />
encoding genes from Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae and Proteus mirabilis isolates<br />
collected during tigecycline phase 3 clinical trials. // Antimicrobial Agents Chemotherapy,<br />
2009, vol. 53, p. 465-475;<br />
14. Livermore D., et al. CTX-M: changing the face of ESBLs in Europe. // Journal of<br />
Antimicrobial Chemotherapy, vol. 59, 2007, p. 165-174.<br />
15. Neal D., et al. Complicated urinary tract infections. In: Urol. Clin. North. Am., 2008<br />
Feb, p.13-22.<br />
16. Negru C. Tulpini de enterobacterii secretoare de beta-lactamaze cu spectru extins<br />
izolate in infecţiile urinare de ambulatoriu. // Igiena si Sănătate Publica, 2008, p.10-11.<br />
17. Petrascu M., Flonta M., Almaş A. M. Fenotipuri de rezistenţă pentru tulpini de<br />
157
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Escherichia coli şi Klebsiella pneumoniae producătoare de beta-lactamaze cu spectru extins<br />
(BLSE), izolate din infecţii urinare. // Clujul Medical, 2011, vol., 84, nr.3, p.37.<br />
18. Сидоренко С., Иванов Д. Результаты изучения распространения<br />
антибиотикорезистентности среди внебольничных возбудителей инфекций<br />
мочевыводящих путей в Москве. Фаза I.B. // Антибиотики и химиотерапия,<br />
2005, стр.3–10.<br />
19. Рафальский В., и др. Резистентность возбудителей амбулаторных инфекций<br />
мочевыводящих путей по данным многоцентровых микробиологических исследований<br />
UTIAP-I и UTIAP-II. // Урология, 2004, стр.13-17.<br />
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ МОЛИБДЕНА И ВАНАДИЯ<br />
КАК ВОЗМОЖНЫЕ СТИМУЛЯТОРЫ БИОСИНТЕЗА<br />
ВНЕКЛЕТОЧНЫХ ЦЕЛЛЮЛАЗ МИКРОМИЦЕТА Penicillium<br />
expansum CNMN FD 05 C<br />
Чилочи A.А., Тюрина Ж.П., Болога О.А 1 ., Клапко С. Ф., Лаблюк С.В.,<br />
Коропчану Э.Б 1 ., Паша Л.И., Рижа А.П 1 .<br />
Институт Микробиологиии и Биотехнологии АНМ, МD 2028 ул. Академией, 1<br />
1 Институт Химии АНМ, МD 2028 ул. Академией, 3<br />
Rezumat<br />
A fost studiată infl uenţa unor compuşi coordinativi ai molibdenului şi vanadiului asupra<br />
biosintezei complexului celulazic (endoglucanaze, celobiohidrolaze, β-glucozidaze)<br />
la tulpina de fungi Penicillium expansum CNMN FD 05 C. S-a stabilit că compuşii<br />
molibdenulului, care conţin în componenţa sa aminoacizi, nu infl uenţează activitatea<br />
endoglucanazelor, inhibă considerabil celobiohidrolazele (80-90%) şi stimulează<br />
activitatea β-glucozidazelor. În calitate de efi cient stimulator ai biosintezei<br />
β-glucozidazelor poate fi raportat complexul MoO 2 (ac.ac.)Gly, care a sporit activitatea<br />
enzimelor cu 47.8-67.0%. Acest complex poate fi utilizat pentru obţinerea preparatelor<br />
enzimatice cu conţinut sporit de β-glucozidaze. Metalocomplexul (NH4) 2 VO 3 Gly<br />
stimulează activitatea a toate trei componente a complexului celulozolitic sintetizat<br />
de micromiceta Penicillium expansum CNMN FD 05 C, asigurând creşterea activităţii<br />
endoglucanazelor cu 45%, celobiohidrolazelor cu 32% şi β-glucozidazelor cu 40%.<br />
Cuvinte-cheie: Penicillium expansum – metalocomplexe – endoglucanaze –<br />
celobiohidrolaze - β-glucozidaze.<br />
Depus la redacţie: 22 octombrie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Ciloci Alexandra, Institutul de Microbiologie şi<br />
Biotehnologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str.Academiei, 1, MD- 2028 Chişinău,<br />
Republica Moldova,e-mail: alexandra.ciloci@gmail.com ; tel. (+373 22)73.98.24.<br />
Введение<br />
Комплексные соединения микроэлементов играют значительную роль в<br />
живых организмах. Повышенный интерес к этим соединениям обусловлен<br />
также тем, что многие из них являются биологически активными веществами,<br />
обладающими антимикробными, противовирусными и противоопухолевыми<br />
свойствами. Обнаружено и стимулирующее действие некоторых из этих<br />
соединений на рост и продуктивность ряда микроводорослей, перспективных<br />
158
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
для промышленного культивирования для получения лекарственных препаратов<br />
(4, 12), для усиления биосинтеза внеклеточных гидролаз микроорганизмов (2,<br />
6, 7, 9, 11). Таким образом, комплексные соединения микроэлементов могут<br />
представлять значительный интерес для биотехнологии.<br />
Биологические свойства этих соединений могут определяться, в первую<br />
очередь, наличием в их составе атомов микроэлементов. Медь, никель, молибден,<br />
ванадий, цинк, бор и др. повышают активность многих ферментов и ферментных<br />
систем. Вступая с ними в непрочные комплексы, ионы микроэлементов участвуют<br />
в процессах переноса электронов в окислительно-восстановительных реакциях,<br />
а также служат промежуточным звеном между ферментом и субстратом. Кроме<br />
того, значительная часть ферментов относится к числу металлсодержащих, то<br />
есть атомы микроэлементов входят в состав их активного центра или других<br />
групп, стабилизируя пространственную конфигурацию ферментных молекул<br />
(14, 15, 16).<br />
Стимулирующий или ингибирующий эффект, возникающий при<br />
использовании комплексных соединений, может определяться также влиянием<br />
лигандов, входящих в их состав.<br />
Целью данных исследований было изучение влияния комплексных соединений<br />
молибдена (Mo) и ванадия (V) на биосинтез внеклеточных целлюлаз штамма<br />
микромицета Penicillium expansum CNMN FD 05 C.<br />
Материалы и методы<br />
Объектом исследований служил штамм микромицета Penicillium expansum<br />
CNMN FD 05 C – продуцент целлюлазного комплекса, включающего три<br />
основных компонента: эндоглюканазы, целобиогидролазы, β-глюкозидазы.<br />
Штамм хранится в Национальной Коллекции Непатогенных Микроорганизмов<br />
Института Микробиологии и Биотехнологии Академии Наук Молдовы [1].<br />
Культивирование продуцента осуществлялось в конических колбах объёмом<br />
0,75 л, с 0,2 л питательной среды подобранного оптимального состава (г/л):<br />
KH 2 PO 4 – 1, CaCl 2 – 0,1, MgSO 4 ּ7H 2 O – 0,3, KCl – 0,1, NH 4 NO 3 – 1,0, FeCl 3 – 0,01,<br />
кукурузный экстракт – 15, кукурузная солома – 40, исходное pH среды - 5,0.<br />
В исследованиях среда служила в качестве контрольной. Культивирование<br />
проводилось в условиях постоянного перемешивания на качалках с 180-200<br />
об/мин. при температуре 28-30 о С, продолжительности культивирования 4 и 10<br />
суток.<br />
Посевным материалом служила водная суспензия спор 14-дневной культуры,<br />
выращенной на сусло-агаровой среде в количестве 10% от инокулированного<br />
объёма, с плотностью 1-3x10 6 спор/мл.<br />
В качестве стимуляторов биосинтеза компонентов целлюлазного комплекса<br />
тестировались соединения Mo с ацетил ацетоном (ac.ac.) и аминокислотами<br />
глицином, аланином и валином: MoO 2 (ac.ac.) 2 , MoO 2 (ac.ac.) Gly, MoO 2 (ac.ac.)Ala,<br />
MoO 2 (ac.ac.) Val, а также комплекс ванадила (VO 3 ) с глицином - (NH 4 ) 2 VO 3 Gly.<br />
Комплексы вносились в стерильную питательную среду в растворенном виде<br />
одновременно с посевным материалом. Диапазон концентраций тестируемых<br />
комплексных соединений определялся целью опыта.<br />
Активность изучаемых ферментов определялась по количеству редуцирующих<br />
159
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
сахаров, образовавшихся в результате воздействия на специфические субстраты:<br />
эндоглюканаз - на Na-карбоксиметил-целлюлозу, целлобиогидролаз - на<br />
фильтровальную бумагу, β-глюкозидаз – на n-нитрофенил β-D-глюкопиранозид<br />
(10, 13). Редуцируюшие сахара определялись по методу Somogy-Nelson [3, 5].<br />
Результаты и их обсуждение<br />
Микроэлементы молибден и ванадий необходимы для белкового, углеводного<br />
и жирового обмена веществ в живых организмах [8, 12].<br />
Исследования по влиянию молибдена и ванадия на активность ферментативных<br />
систем практически отсутствуют, в то же время известно, что при отсутствии<br />
молибдена клетки испытывают азотистое голодание и нарушается их способность<br />
к синтезу белков.<br />
Учитывая, что неорганические соединения более токсичны и мало<br />
эффективны, для выяснения роли молибдена и ванадила (VO 3 ) в живых организмах<br />
были синтезированы комплексные соединения этих металлов с биоактивными<br />
лигандами с общей формулой MeO 2 L 1 L 2 nH 2 O, где L 1 – ацетилацетон (ас. ас.), L 2<br />
– α - аминокислоты (глицин, аланин, валин): МоО 2 (ac.ac.) 2 , МоО 2 ( ac.ac. ) Gly,<br />
МоО 2 (ac.ac.) Аlа, МоО 2 (ac.ac.)Val и ванадила с глицином - (NH 4 ) 2 VO 3 Gly<br />
Результаты показали, что соединения молибдена в зависимости от состава<br />
и применяемой концентрации по-разному влияют на активность эндоглюконаз<br />
штамма Penicillium expansum CNMN FD 05 C, во всех вариантах ингибируют<br />
целобиогидролазы, оказывают нейтральное или стимулирующее действие на<br />
активность β-глюкозидаз (таблица 1) .<br />
Установлено, что комплексное соединение MoO 2 (ac. аc.) 2 , не содержащее<br />
аминокислот, оказывает нейтральное воздействие на β-глюкозидазы штамма,<br />
оставляя их активность на уровне контроля (2,38 - 2,52 ед./мл). За исключением<br />
самой низкой тестируемой концентрации (1 мг/л), при использовании<br />
этого вещества отмечено значительное ингибирование эндоглюконазной и<br />
целлобиогидролазной активности.<br />
Введение в состав питательной среды комплексных соединений молибдена<br />
с аминокислотами глицином, валином, аланином повышает β-глюкозидазную<br />
активность продуцента на 24,9 – 69,4 % в зависимости от использованной<br />
концентрации. Максимальный уровень активности β-глюкозидаз установлен в<br />
культуральной среде с MoO 2 (ac.ac.) Val при концентрации 10 мг/л и составляет<br />
4,15 ед/мл, что в 1,7 раз выше, чем в контрольном варианте. Комплекс MoO 2 (ac.<br />
ac.) Gly проявляет себя как специфический стимулятор синтеза β-глюкозидаз,<br />
значительно повышая ( на 24,9-35,9%) активность фермента при всех испытанных<br />
концентрациях. Тестируемые вещества проявляют сильное ингибирующее<br />
воздействие на активность целлобиогидролаз – до 80-90% и, в основном,<br />
нейтральное – на биосинтез эндоглюканаз.<br />
Полученные данные свидетельствуют о возможности использования<br />
комплексных соединений MoO 2 (ac.ac.) Gly, MoO 2 (ac.ac.)Ala, MoO 2 (ac.ac.) Val в<br />
качестве регуляторов биосинтеза целлюлазного комплекса штамма Penicillium<br />
expansum CNMN FD 05 С для получения ферментного препарата с повышенным<br />
содержанием β-глюкозидаз. Особый интерес представляют данные, полученные<br />
при использовании комплексного соединения ванадила ( NH 4 ) 2 VO 3 Gly, которое в<br />
160
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
концентрации 10 мг / л повышает ферментативную активность всех компонентов<br />
целлюлазного комплекса, синтезируемого штаммом: эндоглюконазную – на<br />
40,86 %, целобиогидролазную – на 39,16 и β-глюкозидазную – на 49,79%.<br />
Таблица 1. Изменение энзиматической активности штамма Penicillium expansum<br />
CNMN FD 05 C под влиянием координационных соединений молибдена и ванадия<br />
Координационные<br />
соединения<br />
(К.С.)<br />
MoO 2 (ac.ac.) 2<br />
MoO 2 (ac.ac.)Gly<br />
MoO 2 (ac.ac.)Ala<br />
MoO 2 (ac.ac.)Val<br />
(NH 4 ) 2 VO 3 Gly<br />
Энзиматическая активность<br />
эндоглюканазы целлобиогидролазы β-глюкозидазы<br />
ед/мл<br />
% от<br />
контроля<br />
ед/мл<br />
% от контроля<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
ед/мл<br />
% от контроля<br />
1 18,35 121,52 1,09 87,2 2,85 106,6<br />
5 7,36 48,74 0,16 12,8 2,52 102,9<br />
10 10,34 68,48 0,34 27,2 2,38 97,1<br />
1 9,52 63,05 0,57 45,6 3,06 124,9<br />
5 15,78 104,50 1,09 87,2 3,33 135,9<br />
10 15,78 104,50 0,24 19,2 3,20 130,6<br />
1 17,84 118,15 0,90 72,0 3,13 127,75<br />
5 15,77 104,43 0,57 45,6 3,40 138,8<br />
10 14,14 93,64 0,49 39,24 2,85 116,6<br />
1 5,71 37,81 0,08 6,40 2,45 100,0<br />
5 14,14 93,64 0,44 34,80 3,40 138,8<br />
10 14,14 93,64 0,95 76,60 4,15 169,4<br />
1 12,5 82,84 0,677 54,16 2,09 85,30<br />
5 12,24 81,06 1,27 101,60 3,52 143,87<br />
10 21,26 140,86 1,74 139,16 3,67 149,79<br />
Контроль 15,10 100,0 1,25 100,0 2,45 100,0<br />
Современный этап исследований в области применения координационных<br />
соединений 3d элементов в качестве модификаторов микробного синтеза<br />
биологически активных веществ характеризуется накоплением фактического<br />
материала по характеру их влияния на все фазы развития микроорганизма, а<br />
также выявления оптимальных условий их применения. Наличие вышеуказанной<br />
информации необходимо для решения ряда теоретических вопросов таких, как<br />
механизм воздействия координационных соединений, взаимосвязь между составом,<br />
структурой соединения и ферментативной активностью микроорганизмов,<br />
а также для разработки методов их практического использования. Изучение<br />
влияния более расширенного спектра концентраций комплекса с ванадилом на<br />
биосинтез целлюлаз штаммом Penicillium expansum CNMN FD 05 C подтвердило<br />
факт повышения уровня активности всех компонентов целлюлазного комплекса<br />
в пределах концентраций 5-20 мг/л (Таблица 2).<br />
161
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Таблица 2. Изменение энзиматической активности штамма Penicillium expansum<br />
CNMN FD 05 C под влиянием координационного комплекса ванадия (NH 4 ) 2 VO 3 Gly<br />
(продолжительность культивирования - 4 суток)<br />
Конц. К.С.,<br />
мг/л<br />
Энзиматическая активность<br />
эндоглюканазы целлобиогидролазы β-глюкозидазы<br />
ед/мл % от контроля ед/мл<br />
% от контроля<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
ед/мл<br />
% от<br />
контроля<br />
1 12,84 115,70 0,73 102,8 2,74 117,6<br />
5 14,36 129,40 0,80 112,7 2,69 115,6<br />
10 14,36 129,40 0,85 119,7 3,21 137,7<br />
15 16,10 145,04 0,94 132,4 3,72 140,3<br />
20 13,93 125,50 0,92 129,6 3,26 139,9<br />
30 13,49 121,53 0,90 126,8 2,86 122,7<br />
Контроль 11,10 100,0 0,71 100,0 2,33 100,0<br />
Оптимальной представляется концентрация 15 мг/л, которая обеспечивает<br />
повышение активности эндоглюканаз на 45,0 %, целлобиогидролаз на 32,4% и<br />
β-глюкозидаз на 40,3%. В тестируемых пределах концентраций не было отмечено<br />
ингибирующего эффекта от использования координационного соединения на<br />
биосинтез компонентов целлюлазного комплекса микромицета.<br />
Существуют данные, что внесение некоторых комплексных соединений 3d<br />
элементов в питательную среду итенсифицирует фазы развития микроорганизмов,<br />
что приводит к более раннему проявлению максимума синтеза ферментов и<br />
сокращению биологического цикла [12, 13, 14 ].<br />
Было изучено влияние комплекса (NH 4 ) 2 VO 3 Gly на динамику образования<br />
целлюлаз штамом Penicillium expansum CNMN FD 05 C. Результаты,<br />
представленные на рисунках 1-3, показывают, что стимулирующий эффект<br />
от использования испытанных соединений проявляется в первые сутки<br />
культивирования продуцента и сохраняется на более высоком уровне в течение<br />
всего периода культивирования.<br />
Было установлено, что максимальные активности компонентов целлюлазного<br />
комплекса, синтезируемого Penicillium expansum CNMN FD 05C, в контрольном<br />
и в экспериментальных вариантах, совпадают по времени и проявляются на 4-е –<br />
5-е сутки культивирования.<br />
Рис. 1. Динамика активности<br />
эндоглюканаз при культивирования<br />
штамма Penicillium<br />
expansum FD CNMN 05 C на<br />
первоначальной среде (контроль)<br />
и на среде с 15 мг/л<br />
(NH 4 ) 2 VO 3 Gly<br />
162
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Рис. 2. Динамика активности<br />
целлобиогидролаз при<br />
культивирования штамма<br />
Penicillium expansum FD<br />
CNMN 05C на первоначальной<br />
среде (контроль) и на среде<br />
с 15 мг/л (NH 4 ) 2 VO 3 Gly<br />
Рис. 3. Динамика активности<br />
β-глюкозидаз при культивирования<br />
штаммаPenicillium<br />
expansum FD CNMN 05 C на<br />
первоначальной среде (контроль)<br />
и на среде с 15 мг/л<br />
(NH 4 ) 2 VO 3 Gly<br />
Подобные исследования были выполнены и для комплекса MoO 2 (ac.ac.) Gly.<br />
Было изучено влияние более расширенного спектра концентраций этого вещества<br />
(1, 5, 10, 15, 20, 30, 40 мг/л) на биосинтез β-глюкозидаз штаммом Penicillium<br />
expansum CNMN FD 05 C.<br />
Установлено, что наиболее эффективно его использование в концентрациях –<br />
10, 15, 20 мг/л, которые обеспечивают повышение β-глюкозидазной активности<br />
на 59,5%, 67,6%, 59,5% соответственно по сравнению с контролем.<br />
Для установления оптимальной продолжительности культивирования<br />
продуцента активность фермента в контрольном и опытном вариантах<br />
культуральной жидкости определялась через каждые 24 часа до установления<br />
под микроскопом момента автолиза культуры (7 – 9 сутки) (Таблица 3).<br />
Таблица 3. Динамика образования β-глюкозидаз штаммом Penicillium expansum<br />
CNMN FD05C под влиянием координационного комплекса MoO 2 (ac.ac.) 2 Gly<br />
(15мг/л)<br />
Сутки<br />
Ед/мл<br />
Контроль Опыт<br />
Активность β- глюкозидаз<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
%от контроля<br />
2 0,29 0,37 127,6<br />
3 0,65 0,93 141,7<br />
4 3,26 5,44 166,7<br />
5 2,72 4,32 157,1<br />
6 1,63 2,45 150<br />
163
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Таблица 3. (Продолжение)<br />
7 0,71 0,82 115,4<br />
8 2,16 2,50 115,7<br />
9 1,52 1,69 110,7<br />
10 0,87 0,98 112,5<br />
Как и в случае с комплексом (NH 4 ) 2 VO 3 Gly, использование комплекса<br />
MoO 2 (ac.ac.)Gly обеспечивает проявление стимулирующего эффекта уже на 2<br />
сутки культивирования продуцента (27,6%), который достигает максимум к<br />
4 суткам культивирования - 66,7%. Активность β-глюкозидаз в этот период в<br />
опытном варианте составляет 5,44 ед/мл по сравнению с 3,26 ед/ мл в варианте<br />
без использования комплекса. Таким образом, комплекс MoO 2 (ac.ac.)Gly можно<br />
отнести к числу специфических стимуляторов β-глюкозидазной активности.<br />
Выводы:<br />
В работе изучено влияние комплексных соединений молибдена и ванадия на<br />
биосинтез ферментов целлюлазного комплекса (эндоглюконаз, целлобиогидролаз,<br />
β-глюкозидаз) микромицета Penicillium expansum CNMN FD 05C. Установлено,<br />
что в зависимости от состава и применяемой концентрации они по-разному<br />
влияют на активность вышеназванных ферментов.<br />
Комплексные соединения молибдена, содержащие в своем составе<br />
аминокислоты, оказывают нейтральное воздействие на активность эндоглюконаз,<br />
ингибируют целлобиогидролазы (до 80-90%) и стимулируют активность<br />
β-глюкозидаз. К числу наиболее эффективных стимуляторов синтезаβ-глюкозидаз<br />
можно отнести комплекс MoO 2 (ac.ac.) Gly, повышающий их активность на 47,8<br />
- 67,0%, что свидетельствует о возможности его использования для получения<br />
ферментного препарата с повышенным содержанием β-глюкозидаз.<br />
Металлокомплекс (NH 4 ) 2 VO 3 Gly стимулирует активность всех ферментов<br />
целлюлазного комплекса микромицета Penicillium expansum CNMN FD 05C,<br />
обеспечивая повышение активности эндоглюконаз на 45 %, целлобиогидролаз<br />
на 32 % и β-глюкозидаз на 40 %.<br />
Литература<br />
1. Deseatnic A., Paşa L., Clapco S., Tiurin J., Labliuc S. Tulpină de fungi Penicillium<br />
expansum – producător de celulaze, brevet de invenție, MD 2588 // BOPI, nr. 10, 2004.<br />
2. Dimitra Kovala-Demertzi, Marvroddis A. Demertzis, John R. Miller, Christopher S.<br />
Frampton, Jerry P. Jasinski, Douglas X. // West – Journal of Inorganic Biochemistry, 2002, v.<br />
92, p.137-140.<br />
3. Nelson A.// J. Biol. Chem., 1944, v. 153, p. 375-380.<br />
4. Rudic V. Aspecte noi ale tehnologiei moderne. Chişinǎu, Ştiinţa, 1993, 140 p.<br />
5. Somogi M.<br />
// J. Biol. Chem., 1952, v. 195, nr.1, p. 19-23.<br />
6. Варбанец Л.Д., Разаева О.Н., Авдиюк Е.В., Сейфуллина И.И., Марцинко Е.Э.,<br />
Писарогло А.Г. Влияние координационных соединений германия на активность ряда<br />
гликозидаз // Мiкробiол. журн., 2007, Том 69, № 3, с. 11-18.<br />
7. Десятник А., Тюрина Ж., Туртэ К., Чапурина Л., Лаблюк С., Кондрук В., Сырбу<br />
Т., Дьякон И. Использование комплексов меди (II) с серином и треонином в качестве<br />
биостимуляторов ферментной активности штаммов Aspergillus niger (33) CNMN FD 06A<br />
и Rhizopus arrhizus (F 67) CNMN FD 03L // Известия АНМ, Биол., хим. и сель-хоз. науки,<br />
164
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
2004, №3 (294), с. 74-79.<br />
8. Десятник А.А., Тюрина Ж.П., Болога О.А., Паша Л., Лаблюк С.В., Гэрбэлэу Н.В.<br />
Комплексные соединения молибдена как возможные стимуляторы внеклеточных<br />
β-глюкозидаз микромицета Penicillium expansum CNMN FD 05 / Международная<br />
Чугаевская конференция по координационной химии, Кишинев, 2005, с. 342.<br />
9. Десятник А. А., Гэрбэлэу Н. В., Коропчану Е. Б. и др. Использование<br />
диметилглиоксиматов Со (III) при биосинтезе пектиназ Rhizopus arrhizus // Kooрд. химия,<br />
2002, Tом 28, № 2, с. 144-148.<br />
10. Исмайлова Д.Ю., Логинова Л.Г. Влияние некоторых веществ на биосинтез<br />
целлюлаз термотолерантного гриба Aspergillus terreus 17p // Прикл. биох. и микр. Т. XI,<br />
вып. 5, 1975, с. 676-677.<br />
11. Проскина Н., Гэрбэлэу Н., Драганча Д., Добров А., Десятник А., Тюрина Ж.,<br />
Паша Л., Клапко С., Лаблюк С. Комплексные соединения Ni(II) и Cu(II) на основе<br />
тиопроизводных гидразонов и их влияние на процесс ферментообразования некоторых<br />
штаммов рода Penicillium. / Romanian International Conference on Chemistry and Chemical<br />
Engineering RICCCE IV Bucharest, 22-24 sept., 2005, v. I, p. 58 – 62.<br />
12. Парпиев Н.А., Кушакбаев А., Азимов М.М. Координационные соединения<br />
металлов с лекарственными препаратами. Ташкент, ФАН, 1982, 138 с.<br />
13. Родионова Н.А., Тиунова Н.А., Фениксова Р.Ф. Методы определения целлюлазной<br />
активности // Прикл. биох. и микр. Т. 2, вып. 2, 1966, с. 97-205.<br />
14. Роуз Э. Химическая микробиология. Мир, Москва, 1971, 293 с.<br />
15. Фогарти В.М. Микробные ферменты и биотехнология. Москва, Агропромиздат,<br />
1986, с. 153-184.<br />
16. Феоктистова Н.В., Знаменская Л.В., Лещинская И.Б. Влияние ионов металлов<br />
на синтез внеклеточных ферментов спорообразующими бактериями. Биологические<br />
науки, Москва, Высшая школа, №2 (338), 1992, с.18-24.<br />
STANDARDIZAREA PROCEDURII DE CONSERVARE<br />
A TULPINILOR DE BACTERII PĂSTRATE ÎN COLECŢIA<br />
NAŢIONALĂ DE MICROORGANISME NEPATOGENE.<br />
II.<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
STANDARDIZAREA PROCEDURII DE CONSERVARE A<br />
TULPINILOR DIN GENUL BACILLUS PASTRATE IN COLECŢIA<br />
NAŢIONALĂ DE MICROORGANISME NEPATOGENE<br />
Tolocichina Svetlana, SlaninaValerina, Burţeva Svetlana, Postolachi Olga, Sîrbu<br />
Tamara, Lupaşcu Lucian, StepanovVitalie<br />
Institutul de Microbiologie şi Biotehnologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei<br />
Rezumat<br />
Pentru cultivarea bacteriilor din genul Bacillus înainte de liofi lizare a fost selectat mediul<br />
nutritiv care asigura viabilitatea microorganismelor şi stabilitatea caracterelor morfoculturale.<br />
A fost studiat un şir de medii de protecţie pentru liofi lizarea microorganismelor.<br />
Viabilitatea maximală a fost stabilită la liofi lizarea pe mediul protector lapte<br />
degresat+zaharoza 5% şi lactoză 5%. Cel mai efi cient revitalizant pentru bacteriile<br />
liofi lizate din genul Bacillus s-a dovedit a fi apa distilată.<br />
Cuvinte cheie: liofi lizare - medii nutritive - medii de protecţie - viabilitate.<br />
Depus la redacţie 19 aprilie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Sîrbu Tamara, Institutul de Microbiologie şi Biotehnologie<br />
165
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei, 1, MD-2028 Chişinău, Republica<br />
Moldova, e-mail: sirbutf @ rambler.ru., tel.(+37322) 73 96 09,<br />
Introducere<br />
Sarcina fi ecărei colecţii de microorganisme constă în deţinerea unei game largi de<br />
diverse culturi; studierea lor, menţinerea viabilităţii şi purităţii tulpinilor şi păstrarea<br />
proprietăţilor tulpinilor iniţial izolate [7]. Metoda de depozitare este importantă pentru<br />
orice investigaţie microbiologică. Una dintre cele mai efi ciente metode de depozitare<br />
a bacteriilor şi altor microorganisme este liofi lizarea, care permite păstrarea lor pe o<br />
perioadă îndelungată. Un rol important pentru liofi lizare îl are selectarea mediului<br />
optimal de protecţie. Fiecare tulpină necesită o abordare individuală privind mediul de<br />
protecţie, condiţiile de păstrare şi cultivare. [1-3, 7, 8, 10 – 13, 15].<br />
Este cunoscut, că bacteriile ce aparţin genului Bacillus şi Pseudomonas pot fi<br />
păstrate o perioadă de peste 30 ani în stare liofi lizată [4]. Păstrarea lor timp de 20<br />
ani în stare liofi lizată nu a modifi cat esenţial particularităţile taxonomice, viabilitatea<br />
celulelor menţinându-se la un nivel înalt: 10 6 -10 7 colonii/ml [5, 6]. În dependenţă de<br />
rezistenţa bacteriilor faţă de procesul liofi lizării unii autori le împart în trei grupuri<br />
distincte - bacterii cu rezistenţă sporită, medie şi sensibile [4]. Conform acestei divizări<br />
bacteriile ce aparţin genurilor Bacillus şi Pseudomonas posedă o rezistenţă medie sau<br />
sporită faţă de procesul desecării în vid.<br />
Pentru o păstrare mai bună a viabilităţii, culturile de microorganisme, înainte de<br />
liofi lizare, se resuspendează într-un mediu stabilizator, cu efect protector faţă de şocurile<br />
osmotice şi termice. Indicii de bază ai mediilor de protecţie pentru asigurarea unei rate<br />
înalte a viabilităţii şi păstrării particularităţilor culturale ale celulelor microbiene au fost<br />
determinate experimental de mulţi cercetători [4].<br />
Mediile protectoare trebuie să îndeplinească un şir de condiţii:<br />
- să păstreze viabilitatea, caracterele morfologice, biochimice, taxonomice şi<br />
genetice pentru o perioadă îndelungată de timp;<br />
- să nu fi e toxice;<br />
- să fi e hidrosolubile;<br />
- să prevină o hiperconcentrare a sărurilor în suspenzii;<br />
- să penetreze membrana celulară (în cazul mecanismului endocelular de<br />
conservare);<br />
- să stabilizeze ionii de hidrogen şi să prevină formarea cristalelor de gheaţă;<br />
- să posede o temperatură eutectică joasă.<br />
În conformitate cu mecanismele de acţiune acestea se divid în două categorii:<br />
- medii protectoare endocelulare, care penetrează celula, şi<br />
- medii protectoare extracelulare, care leagă apa extracelulară.<br />
În lucrarea dată sunt prezentate rezultatele determinării viabilităţii culturilor de<br />
bacterii din genul Bacillus după liofi lizare, în dependenţă de mediile de cultivare şi de<br />
protecţie utilizate, precum şi de condiţiile de reactivare şi durata păstrării.<br />
Material şi metode<br />
Obiectul de studiu: 4 tulpini de bacterii din Colecţie ce aparţin genului Bacillus<br />
(Bacillus sp. 2K, Bacillus sp. 15K, Bacillus sp. 31K, Bacillus sp. 64K).<br />
166
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Cultivarea. Tulpinile investigate au fost cultivate static în condiţii aerobe în tuburi<br />
de sticlă pe mediul agarizat BPC+Mn (Peptonă 5,0 g/l, bulion de carne 30,0 g/l,<br />
MnSO 4 *H 2 O 0,005 g/l), timpul incubării fi ind de 3 zile la t o = 28-30 0 C [9].<br />
Liofi lizarea. Culturile suspendate în medii protectoare au fost congelate rapid la<br />
t o = -20…-30 0 C, uscarea masei congelate fi ind realizată la liofi lizatorul “Иней 3”la<br />
temperatura condensorului -50…-60 0 C şi vid – 6,7 Pa.<br />
Mediile de protecţie: lapte degresat (LD), lapte degresat cu glucoză de 7%<br />
(LD+G7%), gelatină 1,0% cu zaharoză 10,0% (Gel1%+Z10%), bulion peptonat de<br />
carne cu zaharoză de 24% (BPC+Z24%), lapte degresat cu lactoză de 5% şi zaharoză<br />
de 5% (LD+L5%+Z5%) [5, 14].<br />
Mediile de regenerare: apă distilată (AD), bulion peptonat de carne cu mangan<br />
(BPC+Mn) [5, 14].<br />
Determinarea viabilităţii culturilor de bacterii. Viabilitatea culturilor a fost<br />
determinată prin numărarea coloniilor până şi după conservare. Pentru determinarea<br />
viabilităţii culturilor înainte de liofi lizare au fost efectuate diluţiile succesive a 1,0 ml de<br />
suspensie până la densitatea de 10 9 ... 10 12 cu însămânţarea ulterioară a 0,1 ml suspensie<br />
pe mediul agarizat BPC. Conţinutul unei fi ole după liofi lizare a fost resuspendată în<br />
1,0 ml mediu de regenerare: apă distilată (AD), bulion peptonat de carne (BPC) sau<br />
bulion peptonat cu Mn (BPC+Mn). Au fost efectuate diluţiile şi inoculările respective<br />
în 3-4 cutii Petri câte 0,1 ml de soluţie respectivă pe mediul solidifi cat BPC. Coloniile<br />
crescute au fost numărate după 3 zile de incubare la temperatura de 28-30 0 C [16, 18].<br />
Datele experimentale au fost supuse prelucrării statistice în baza programului<br />
computerizat Offi s Excel 2007.<br />
Rezultate şi discuţii<br />
Înainte de liofi lizare culturile de microorganisme urmează a fi cultivate pe medii<br />
optime pentru grupul taxonomic dat. Mediul de nutriţie optimizat facilitează posibilitatea<br />
unei conservări reuşite, deoarece oferă condiţiile necesare unei multiplicări accelerate<br />
a microorganismelor, asigurând prin aceasta o densitate sufi cientă a celulelor. În acest<br />
scop, pentru bacteriile genului Bacillus a fost efectuat screening-ul unor medii nutritive,<br />
rezultatul cercetărilor fi ind prezent în Tab. 1.<br />
Medile de<br />
cultură<br />
Tabelul 1. Titrul celulelor Bacillus sp. cultivate pe diverse medii nutritive.<br />
Concentraţia celulelor bacteriene/ml (X x) 10 12<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Bacillus sp. 2K Bacillus sp. 64K Bacillus sp. 15K Bacillus sp. 31K<br />
1 3,24 0,59 7,67 0,47 14,41 1,91 0,99 0,30<br />
2. 7,07 0,70 1,93 0,22 11,64 0,80 0,73 0,08<br />
3. 2,17 0,22 3,60 0,25 18,98 1,45 0,69 0,12<br />
4. 8,60 0,41 0,12 0,04 10,26 0,86 0,57 0,07<br />
Notă: Componenţa mediilor de cultură: 1 (g/l): glucoza - 1, pepton - 1, extract de drojdii - 1,<br />
K 2 HPO 4 -1,apă, agar-agar - 20; 2 - bulion peptonat de carne – apă (1: 4): 3 (g/l) - peptonă - 5,0,<br />
bulion de carne - 30,0 ml, MnSO 4 - 0,005, agar-agar - 20; 4 – agar peptonat.<br />
Analizând datele obţinute am constatat unele diferenţe privind numărul coloniilor<br />
de bacterii, ceea ce este determinat atât de particularităţile tulpinilor de bacterii luate<br />
în studiu, cât şi de mediul nutritiv utilizat. Reieşind din titrul înalt de diluţie obţinut la<br />
167
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
însămânţarea lor pe cutii, putem considera nesemnifi cative aceste diferenţe, de aceea<br />
mediul optim a fost ales nu numai din punct de vedere al numărului coloniilor viabile<br />
ci şi al păstrării adecvate a caracterelor morfo-culturale. Astfel, mediul optim selectat a<br />
fost mediul nr.3 (peptonă 5,0 g/l, bulion de carne 30,0 ml, MnSO 4 0,005 g/l, agar-agar<br />
20,0 g/l), care în continuare a fost utilizat pentru cultivarea bacteriilor Bacillus.<br />
Determinarea numărului de celule microbiene îndată după liofi lizare este un<br />
parametru foarte important, care ne oferă posibilitatea estimării gradului de viabilitate<br />
a tulpinilor luate în studiu. Numărul mare de celule viabile îndată după liofi lizare poate<br />
asigura păstrarea viabilităţii tulpinii pentru un timp mai îndelungat. În timpul perioadei<br />
de păstrare viabilitatea celulelor liofi lizate scade relativ lent.<br />
În baza studiului bibliografi c efectuat pentru culturile de bacterii a fost evaluat<br />
efectul crioconservator pentru 4 medii protectoare. În tabelul 2 este prezentat titrul<br />
celulelor bacteriene Bacillus sp. înainte de liofi lizare.<br />
Datele din tabelul 2 ne prezintă titrul celulelor bacteriene după suspendarea acestora<br />
în mediul stabilizator. Densitatea celulară, în conformitate cu rezultatele obţinute,<br />
demonstrează limite destul de largi: 9,2× 10 8 – 2,2× 10 12 , care depinde de masa<br />
celulară acumulată în faza logaritmică de cultivare, cât şi de agitare, de desprinderea<br />
celulelelor aderente de pe suprafaţa agarului nutritiv etc. Din acest punct de vedere<br />
în mediul de protecţie LD+L5%+Z5% celulele bacteriene au avut aproape cel mai<br />
mare titru. Practic, cu cât titrul microorganizmelor numeric este mai mare înainte de<br />
liofi lizare, cu atât mai mare trebuie să fi e şi numărul lor după desecare. În acelaşi timp,<br />
în conformitate cu observaţiile proprii şi datele unor surse bibliografi ce, numărul iniţial<br />
major al celulelor supuse liofi lizării corespunde unei letalităţi mai mari, exemplul cel<br />
mai elocvent prezentând mediul LD+L5%+Z5%, celulele bacteriene avînd practic cel<br />
mai mare titru iniţial, însă, după liofi lizare, au avut un randament de supravieţuire mai<br />
mic (tab.3).<br />
Tabelul 2.Titrul celulelor bacteriene Bacillus sp. înainte de liofi lizare<br />
Mediul protector<br />
Bacillus sp.<br />
2K<br />
Concentraţia celulelor bacteriene/ml<br />
(X ± x) × 10 11 (X ± x) × 10 9<br />
Bacillus sp.<br />
64K<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Bacillus sp.<br />
15K<br />
Bacillus sp.<br />
31K<br />
BPC+Z24% 4,04 ± 0,89 1,12 ± 0,33 4,52 ± 0,72 5,32 ± 0,84<br />
Gel1%+Z10% 4,52 ± 0,82 4,96 ± 0,73 9,20 ± 0,58 0,92 ± 0,33<br />
LD+G7% 2,60 ± 0,53 12,52 ± 1,47 12,44 ± 0,69 2,60 ± 0,68<br />
LD+L5%+Z5% 5,76 ± 0,48 11,72 ± 1,78 21,68 ± 2,70 10,92 ± 2,27<br />
Din tabelul 3 se vede, că cel mai înalt grad al viabilităţii îl are tulpina Bacillus sp.15K<br />
suspendată în mediul de protecţie lapte degresat şi reactivată ulterior pe mediul apă<br />
distilată şi constituie circa 3,52×10 10 celule/ml. Cea mai slabă viabilitate din tulpinile<br />
de Bacillus sp. a fost înregistrată la tulpina Bacillus sp. 64K în cazul utilizării mediului<br />
de protecţie - lapte degresat + lactoză 5% + zaharoză 5% (1,07×10 9 celule/ml).<br />
Alegerea unui singur mediu protector optimal pentru toate tulpinile de Bacillus<br />
sp. testate este destul de difi cil de realizat. Astfel, mediul LD+G7% a fost determinat<br />
ca optimal pentru culturile liofi lizate de Bacillus sp. 2K şi Bacillus sp. 64K, mediul<br />
168
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
LD+L5%+Z5% - pentru Bacillus sp. 31K şi mediul LD – pentru Bacillus sp. 15K, fi ind<br />
deasemenea favorabil pentru Bacillus sp. 64K şi Bacillus sp. 31K. Totodată, mediul<br />
protector cuprinde două aspecte: primul este legat de funcţia lui principală de protecţie<br />
a microorganismelor în procesul desecării în vid, cea de-a doua – de menţinere (după<br />
liofi lizare) a viabilităţii pentru o perioadă îndelungată de timp.<br />
De aceea, pentru a argumenta avantajul unui mediu protector este necesar de a<br />
verifi ca periodic şi viabilitatea celulelor. Conform surselor bibliografi ce [14, 17, 19],<br />
micşorarea bruscă a numărului de celule viabile are loc în primele luni după liofi lizare,<br />
după care numărul lor se stabilizează şi nu mai descreşte substanţial. Astfel, viabilitatea<br />
culturilor liofi lizate de bacterii a fost verifi cată după 1 an calendaristic. Rezultatele<br />
viabilităţii celulelor bacteriene după 1 an de la liofi lizare sunt prezentate în tab. 4. După<br />
cum se vede din tabel titrul bacteriilor după 1 an de la liofi lizare s-a micşorat simţitor.<br />
Dacă verifi căm procentul viabilităţii Bacillus sp. raportat la titrul celulelor bacteriene<br />
după liofi lizare, atunci rezultatele sunt altele decât cele de până la liofi lizare (Tab. 5). În<br />
acest tabel menţionăm calitatea mediului protector LD+L5%+Z5%, care s-a dovedit a<br />
fi cel mai bun din punct de vedere al stabilizării viabilităţii după 1 an de păstrare pentru<br />
3 tulpini. Procedeele de rehidratare şi condiţiile de regenerare a microorganismelor<br />
după liofi lizare exercită o infl uenţă majoră asupra viabilităţii microorganismelor. Dacă<br />
alegerea mediului de protecţie optimal pentru păstrarea viabilităţii a fost o procedură<br />
mai difi cilă de realizat, atunci cât priveşte selectarea mediului de regenerare acesta, în<br />
mod sigur, corespunde mediului de rehidratare - apă distilată (Tab. 3).<br />
Tabelul 3. Viabilitatea culturilor de Bacillus sp. după liofi lizare în dependenţă de<br />
mediile de protecţie şi revitalizare.<br />
Mediul<br />
protector<br />
BPC+<br />
Z24%<br />
Gel1%+<br />
Z10%<br />
LD+<br />
G7%<br />
LD+<br />
L5%+<br />
Z5%<br />
LD<br />
Mediul<br />
de revitalizare<br />
Bacillus sp.<br />
2K<br />
Concentraţia celulelor bacteriene/ml<br />
(X ± x) × 10 9 (X ± x) × 10 7<br />
Bacillus sp.<br />
64K<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Bacillus sp.<br />
15K<br />
Bacillus sp.<br />
31K<br />
AD 2,93 ± 1,03 2,67 ± 1,25 20,93 ± 6,89 3,33 ± 0,29<br />
BPC 2,00 ± 1,31 2,20 ± 0,58 16,93 ± 4,61 1,27 ± 0,57<br />
BP+Mn 3,13 ± 1,03 1,82 ± 0,32 11,47 ± 4,28 1,27 ± 0,29<br />
AD 2,53 ± 0,57 3,13 ± 1,74 16,73 ± 0,57 3,33 ± 1,60<br />
BPC 2,60 ± 1,31 2,93 ± 1,31 16,60 ± 1,31 2,67 ± 1,03<br />
BP+Mn 2,40 ± 0,99 2,09 ± 0,42 16,33 ± 2,35 3,20 ± 0,86<br />
AD 3,27 ± 0,29 8,47 ± 2,82 10,40 ± 2,16 3,40 ± 0,86<br />
BPC 2,40 ± 0,86 4,67 ± 1,52 7,93 ± 1,74 2,73 ± 0,57<br />
BP+Mn 1,40 ± 0,00 1,73 ± 1,03 8,87 ± 2,01 1,40 ± 0,99<br />
AD 2,00 ± 0,50 2,73 ± 0,76 7,27 ± 1,15 12,67 ± 4,82<br />
BPC 2,87 ± 0,29 1,87 ± 0,76 7,67 ± 1,03 4,67 ± 1,52<br />
BP+Mn 2,07 ± 0,76 1,07 ± 0,76 13,13 ± 5,17 5,00 ± 0,86<br />
AD 3,00 ± 0,86 8,13 ± 2,29 35,20 ± 10,5 10,13 ± 1,25<br />
BPC 1,40 ± 0,50 - - 4,73 ± 1,74<br />
BP+Mn 1,13 ± 0,29 0,67 ± 1,15 17,40 ± 3,97 4,27 ± 1,25<br />
169
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Tabelul 4. Viabilitatea celulelor bacteriene rehidratate în apă distilată după 1 an de<br />
la liofi lizare<br />
Mediul<br />
protector<br />
Concentraţia celulelor bacteriene/ml<br />
(X x) 10 7 (X x) 10 8 (X x) 10 6<br />
Bacillus sp. 2K Bacillus sp. 64K Bacillus sp. 15K Bacillus sp. 31K<br />
BPC+Z24% 5,27 2,74 1,13 0,57 2,07 0,76 0,67 0,29<br />
Gel1%+Z10% 8,07 2,45 1,67 0,76 2,93 1,25 3,07 1,15<br />
LD+G7% 5,93 0,29 1,67 0,29 4,53 1,60 2,13 0,29<br />
LD+L5%+Z5% 6,27 1,25 6,33 2,01 3,53 0,57 4,60 1,31<br />
LD 6,07 1,52 1,53 0,20 4,27 1,03 1,60 0,86<br />
Tabelul 5. Procentul viabilităţii celulelor bacteriene rehidratate în apă distilată după<br />
1 an de la liofi lizare raportat la titrul celulelor bacteriene după liofi lizare<br />
Mediul protector<br />
Viabilitate, %<br />
Bacillus sp. 2K Bacillus sp. 64K Bacillus sp. 15K Bacillus sp. 31K<br />
BPC+Z24% 1,80 0,42 0,99 2,01<br />
Gel1%+Z10% 3,19 0,53 1,75 9,22<br />
LD+G7% 1,81 0,20 4,36 6,26<br />
LD+L5%+Z5% 3,13 2,32 4,86 3,63<br />
LD 2,02 0,19 1,21 1,58<br />
Astfel, conform rezultatelor obţinute, putem constata că păstrarea viabilităţii<br />
tulpinilor de bacterii Bacillus sp. în urma procesului de liofi lizare depinde atât de mediile<br />
protector şi de regenerare utilizate. Viabilitatea tulpinilor de bacterii ce urmează a fi<br />
conservate se afl ă într-o dependenţă directă faţă de parametrii utilizaţi pentru procedura<br />
de liofi lizare, un rol esenţial revenindu-i în acest sens temperaturii de congelare. Pentru<br />
verifi carea acţiunii temperaturii de congelare asupra viabilităţii culturilor de bacterii<br />
studiate, acestea au fost suspendate în mediile protectoare selectate, utilizând două<br />
regimuri de temperatură: (-20 0 C) şi (-30 0 C). Culturile de Bacillus sp. au fost suspendate<br />
în mediul protector LD+L5%+Z5% (Tab. 6).<br />
Tabelul 6. Infl uenţa temperaturii de congelare asupra viabilităţii culturilor de Bacillus<br />
sp. liofi lizate<br />
Tulpina Mediile de protecţie<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Temperatura de congelare<br />
-20 0 C -30 0 C<br />
(X x) 10 7 (X x) 10 7<br />
Bacillus sp. 2K LD+L5%+Z5% 11,0 3,1 10,5 1,2<br />
Bacillus sp. 64K LD+L5%+Z5% 7,5 2,8 4,9 2,5<br />
Bacillus sp. 15K LD+L5%+Z5% 9,1 2,8 9,0 1,8<br />
Bacillus sp. 31K LD+L5%+Z5% 0,7 0,2 0,6 0,1<br />
170
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Microbiologia şi Biotehnologia<br />
Rezultatele obţinute, indică asupra faptului că culturile studiate manifestă un<br />
procent mai mare al viabilităţii în cazul aplicării temperaturii de (-20 0 C).<br />
În consecinţă, pentru realizarea condiţiilor optime de liofi lizare a culturilor de<br />
bacterii afl ate în studiu se recomandă aplicarea temperaturii de congelare de -20 0 C.<br />
Concluzii<br />
1. Mediul optimal pentru cultivarea tulpinilor din genul Bacillus are compoziţia<br />
(g/l): peptonă - 5,0; MnSO - 0,005; agar-agar - 20,0 şi bulion de carne - 30,0 ml,<br />
4<br />
2. Mediile de protecţie, utilizate pentru tulpinile de Bacillus sp., în baza laptelui<br />
degresat +glucoză 7% (LD+G7%) şi a laptelui degresat (LD) , asigură cea mai înaltă<br />
viabilitate la liofi lizare.<br />
3. Apa distilată este cel mai efi cient mediu de revitalizare pentru bacteriile liofi lizate<br />
din genul Bacillus .<br />
4. Temperatura optimă de congelare a bacteriilor din genul Bacillus, utilizată la<br />
liofi lizare, este de -200C. Referinţe<br />
1. Iваниця В.О., Рахімова О.Л., Кожанова Г.А., Гудзенко Т.В. и др. Розробка<br />
методів збереження колекціі практично корисних культур мікроорганізмів Одеського<br />
Універсітету. // Тез. докл. науч. Коф. «Мікробні біотехнології», Одеса. 2006, c. 8.<br />
2. Sîrbu T., Codreanu S., Rudic V. Optimizarea procesului de păstrare a tulpinilor de<br />
micromicete din colecţie. // Buletinul A.Ş.M., Ştiinţele vieţii, 2005, 2 (297), p. 136 – 142.<br />
3. Stepanov V., Codreanu S., Rudic V., Slanina V., Sîrbu T., Burţeva S. Standartizarea<br />
procedurii de conservare a tulpinilor de drojdii păstrate în Colecţia Naţională de Microorganisme<br />
Nepatogene. I. Selectarea mediilor de protecţie pentru liofi lizarea culturilor de drojdii. //<br />
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii, Chiţinău 2009, 2 (308) p. 114.-119.<br />
4. Uzunova-Doneva T., Donev T. Anabiosis and conservation of microorganisms. // Journal<br />
of culture collections. V.4, Sofi a, 2004 – 2005, p. 17-28.<br />
5. Аркадьева З.А. Методы хранения культур микроорганизмов. // «Метаболиты<br />
микроорганизмовмов», под ред. Егорова Н.С.Москва, изд-во МГУ, 1986, с.57-64.<br />
6. Аркадьева З.А., Пискункова Н. Ф., Пименова М. Н. Влияние условий хранения<br />
на диагностические признаки Pseudomonas aeruginosa, P. fl uorescens и P. putida. //<br />
Микробиология, 1984, № 8, с. 86-88.<br />
7. Герхард Ф.<br />
Методы общей бактериологии. М: Мир, 1983, с.14-132.<br />
8. Голысбаев Б.Т., Мыктыбаева Р.Ж. Выживаемость уробактерий при длительном<br />
хранении на различных питательных средах и методом лиофильного высушивания. //<br />
Вестн. с-х науки Казахстана, 2003, № 9, с. 59-61.<br />
9. Добровольская Т.Г., Скворцова И.Н., Лысап Л.В. Методы выделения и<br />
идентификации почвенных бактерий. МГУ, 1989, 69 с.<br />
10. Ефременко Е.Н. Татаринова Н.Ю. Влияние длительного хранения клеток<br />
микроорганизмов иммобилизованных в криогель поливинилового спирта, на их<br />
выживаемость и биосинтез целевых метаболитов. // Микробиология, 2007, т. 76, №3, с.<br />
383-389.<br />
11. Куплетская М. Б., Аркадьева З. А. Методы длительного хранения коллекции<br />
микроорганизмов кафедры микробиологии Московского Государственного Института. //<br />
Микробиология. 1997, том 66, № 2, c. 283-288.<br />
12. Куплетская М. Б., Аркадьева З.А. О хранении лиофилизированных культур<br />
сапрофитных микроорганизмов. // Микробиология, 1980, Т. 49, № 4, с. 621-623.<br />
13. Куплетская М.Б. Результаты хранения лиофилизированных культур<br />
микроорганизмов в течениe 25 лет. // Микробиология, 1987 Т. 56, № 3, с. 488-491.<br />
171
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Ecologia şi Geografi a<br />
14. Куплетская М.Б., Аркадьева З.А. Методы длительного хранения коллекции<br />
микроорганизмов кафедры микробиологии Московского Государственного Университета.<br />
// Микробиология, 1997, T. 66, №2, с. 283-288.<br />
15. Лобанок А.Г., Астапович Н.И. и др. Коллекционный фонд микроорганизмов<br />
и банк данных института микробиологии НАН Белоруссии как основа национальной<br />
коллекции непатогенных микроорганизмов. // Весцi А.Н. Белорусi, Сер. бiол наук. 1998,<br />
№ 4, с. 122-127.<br />
16. Луста К.А., Фихте Б.А. Методы определения жизнеспособности микроорганизмов.<br />
Пущино 1990, 186с.<br />
17. Плакунов В.К., Гейденбрехт О.В., Шелемех О.В. Множественный стресс<br />
у микроорганизмов – зло или благо? // Труды института Микробиологии им. С.Н.<br />
Виноградского, Вып. 2, М., 2004, с.361 – 375.<br />
18. Сидякина Т.М. Консервация микроорганизмов в коллекциях культур. Коллекция<br />
генетических ресурсов: Методы.Проблемы. Перспективы. Ан.СССР. // Пущинкская науч.<br />
центр. Ин-т биол.физ., 1991, с.81-159.<br />
19. Цуцаева А. А., Ананьина А. Е. Влияние условий хранения на свойства<br />
криоконсервированной и лиофилизированной культуры Streptomyces fradiae 25 Ab12.//<br />
Проблемы криобиологии, 2001, № 1, с. 52-59.<br />
172
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
ECOLOGIA ŞI GEOGRAFIA<br />
PROBLEME ALE DEZVOLTĂRII DURABILE A ECOSISTEMULUI<br />
URBAN CHIŞINĂU<br />
Bulimaga C.<br />
Ecologia şi Geografi a<br />
Institutul de Ecologie şi Geografi e al Academiei de Ştiinţe a Moldovei<br />
Rezumat<br />
Au fost evidenţiate problemele esenţiale care refl ectă starea ecologică a ecosistemului<br />
urban Chişinău. Sunt stabilite principiile şi obiectivele de dezvoltare social-economică<br />
a oraşului şi evidenţiate căile ce asigură dezvoltarea durabilă a ecosistemului urban şi<br />
care vor servi ca bază în elaborarea Planului Local de Acţiuni de Mediu al municipiului<br />
Chişinău.<br />
Cuvinte cheie: spaţiul urban - capacitatea mediului – fl exibilitate - reversibilitate -<br />
diversitate socială şi culturală<br />
Depus la redacţie 07 februarie 2012<br />
---------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Adresa pentru corespondenţă: Bulimaga Constantin, Institutul de Ecologie şi Geografi e<br />
al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei, 1, MD - 2028 Chişinău, Republica<br />
Moldova. e-mail: cbulimaga@yahoo.com, tel. (+ 373022) 723544<br />
Introducere<br />
Planul de dezvoltare teritorială a mun. Chişinău pe perioada 2006-2020 şi<br />
obiectivele strategice ale cooperării dintre Republica Moldova şi Uniunea Europeană<br />
(UE) [1] solicită o schimbare de viziune a rolului Administraţiei Publice Locale (APL)<br />
în managementul teritoriului, în contextul conservării şi protecţiei mediului natural.<br />
Obiectivele strategiei de dezvoltare a municipiului Chişinău se bazează pe politicile<br />
172
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Ecologia şi Geografi a<br />
spaţiale ale UE menţionate în Perspectiva Dezvoltării Spaţiale Europene (ESDP, 1999)<br />
şi includ [2]:<br />
- Dezvoltarea unui sistem policentric urban şi a unor noi relaţii urban-rurale.<br />
- Asigurarea accesului egal la infrastructură şi cunoştinţe.<br />
- Managementul patrimoniului natural şi cultural.<br />
Conform documentelor [1, 2], strategia de dezvoltare a mun. Chişinău în perioada<br />
2006-2020 se bazează pe două scenarii: 1) politicile publice ale Consiliului Municipal<br />
Chişinău care prevăd coeziunea economică, socială şi teritorială; 2) politicile publice<br />
vor viza competiţia europeană şi mondială, concentrînd investiţiile publice în zone<br />
competitive.<br />
Structural, strategia de dezvoltare a mun. Chişinău este construită pe metodologia<br />
planifi cării care constă din 5 etape: audit, viziune şi obiective strategice, politici de<br />
dezvoltare, implementare, monitorizare şi evaluare [1].<br />
Studiile privind structura şi funcţionarea ecosistemului urban Chişinău efectuate<br />
pe parcursul anilor 2006-2010 au demonstrat, că pentru asigurarea dezvoltării durabile<br />
(DD) a ecosistemului este necesară soluţionarea unui şir de probleme: utilizarea raţională<br />
a resurselor naturale, lichidarea disparităţilor din oraş, protecţia diversităţii biologice,<br />
păstrarea calităţii aerului atmosferic, protecţia sănătăţii populaţiei, funcţionarea<br />
autotransportului ş.a.<br />
Scopul prezentei lucrări constă în stabilirea problemelor esenţiale şi a principiilor<br />
DD urbane ale ecosistemului urban Chişinău (EUC) necesare în elaborarea Planului<br />
Local de Acţiuni de Mediu al municipiului şi dezvoltării lui economice.<br />
Materiale şi metode<br />
În calitate de obiect de studiu a servit mun. Chişinău format din 18 unităţi<br />
administrativ teritoriale, inclusiv 6 oraşe, 9 comune şi 3 sate. Teritoriul mun. Chişinău<br />
are o suprafaţă totală de 57164 ha, inclusiv 14763 ha în intravilan. Raportul dintre<br />
terenul urban şi cel rural, suprafeţele unităţilor administrativ teritoriale indică pentru<br />
zonele urbane 26491 ha (inclusiv 10899 ha intravilan), zonele rurale constituie 30673 ha<br />
(3864 ha în intravilan). Mun. Chişinău are 717 900 locuitori. Zonele urbane însumează<br />
648 000 locuitori , iar restul de 69 000 locuiesc în zonele rurale. Majoritatea (82,7%)<br />
populaţiei mun. Chişinău este concentrată în or. Chişinău, pe 21,5% din suprafaţa<br />
totală a municipiului. Aceasta determină o presiune înaltă asupra unităţilor publice şi a<br />
transportului public [2].<br />
Impactul EUC asupra mediului a fost estimat prin colectarea probelor de sol,<br />
ape şi biocenoze analizate în laboratorul acreditat al Serviciului Hidrometeorologie<br />
de Stat (SHS).<br />
Rezultate şi discuţii<br />
Probleme esenţiale ale ecosistemului urban Chişinău. În rezultatul cercetărilor<br />
din a. 2006-2010 privind impactul antropic a or. Chişiunău asupra calităţii mediului, a<br />
fost evaluată infl uenţa depozitelor de stocare a deşeurilor asupra acumulării metalelor<br />
grele în sol şi în plante [3], a depozitelor de stocare a deşeurilor menajere solide (DMS)<br />
ca surse de poluare a mediului [4] şi impactul deşeurilor industriale asupra fi tocenozelor<br />
EUC [5]. A fost stabilit, că la asigurarea DD a EUC ar contribui efectuarea planifi cării<br />
şi realizarea unui management public performant al ecosistemului urban.<br />
173
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Ecologia şi Geografi a<br />
Realizarea DD a EUC necesită stabilirea problemelor esenţiale ale stării şi protecţiei<br />
mediului înconjurător urban şi ca dimensiunile economice şi sociale să fi e integrate cu<br />
cele ale sistemelor ecologice urbane. Problemele majore ale unui ecosistem urban sunt<br />
[6]: a) calitatea ambientalistică, b) spaţiul urban, c) trafi cul urban, d) consumul energiei,<br />
e) emisiile urbane şi deşeurile. Rezultatele obţinute în urma cercetărilor demonstrează,<br />
că o problemă majoră a protecţiei mediului urban Chişinău este necesar de considerat<br />
impactul antropic asupra fl orei şi faunei urbane [3-5], iar la problema spaţiului urban<br />
de inclus disparităţile privind infrastructura de bază, socială şi economică a oraşului.<br />
Calitatea ambientalistică a EUC depinde de emisiile în aer a substanţelor nocive<br />
şi cu mirosuri neplăcute, fapt ce indică o creştere a gradului de poluare a mediului<br />
cu compuşi toxici. În or. Chişinău acestea reprezintă: 2,2 t H 2 S; 27,6 t NH 3 ; 0,002 t<br />
C 2 H 5 SH; 0,004 t CH 3 SH; 139,4 t CO; 11,64 t NO 2 ; 466,83 t CH 4 – emisii generate la<br />
staţia de epurare biologică (SEB) a apelor reziduale municipale [7].<br />
Spaţiul Urban include suprafaţa construcţiilor şi ariilor deschise în interiorul oraşului<br />
şi reprezintă un sistem diversifi cat în spaţiul geografi c cu suprapunere a subsistemelor<br />
sociale şi economice. EUC reprezintă un spaţiu natural de 12035 ha, intravilan 8345<br />
ha şi 593,8 mii locuitori. În structura de destinaţie sunt incluse: construcţii şi curţi<br />
– 5678 ha cu o extindere anuală de 40–45 ha; drumurile - 1287 ha; terenul agricol<br />
intravilan – 1536 ha, inclusiv 1350 ha cu destinaţie arabilă şi peste 200 ha cu plantaţii<br />
multianuale; pădurile şi spaţiile verzi au suprafaţa de 3157 ha în tendinţă de reducere<br />
[1]. Complexitatea problemelor legate de managementul ariilor urbane este amplifi cată<br />
de necesitatea tranziţiei socio-economice către o DD.<br />
Pentru or. Chişinău o mare importanţă o au disparităţile privind infrastructura<br />
de bază, care constă în lipsa continuităţii privind construcţiile obiectelor industriale,<br />
locative şi, corespunzător, asigurarea acestora cu infrastructura necesară. Un exemplu<br />
de disparitate urbană este evidenţiată în teritoriul zonei „Tracom”. Terenurile sunt<br />
gestionate inadecvat, pe alocuri sunt case de locuit private fără un sistem de canalizare,<br />
unde apele menajere şi fecaliile sunt deversate direct în mediul înconjurător, ulterior ele<br />
nimeresc în r. Bâc. Terenurile în această zonă care este necesar de utilizat pentru blocuri<br />
locative cu multe nivele, sunt ocupate sub diverse depozite şi garaje improvizate, în<br />
timp ce terenul luncii r. Bâc este intens valorifi cat în scopuri economice.<br />
Ariile deschise şi cele verzi ale spaţiului urban sunt un component important<br />
în protecţia mediului, pentru menţinerea nivelului calităţii acestuia şi diminuarea<br />
impactului antropic asupra ecosistemului urban. Ca exemplu de sector amenajat conform<br />
cerinţelor ecologice, serveşte sectorul Râşcani, ampălasat între str. Kiev-Aleco Ruso-N.<br />
Dimo. Aici blocurile locative sunt dotate cu sistem de canalizare, iar între blocuri sunt<br />
amplasate zone verzi, care asigură comfortul şi calitatea aerului pentru locatari.<br />
Trafi cul urban este consumatorul principal al energiei urbane şi sursa majoră a<br />
emisiilor de poluanţi în aer şi a impactului fi zic în mediul urban. În EUC actualmente<br />
sunt înregistrate circa 234 mii automobile. Datele statistice indică, că emisiile de la ele<br />
constituie circa 95%, ceea ce confi rmă că transportul auto reprezintă sursa principală<br />
de poluare a mediului în or. Chişinău.<br />
Consumul energiei – consum realizat nu numai de autotransport, dar şi de creşterea<br />
utilizării energiei pentru încălzire şi răcirea instituţiilor de serviciu. El depinde de<br />
managementul adecvat al spaţiului urban şi al resurselor naturale, în parte, ce include<br />
174
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Ecologia şi Geografi a<br />
şi combustibilul pentru autotransport. Realizarea unui management adecvat în EUC ar<br />
duce şi la diminuarea consumului unei cantităţi importante de combustibil. Acest fapt<br />
a fost demonstrat pe exemplul gestionării inadecvate a deşeurilor în mun. Chişinău pe<br />
parcursul perioadei de 10 ani (1991-2001) [8]. Datele [8] demonstrează importanţa<br />
managementului public performant a unui sistem urban nu numai din punct de vedere<br />
economic, dar şi socio-ecologic.<br />
Emisiile urbane şi deşeurile. Activităţile urbane generează majorarea cantităţii de<br />
emisii şi deşeuri. În ultimii ani are loc creşterea volumului şi schimbarea compoziţiei<br />
morfologice a deşeurilor urbane [2]. Sursele de poluare a bazinului aerian din EUC<br />
includ sursele mobile – circa 234 mii unităţi de transport şi cele staţionare (1002<br />
întreprinderi industriale, 292 cazangerii, 111 staţii PECO, 7 baze petroliere ş.a.). Un<br />
caz aparte îl reprezintă staţia de epurare biologică (SEB) a apelor reziduale, unde în<br />
rezultatul fermentării anaerobe a nămolului în paturile de uscare şi a lucrului sufl antelor<br />
în bazinele de aerare emisiile de gaze nocive sunt semnifi cative.<br />
O altă sursă de poluare sunt emisiile de substanţe toxice formate ca rezultat al<br />
funcţionării altor întreprinderi şi al mijloacelor de transport din EUC, care conform<br />
datelor statistice din a. 2008 constituiau 91644,930 t, inclusiv, autotransportul<br />
87310,1255 t (95,27 %). Emisiile întreprinderilor industriale constituie 4333,84 t<br />
(4,73%), inlusiv centralele electrice termice (CET) şi cazangeriile 706,7985 t (0,77 %),<br />
din care în rezultatul efectului transfrontalier cu curenţii de aer au fost scoase din spaţiul<br />
EUC 530,09 t. Volumul deşeurilor depozitate la gunoiştea Ţînţăreni, conform datelor<br />
Primăriei mun. Chişinău este în creştere de la 734 mii m 3 în a. 2000 până la 1494 mii<br />
m 3 în a. 2010, iar al deşeurilor plastice de la 9350 m 3 în a. 2007 până la 42000 m 3 în a.<br />
2010. Datele demonstrează, că volumul DMS timp de 10 ani s-a majorat cu 104 %, iar<br />
al celor plastice timp de 4 ani cu - 349 %. Au rămas constante deşeurile de construcţie<br />
(25000 t), galvanice (350 t), nichel (486 t), cu conţinut de cianuri (1037 t). Aceste<br />
deşeuri au un impact esenţial asupra ecosistemelor naturale şi necesită realizarea unui<br />
management adecvat al lor.<br />
Impactul antropic asupra fl orei reprezintă prejudiciul cauzat biodiversităţii (fl orei<br />
şi faunei) EUC de activitatea antropică din zonele tehnogene. Cercetările efectuate (a.<br />
2006-2010) în EUC au permis aprecierea infl uenţei poluării mediului urban cu metale<br />
grele (MG) din deşeuri asupra vegetaţiei urbane. Rezultatele impactului poluării în<br />
EUC asupra fl orei ierbacee din diferite sectoare ale mun. Chişinău au fost demonstrate<br />
în [8-10].<br />
Pentru elaborarea planului şi managementului sistemelor urbane este necesar de a<br />
lua în considerare şi principiile DD urbane.<br />
Principiile dezvoltării durabile urbane. Principiile DD includ: a) capacitatea<br />
mediului, b) reversibilitatea, c) fl exibilitatea, d) efi cacitatea, e) echitatea [11].<br />
Capacitatea mediului reprezintă asigurarea resurselor şi absorbţia emisiilor şi a<br />
deşeurilor generate în activităţile umane pînă la limita absolută. Principiul capacităţii<br />
mediului impune realizarea de proiecte şi management, prezentarea bazei protecţiei<br />
mediului, serviciile sociale şi economice în interiorul limitelor impuse de mediul<br />
înconjurător natural. Conceptul capacităţii mediului presupune limita activităţilor<br />
în spaţiu la care pot fi absorbite durabil emisiile şi deşeurile generate în rezultatul<br />
activităţilor antropice urbane. În ecologie, determinarea capacităţii mediului reprezintă<br />
175
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Ecologia şi Geografi a<br />
popularea maximă a unor locuri de către speciile date ca habitatul să poată suporta<br />
nelimitat în timp şi fără pierderi permanente ale ecosistemului de care sunt dependente<br />
[6]. Încărcătura antropică trebuie să fi e corelată cu capacitatea ecosistemului şi să nu o<br />
depăşească [12]. În procesul DD, oraşele se vor afl a în continuă schimbare la necesităţile<br />
de adaptare, la cerinţele noi, la varierea fl uxului populaţiei şi a activităţilor economice.<br />
Rolul managementului protecţiei mediului urban este de a asigura calitatea mediului.<br />
Capacitatea oraşelor de a corespunde schimbărilor cauzate de dezvoltarea economică<br />
fără afectarea capacităţii mediului înconjurător sunt măsuri pentru vitalitatea lor.<br />
Reversibilitatea. Acest principiu, prevede ca, planifi carea intervenţiei în mediul<br />
înconjurător urban să fi e reversibilă maxim posibil. Intervenţia în mediul EUC este<br />
departe de a fi reversibilă. Acest fapt a fost demonstrat prin rezultatele prezentate<br />
în [3-5, 10] privind infl uenţa antropică asupra biodiversităţii şi asupra lacului<br />
„Valea Morilor”.<br />
Flexibilitatea. Principiul de fl exibilitate descris de autorii [6] reprezintă posibilitate<br />
ecosistemului de a suporta (amortiza) unele încărcături antropice asupra mediului. El<br />
este asigurat de capacitatea ecosistemului de a-şi menţine echilibrul ecologic.<br />
Viitorul DD a EUC poate fi asigurat prin fl exibilitate. Oraşul fl exibil refl ectă<br />
posibilitatea de a reacţiona şi a reduce stresul extrern. Deteriorarea lacului „Valea<br />
Morilor” a demonstrat incapacitatea reacţionării oraşului la stresul care a fost supusă<br />
biodiversitatea lacului şi confi rmă lipsa reversibilităţii. S-a stabilit că excesul de<br />
elemente biogene (N, P, K) în apa lacului „Valea Morilor” şi a temperaturii înalte<br />
în vara anului 2006 a condiţionat dezvoltarea intensă a plantelor superioare acvatice<br />
(Ceratophillum) şi algelor fi lamentoase (Cladophora, Chaetomorhfa). Datorită creşterii<br />
înalte a temperaturii apei (>30ºC) la sfârşitul lunii iulie şi destrucţiei fi tomasei, în apa<br />
bazinului s-a diminuat brusc concentraţia oxigenului dizolvat, ceea ce a cauzat asfi xia<br />
peştelui şi altor hidrobionţi. Acest fapt demonstrează, că n-au fost asigurate principiile<br />
de fl exibilitate şi reversibilitate în zona respectivă a or. Chşinău [9].<br />
Efi cacitatea. Principiul efi cienţei necesită benefi ciu economic maxim de pe fi ecare<br />
unitate de resursă naturală utilizată (efi cienţă de protecţie a mediului) şi benefi ciul uman<br />
maxim de la fi ecare unitate de activitate economică. Cercetările efectuate în cadrul<br />
EUC au demonstrat utilizarea inadecvată a terenurilor (una dintre cele mai importante<br />
resurse naturale). Studiile au scos în evidenţă, că utilizarea terenului luncii r. Bâc pentru<br />
construcţiii cauzează dereglarea gravă a stării ecologice a râului şi poluarea intensă a<br />
apelor acestuia, în timp ce suprafeţe mari de terenuri sunt ocupate de depozite şi staţii de<br />
reparaţii improvizate. Terenul luncii r. Bâc trebuie să reprezinte o sursă inepuizabilă de<br />
epurare şi neutralizare a poluanţilor, asigurată de biocenozele existente în lunca râului.<br />
Lunca r. Bîc va asigura menţinerea echilibrului ecologic în cadrul EUC şi va servi<br />
în calitate de zonă de recreaţie a or. Chişinău. Principalii responsabili de degradarea<br />
dramatică a r. Bîc sunt întreprinderile industriale, care depozitează cantităţi esenţiale de<br />
DMS pe malul râului şi devarsă cantităţi sporite de ape reziduale (AR) neepurate, ceea<br />
ce a transformat râul într-un canal de scurgeri a AR din or. Chişinău. O altă problemă<br />
în domeniul gestionării efi cace a resurselor naturale este gestionarea inadecvată a DMS<br />
care sunt depozitate pe malul r. Bîc, iar în unele cazuri direct în apele acestuia. Acest<br />
fapt cauzează nu numai poluarea apei r. Bîc, dar şi pierderea deşeurilor ca resurse de<br />
materii prime [8].<br />
176
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Ecologia şi Geografi a<br />
Echitatea. Accesul echitabil al rezidenţilor urbani la resurse şi servicii este un aspect<br />
important în procesul DD a oricărui oraş. În EUC echitatea, de asemenea, nu corespunde<br />
exigenţilor în domeniul utilizării condiţiilor de agrement, accesul la asigurare cu spaţiu<br />
locativ, tratament medical, ş.a. Pentru realizarea DD, care reprezintă un concept cu<br />
mult mai vast decât protecţia mediului înconjurător [13], este necesară cunoaşterea<br />
obiectivelor dezvoltării durabile a EUC.<br />
Obiectivele dezvoltării durabile. Oraşele DD sunt acelea care asigură un mediu<br />
înconjurător de viaţă bun pentru sănătatea locuitorilor săi şi pentru satisfacerea<br />
cerinţelor generaţiilor viitoare. Crearea oraşelor DD includ următoarele obiective [6]:<br />
a) minimizarea consumului resurselor spaţiale şi naturale; b) managementul raţional<br />
şi efi cient al fl uxurilor urbane; c) protecţia sănătăţii populaţiei urbane; d) menţinerea<br />
diversităţii sociale şi culturale. e) menţinerea diversităţii fl orei şi faunei urbane.<br />
Minimizarea consumului resurselor spaţiale şi naturale. Resursele spaţiale şi<br />
naturale ale or. Chişinău includ: terenurile, apa, gazul, aerul, combustibilul fosil, energia<br />
electrică, spaţiile verzi şi terenurile de recreaţie, resursele de muncă (populaţia aptă de<br />
muncă). Minimizarea consumului acestor resurse poate fi asigurată prin elaboratrea<br />
unei strategii de dezvoltare economică a or. Chişinău, care se va baza pe factorii<br />
obiectivi: prezenţa resurselor de muncă nelimitate şi a unor cadre de muncă profesional<br />
califi cate şi lipsa de materii prime (combustibil, lemn, metal, materiale de construcţii<br />
şi alte resurse). Direcţia de dezvoltare a economiei oraşului va fi orientată spre ramuri<br />
de producere cu potenţial înalt ştiinţifi c, care necesită cantităţi minime de materii<br />
prime şi un potenţial ştiinţifi co-tehnologic avansat (aparate electronice şi tehnologii<br />
informaţionale, calculatoare performante, alte direcţii cu consum minim de materii<br />
prime). Managementul EUC va asigura o amplasare optimă a ramurilor de producere<br />
în spaţiul urban şi utilizarea raţională a terenurilor. Minimizarea consumului de resurse<br />
naturale poate fi realizată prin elaborarea şi importarea proceselor tehnologice de<br />
producere avansate, ceea ce va asigura cheltuieli minime de materii prime şi diminuarea<br />
cantităţilor de deşeuri generate. Infrastructura managementului deşeurilor va contribui<br />
la utilizarea maximă a acestora ca materii prime (ceea ce constituie circa 2/3 din masa<br />
totală a lor) [8]. Managementul oraşului prevede de asemenea şi crearea unui sistem<br />
policentric urban şi a unor noi relaţii urban-rurale şi a infrastructurii optime a oraşului:<br />
sistemele de transport, de aprovizionare cu apă potabilă şi căldură, gaze, energie<br />
electrică şi funcţionarea impecabilă a acestora. Ca exemplu de gestionare inadecvată<br />
a resurselor naturale, pot servi teritoriile din lunca r. Bîc (terenul adiacent Tracom),<br />
menţionate mai sus.<br />
Managementul raţional şi efi cient al fl uxurilor urbane. Pot fi identifi cate următoarele<br />
fl uxuri urbane: de autotransport, de pasageri, de deşeuri generate în EUC, de resurse<br />
naturale (energie electrică, combustibil fosil, apă potabilă şi de încălzire, fl uxul de ape<br />
reziduale menajere), fl uxurile care asigură existenţa normală a ecosistemului urban. La<br />
baza managementului asigurării raţionale şi efi ciente a acestor fl uxuri urbane trebuie<br />
să stea principiile DD, acţiunile care ar asigura nu numai prosperarea economică a<br />
oraşului, dar şi crearea condiţiilor ecologice optime de trai a populaţiei. Problemele<br />
legate de marile concentrări de energie şi materiale din oraş necesită restructurarea<br />
aşezărilor umane la nivel micro şi macro, prin transformări şi conversii ale zonelor<br />
funcţionale urbane, printr-un management al ritmului înlocuirii structurilor spaţiale<br />
177
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Ecologia şi Geografi a<br />
şi tehnice şi prin promovarea diversităţii sub toate aspectele sale: social, urbanistic,<br />
funcţional, tehnologic, cultural şi politic.<br />
Protecţia sănătăţii populaţiei urbane. Unul din scopurile principale ale DD a<br />
sistemelor urbane este protecţia sănătăţii populaţiei, conservarea şi îmbunătăţirea<br />
condiţiilor de sănătate a oamenilor. Infl uenţa negativă a activităţilor antropice din EUC<br />
asupra sănătăţii populaţiei a fost demonstrată pe exemplul populaţiei din satul Bîc.<br />
Conform Centrului de Sănătate (CS) Bubuieci, comuna Bîc are o populaţie de 1363<br />
locuitori. Cauzele principale de îmbolnăvire a populaţiei sunt bolile aparatului: digestiv,<br />
circulator şi genito-urinar, urmate de bolile aparatului respirator, tumorile şi afecţiunile<br />
sistemului nervos periferic şi encefalopatiile. Factorii de mediu necalitativi au o infl uenţă<br />
negativă asupra sănătăţii populaţei. Compararea indicilor stării de sănătate a populaţiei<br />
în ansamblu pe republică şi a celor din ecosistemul urban Chişinău au demonstrat,<br />
că în mun. Chişinău valoarea medie a incidenţei bolilior sistemului respirator este cu<br />
36% mai înaltă decât media pe republică, a leziunilor traumatice şi otrăvirilor de 2,5<br />
ori mai mari, bolilor de piele şi ţesutului celular subcutanat - de 1,6 ori mai inaltă [14].<br />
Starea sănătăţii populaţiei comunei Bîc este condiţionată de calitatea nefavorabilă a<br />
componentelor de mediu (aerul atmosferic, apa potabilă şi calitatea solului) poluate<br />
intens de emisiile de la staţia de epurare biologică (SEB) a AR. Locuitorii s. Bîc pot fi<br />
evidenţiați în grupa de risc pentru maladiile organelor digestive şi encefalopatii [15].<br />
Menţinerea diversităţii sociale şi culturale. Conform [16] diversitatea culturală<br />
reprezintă diferenţele culturale existente între oameni, precum şi cele dintre grupuri<br />
diverse, ca identităţi şi multiple: tradiţii, obiceiuri, modul de abordare a educaţiei şi a<br />
societăţii din perspectivă interculturală. Referitor la integrarea grupurilor etnoculturale,<br />
politologul Gabriel Andreescu afi rmă că, multiculturalismul acceptă, pe lângă nevoia<br />
de integrare şi necesitatea de privatitate comunitară. În acelaşi sens, Victor Neumann<br />
amintea despre identităţile politice europene, că „multiculturalismul nu trebuie şi nu<br />
poate fi văzut ca teorie care atrage dupa sine segregaţionismul“, deoarece abordarea<br />
multiculturală în raport cu cea interculturală, recunoaşte dreptul la graniţe comunitare,<br />
acesta fi ind dictat de nevoia grupurilor de a se separa într-un anumit grad de celelalte<br />
comunităţi şi, ca expresie a nevoii şi a dreptului la „privatitate comunitară“.<br />
Călin Rus [16] vine cu ipoteza referitoare la privatitatea comunitară şi anume<br />
cea bazată pe modelul TILT (Teaching Individuals to Live Together), în care este<br />
susţinută de ideea că ”societăţile contemporane pot să favorizeze, simultan, dezvoltarea<br />
identităţilor specifi ce şi comunicarea interculturală, fără ca acest lucru să presupună<br />
vreo pierdere pentru majoritate ori minoritate”.<br />
Franz Boas [16], etnolog germano-american, fondatorul antropologiei moderne,<br />
descrie patru factori care explică cultura unei entităţi sociale: 1) Mediul natural permite<br />
oricărei societăţi o libertate de acţiune impunându-i în acelaşi timp şi limite. 2) Istoria,<br />
trecutul spiritual şi material al unei societăţi, reprezintă „cunoaşterea rolului acestui<br />
factor determinant şi explicativ care ar contribui la relevarea resorturilor specifi ce<br />
culturii grupului”. Un rol important îl are şi accesul la evolţuţia societăţilor, la<br />
istoria limbii şi a culturii, care nu reprezintă altceva decât timpul trăirii şi difuziunii<br />
elementelor spirituale. 3) Suma aspectelor de raportare individuală sau colectivă la<br />
sistemul instituit de valori al grupului social cercetat, sau psihologia. 4) Este distribuţia<br />
geografi că a elementelor culturale. Astfel, conform opiniei autorului este necesară o<br />
178
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Ecologia şi Geografi a<br />
analiză în detaliu a culturilor particulare în structurarea lor geografi că, precum şi o<br />
evaluare a gradului lor de „organicitate” culturală. Pe de altă parte etnologia, ne-a arătat<br />
şi ne-a dovedit de atâtea ori de-a lungul timpului că, fi ecare popor are o fi lozofi e a lui,<br />
proprie, bazată pe înţelepciunea şi creaţia populară, care se menţine până astăzi [16].<br />
Europa din ultimii 20 de ani, demonstrează că occidentul a avut o participare majoră<br />
la stimularea Europei culturale. Aşadar, Europa s-a trezit brusc nu numai în faţa unei<br />
diversităţi politice şi economice, ci şi în faţa unor provocări care se regăseşte în relaţiile<br />
interculturale. Are loc o adaptare economică la procesul integrării, iar în plan cultural<br />
se manifestă „un fel de rebeliune împotriva tendinţei de nivelare a lumii”[16].<br />
Toate aceste fenomene privind diversitatea culturală şi socială se referă şi la<br />
populaţia din Republica Moldova şi în special în or. Chişinău. Diversitatea culturală şi<br />
socială (privatitate comunitară pentru fi ecare entitate) a fost conservată prin formarea<br />
comunităţilor: belorusă, ucraineană, rusă, evreiască ş.a.<br />
Menţinerea biodiversităţii fl orei şi faunei urbane. În Raportul privind «Oraşul<br />
dezvoltării Durabile», pregătit de către Comisia Europeană, se indică un set de acţiuni<br />
care urmează a fi aplicate pentru oraşele Europei. Asupra calităţii DD a oraşului mai<br />
infl uenţează şi gradul de descentralizare privind competenţele şi responsabilităţile<br />
autorităţilor publice locale [6].<br />
Biodiversitatea reprezintă condiţia primordială a existenţei civilizaţiei umane şi<br />
asigură suportul vieţii şi al dezvoltării sistemelor socio-economice. În ecosistemele<br />
naturale şi seminaturale există conexiuni intra – şi interspecifi ce, prin care se realizează<br />
schimburile materiale, energetice şi informaţionale ce asigură productivitatea,<br />
adaptabilitatea şi rezilienţa acestora. Aceste interconexiuni sunt extrem de complexe,<br />
fi ind greu de estimat importanţa fi ecărei specii în funcţionarea acestor sisteme şi care<br />
pot fi consecinţele diminuării efectivelor acestora sau a dispariţiei lor. Asigurarea<br />
supravieţuirii pe termen lung a sistemelor ecologice, principalul furnizor al<br />
resurselor de care depinde dezvoltarea şi bunăstarea umană poate fi realizată doar în<br />
cazul DD [13].<br />
Cercetările din a. 2006-2010 în cadrul EUC au demonstrat, că impactul antropic<br />
asupra ecosistemelor cauzează o reducere esenţială a diversităţii vegetale. Au loc<br />
schimbări profunde structurale, dispar speciile spontane stenobionte şi devin dominante<br />
speciile ruderale euribionte. Ca exemplu pot fi menţionate lipsa în EUC a speciilor:<br />
Iris pseudacorus, Butomus umbelatus, Alopercurus arundinaceus, Juncus effusus<br />
L., Carex riparia ş.a ce servesc ca un indicator biologic privind calitatea mediului<br />
în ecositem şi prezenţa speciilor ruderale: Taraxacum offi cinalis Wigg, Polygonum<br />
aviculare L., Arctium lappa L., Elytrigia repens (L) Nevski şi segetale Ballota nigra<br />
L., Sonchus arvensis L., Bromus arvensis L. şi segetal-ruderale Convolvulus arvense,<br />
Thlaspi arvensis L., ş.a. S-au modifi cat unele caractere ontogenetice ale acestor specii.<br />
Unele dintre ele vegetează aproape anul întreg, se reproduc pe cale vegetativă, şi prin<br />
consecinţă, se reduce efectivul de plante provenite din seminţe. În cele din urmă are<br />
loc degradarea genetică a populaţiilor. Procesul de modifi care profundă a structurii<br />
specifi ce, intraspecifi ce, biomorfologice şi genetice a covorului vegetal în condiţiile<br />
tehnogene noi a devenit o problemă extrem de importantă pentru existenţa biodiversităţii<br />
în Republica Moldova şi necesită studii profunde şi elaborări ştiinţifi ce de măsuri pentru<br />
diminuarea efectului lui negativ [4].<br />
179
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Menţinerea biodiversităţii urbane determină stabilitatea ecologică a ecosistemelor<br />
naturale din oraş, care la rîndul lor asigură condiţiile optime de trai a populaţiei<br />
municipiului. Aşadar, căile de realizare a DD pentru ecosistemul urban, prezentate în<br />
lucrare, au o mare importanţă pentru elaborarea Planului Local de Acţiuni de Mediu al<br />
mun. Chişinău şi dezvoltarea social-economică a acestuia.<br />
Concluzii<br />
1. Au fost elucidate problemele esenţiale ale ecosistemului urban Chişinău: calitatea<br />
ambientalistică, spaţiul urban, disparităţile privind infrastructura de bază, socială şi<br />
economică a oraşului, impactul antropic asupra fl orei şi faunei urbane, trafi cul urban,<br />
consumul energiei, emisiile urbane şi deşeurile.<br />
2. Au fost evidenţiate principiile dezvoltării durabile urbane a mun. Chişinău:<br />
capacitatea mediului, reversibilitatea, fl exibilitatea, efi cacitatea și echitatea .<br />
3. Au fost stabilite căile de realizare a dezvoltării durabile a ecosistemului urban<br />
Chişinău: minimizarea consumului resurselor spaţiale şi naturale, managementul<br />
raţional şi efi cient al fl uxurilor urbane; protecţia sănătăţii populaţiei urbane, menţinerea<br />
diversităţii sociale şi culturale şi a biodiversităţii urbane. Căile sunt necesare pentru<br />
elaborarea Planului Local de Acţiuni de Mediu al municipiului Chişinău.<br />
Bibliografi e<br />
1. Strategia de dezvoltare teritorială. //Capitala. 19. 01.2007.<br />
2. Principii directoare pentru Dezvoltarea teritorială durabilă a Continentului european,<br />
Hanovra, 2000.<br />
3. Bulimaga C.<br />
Infl uenţa depozitlor de stocare a deşeurilor asupra acumulării metalelor<br />
grele în sol şi în plante // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele Vieţii, 2008 nr.<br />
3(306), p. 159-166.<br />
4. Bulimaga C.<br />
Impactul deşeurilor industriale asupra fi tocenozelor ecosistemului urban<br />
Chişinău // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele Vieţii, 2009, p. 136-143.<br />
5. Bulimaga C.<br />
Elaborarea schemei conceptuale de gestionare a deşeurilor toxice şi aplicarea<br />
unor criterii de evaluare a lor în practică // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele<br />
Vieţii, 2007, nr. 2, p. 150-156.<br />
6. CEC, 1994 European sustainable cities. Draft report of an EC Expert Group on the urban<br />
Environment. Sustainable Cities Project. Commission of the European Communities, Brussels.<br />
7. Bulimaga C.<br />
Legităţi şi dependenţe ale impactului staţiei de epurare biologică a apelor<br />
reziduale asupra componentelor mediului // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele<br />
Vieţii, 2010, nr. 3(312), p. 160-167.<br />
8. Bulimaga C.<br />
Estimarea pierderilor economice şi a prejudiciului cauzat<br />
mediului de către deşeurile menajere solide. // Analele Ştiinţifi ce ale USM. Seria „Ştiinţe<br />
chimico-biologice”. Chişinău, 2005, p. 510-514.<br />
9. Бульмага К., Кухарук Е., Коломиец И. Оценка биологического разнообразия<br />
растительного покрова на примере индустриальной платформы сектора Буюкань г.<br />
Кишинев. // Managementul bazinului transfrontalier al fl . Nistru şi Directiva – Cadru a apelor a<br />
Uniunii Europene. Materialele Conferinţei Internaţionale, Chişinău, 2008. p. 51-56.<br />
10. Бульмага К., Кухарук Е., Кодряну Л.<br />
Влияние техногенной нагрузки территории<br />
на морфогенез и хромоморфную реакцию вида Taraxacum offi cinale Wigg. // Mediul<br />
Ambiant, 2006, №. 6, с. 23-24.<br />
Ecologia şi Geografi a<br />
180
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
11.<br />
Urban Stress //Europe’s Environment. The Dobřίš Assessment. European Environment<br />
Agency, 1991, p. 584-590.<br />
12.<br />
Legea privind Expertiza ecologică şi evaluarea impactului asupra mediului înconjurător,<br />
nr. 851 din 29.05.96 // Expertiza ecologică, Ministerul Mediului al Republicii Moldova,<br />
Chişinău, 1999, Ed.Cartier, 695 p., p.7-36.<br />
13.<br />
Aniversări<br />
UNCED (1992). Agenda 21. United Nations on Environment and Development.<br />
Conches, Switzerland.<br />
14. Бодруг Н.Н., Бульмага К.П., Кухарук Е.С., Романчук А.В.<br />
Окружающая среда и<br />
здоровье населения в муниципии Кишинэу. //Bioetica, Filosofi a şi Medicina,. Materialele<br />
Conferinţei a XVI-a Ştiinţifi ce Internaţionale 12-13 noiembrie 2010, p. 230-232.<br />
15. Bodrug N., Bulimaga C., Colomieţ I.<br />
Cостояние здоровья населения села Бык // Мат.<br />
III Межд. н-прав. конф. ”Геоэкологические и биоэкологические проблемы Северного<br />
Причерноморья”, Тираспол, 2009, с. 15 – 16.<br />
16. Roşca Lucian-Emil Diversitatea culturală şi integrarea europeană http://www.upm.<br />
ro/facultati_departamente/stiinte_litere/conferinte/situl_integrare_europeana/Lucrari3/romana/<br />
Texte_Lit.rom.2/13_Rosca.pdf<br />
181
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
ANIVERSĂRI<br />
UN DESTIN GUVERNAT DE ÎNŢELEPCIUNE ŞI DE DĂRUIRE<br />
GENETICII ŞI AMELIORĂRII PLANTELOR AROMATICE<br />
ŞI MEDICINALE<br />
Doctorul habilitat Maria Gonceariuc<br />
la 70 de ani<br />
Aniversări<br />
Născută la 10 noiembrie 1942 în satul Receşti,<br />
Şoldăneşti.<br />
Savant în domeniul geneticii şi ameliorării<br />
plantelor aromatice şi medicinale. Doctor<br />
habilitat în agricultură (1996).<br />
Şef al Centrului „Genetica şi Ameliorarea<br />
Plantelor Aromatice şi Medicinale” din cadrul<br />
Institutului de Genetică şi Fiziologie a Plantelor<br />
al Academiei de Ştiinţe a Moldovei.<br />
S-a născut la 10 noiembrie 1942 în satul Receşti, Şoldăneşti. A absolvit şcoala de<br />
7 ani în satul natal în 1955, iar în 1958 şcoala medie din Răspopeni, Rezina. Continuă<br />
studiile la colegiul de medicină din Bălţi (1958-1960). După absolvire, în perioada<br />
1960-1961 activează la spitalul din Gura-Galbenă, Hânceşti în funcţie de felcer-laborant,<br />
ulterior în aceiaşi funcţie la spitalul din Răspopeni, Rezina (1961-1963).<br />
181
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Aniversări<br />
În perioada 1963-1968 face studiile la Institutul Agricol din Chişinău, (actualmente<br />
Universitatea Agrară de Stat din Moldova), facultatea Agronomie, absolvind cu diplomă<br />
de menţiune. Începe activitatea profesională în calitate de economist şef în kolhozul<br />
Iscra, Floreşti, 1968. Pasiunea pentru lumea vegetală, cercetare o face să-şi continue<br />
studiile în doctorantură în cadrul Institutului de Fiziologie şi Biochimie a Plantelor al<br />
Academiei de Ştiinţe a Republicii Moldova (1969-1972). După fi nisarea studiilor susţine<br />
cu succes teza de doctor în biologie cu tema „Particularităţile meiozei la mutanţi<br />
induşi de grâu de toamnă”(1975).<br />
În activitatea de cercetare a trecut toate treptele, începând de la laborant, laborant<br />
superior, cercetător ştiinţifi c inferior (Institutul de Fiziologie şi Biochimie a<br />
Plantelor, 1970-1978; 1978-1979), cercetător ştiinţifi c superior (Grădina Botanică<br />
(Institut); 1979–1996), cercetător ştiinţifi c superior, şef de laborator (AŞP Viorica,<br />
Staţiunea experimentală).<br />
În 1994 a susţinut teza de doctor habilitat în agricultură la specialitatea ameliorarea<br />
şi producerea seminţelor, cu tema: „Ameliorarea la Salvia sclarea L. în Republica<br />
Moldova”. Din 1996 activează în funcţie de cercetător ştiinţifi c principal, iar din 2000<br />
şef al grupului, ulterior şef al centrului „Genetica şi Ameliorarea Plantelor Aromatice şi<br />
Medicinale” din cadrul Institutului de Genetică şi Fiziologie a Plantelor al AŞM.<br />
Doctorul habilitat Maria Gonceariuc este considerată, pe bună dreptate, de către<br />
întreaga comunitate ştiinţifi că din republică una din cele mai distinse personalităţi în<br />
domeniul geneticii şi ameliorării plantelor aromatice şi medicinale, având o contribuţie<br />
esenţială la dezvoltarea branşei. Vasta activitate de cercetare a fost şi rămâne axată pe<br />
probleme actuale ale ştiinţei ameliorării plantelor aromatice şi medicinale. Studiind<br />
androsterilitatea la plantele medicinale şi aromatice, a stabilit că tipul de androsterilitate<br />
şi frecvenţa apariţiei acesteia depinde de genotipul formei iniţiale. Dumneaei pentru<br />
prima data a descoperit la Salvia sclarea L. un nou tip de androsterilitate – pistilloidia.<br />
A creat linii androsterile şi consangvinizate, a stabilit consecinţele consangvinizării la<br />
Salvia sclarea L. Conform autoarei, liniile consangvinizate pot fi asamblate în grupe:<br />
linii neafectate de degenerare prin consangvinizare, linii afectate de degenerare prin<br />
consangvinizare, linii la care în rezultatul consangvinizării apar caractere noi (conţinut<br />
înalt de ulei esenţial; conţinut înalt de clorofi lă, androsterilitate de tipul I, modifi carea<br />
perioadei de vegetaţie, dereglări în procesul meiozei etc.), care nu erau caracteristice<br />
pentru genotipurile, soiurile de la care proveneau aceste linii. Astfel, consangvinizarea<br />
este un factor ce modifi că morfogeneza genotipului, o sursă de caractere noi, unele din<br />
acestea fi ind foarte valoroase.<br />
Doctorul habilitat Maria Gonceariuc, împreună cu colegii, a obţinut rezultate<br />
ştiinţifi ce importante privind crearea soiurilor noi de plante aromatice şi medicinale<br />
de provenienţă hibridă. Pentru crearea materialului iniţial de ameliorare, crearea<br />
biodiversităţii genotipurilor a utilizat diferite tipuri de hibridări şi a obţinut hibrizi<br />
simpli, tripli, dubli, backcross, în trepte, complecşi, din care au fost selectaţi cei<br />
heterotici, cu caractere importante, cum ar fi conţinutul uleiului esenţial, care a ajuns la<br />
50-120%. Dumneaei, împreună cu colegii de muncă este autor a 30 soiuri omologate<br />
de plante aromatice şi medicinale, inclusiv: Salvia sclarea L.; Lavandula angustifolia<br />
Mill.; Calendula offi cinalis L.; Salvia offi cinalis L.; Silybum marianum L.; Anethum<br />
graveolens L. etc. De remarcat, că soiurile create sunt distinctive prin conţinut<br />
182
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Aniversări<br />
înalt de principii active, diversitatea termenilor de maturizare, rezistentă la secetă,<br />
ger şi iernare.<br />
Relevanţa cercetărilor realizate este confi rmată prin 226 lucrări ştiinţifi ce,<br />
inclusiv 2 monografi i: Salvia L. (2002); Plante medicinale şi aromatice cultivate<br />
(2008), coautor la manualul „Ameliorarea specială a plantelor agricole”, capitolul<br />
„Culturi Eterooleaginoase şi Medicinale” (2004). Rezultatele doctorului habilitat Maria<br />
Gonceariuc sunt înalt apreciate de specialişti despre ce mărturiseşte invitaţiile de a<br />
participa cu rapoarte la Simpozioane, Congrese, Conferinţe naţionale şi internaţionale.<br />
Doamna Maria Gonceariuc îşi aduce contribuţia la pregătirea cadrelor ştiinţifi ce<br />
de înaltă califi care. Sub conducerea Dumneaei au fost realizate 5 teze de doctorat şi 15<br />
teze de licenţă. Efectuează activitate didactică prin predarea cursurilor „Ameliorarea<br />
plantelor aromatice şi medicinale” Universitatea Agrară de Stat din Moldova<br />
(1990 – 2002).<br />
Reuşeşte cu succes să îmbine activitatea în funcţie de şef de centru Genetică şi<br />
ameliorarea plantelor aromatice şi medicinale cu cea de Membru al Biroului Secţiei<br />
Ştiinţe ale Naturii şi Vieţii a AŞM, membru al consiliului ştiinţifi c, Preşedinte<br />
al Seminarului ştiinţifi c de profi l din cadrul Institutului de Genetică şi Fiziologie a<br />
Plantelor al AŞM la specialitatea 06.01.05 – Ameliorarea şi producerea seminţelor.<br />
În repetate rânduri a fost referent, membru sau preşedinte al Consiliilor ştiinţifi ce<br />
specializate pentru susţinerea tezelor de doctorat.<br />
Pe tot parcursul activităţii sale doamna Maria Gonceariuc a depus eforturi<br />
consecvente, insistente pentru implementarea în fi rme şi gospodării specializate în<br />
cultivarea-procesarea şi comercializarea plantelor aromatice şi medicinale. Vom<br />
menţiona, că numai în 2011 a implementat în bază de contract soiuri de plante medicinale<br />
şi aromatice pe o suprafaţă de 145 ha. În 2012 fi nalizează fondarea unei plantaţii<br />
industriale de levănţică pe 100 ha, utilizând în acest scop soiurile-clone create de<br />
domnia sa. Activitatea ştiinţifi că a dnei Gonceariuc Maria este înalt apreciată nu numai<br />
la noi în ţară, dar şi peste hotare. În anul 1996 a realizat 3 contracte de cercetare şi<br />
implementare cu fi rma moldo-luxenburgeză „Volatil West Company”. Ulterior, în anul<br />
1999 îndeplineşte pentru fi rma franceză BETEN Ingenierie un contract de implementare<br />
a soiurilor de Salvia sclarea. În perioada anilor 2007-2010 a fost conducătorul grupului<br />
de cercetători din Republica Moldova a plantelor medicinale şi aromatice în cadrul a 2<br />
proiecte, realizate în comun cu cercetători din 12 ţări din sud-estul Europei: „Program<br />
SEEDNet (South East European Development Network Genetic Resources)” şi<br />
„Genetic Structure of Dalmatian Sage (Salvia offi cinalis L.) Populations: A Model for a<br />
Collaborative Research on MAP Genetic Resources”. Ambele proiecte au fost fi nanţate<br />
de SIDA (Swedish International Development Cooperation Agency).<br />
Rezultatele ştiinţifi ce au fost apreciate atât în ţară, cât şi peste hotare. În anul<br />
2002 i se acordă de către Institutul Internaţional al Biografi lor din SUA (American<br />
Biographical Institute) distincţia: „The Research Board of Advisors”. Pentru rezultate<br />
remarcabile a fost menţionată cu Diploma de onoare a AŞM (2001), Diplomă de<br />
recunoştinţă a ASM (2002); Diplomă a CSŞDT a ASM de merit (2003), Diploma<br />
Academiei de Ştiinţe a Moldovei (2012); Diploma de merit a Consiliului Naţional<br />
pentru Acreditare şi Atestare (2012), multiple diplome şi medalii la diferite expoziţii<br />
naţionale şi internaţionale. De rând cu talentul de cercetător, natura a înzestrat-o din<br />
183
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
plin cu un spectru larg de calităţi umane: bunătate, inteligenţă, modestie, gata să vie în<br />
ajutor la nevoie, procedează echitabil, devotament datoriei etc.<br />
Cu ocazia acestei onorabile aniversări, exprimăm cele mai sincere sentimente<br />
de recunoştinţă, înaltele noastre consideraţiuni pentru aportul în dezvoltarea ramurii<br />
plantelor aromatice şi medicinale, şi-i dorim doctorului habilitat Maria Gonceariuc<br />
multă sănătate, prosperitate, perseverenţă şi noi realizări.<br />
Prim-vicepreşedinte al AŞM, academician-coordonator al<br />
Secţiei de Ştiinţe ale Naturii şi Vieţii, academcian<br />
Director al Institutului de Genetică şi Fiziologie a Plantelor,<br />
doctor habilitat<br />
Secretar ştiinţifi c al Secţiei de Ştiinţe ale Naturii şi Vieţii,<br />
doctor<br />
Director adjunct pe probleme de ştiinţă al Institutului de<br />
Genetică şi Fiziologie a Plantelor, doctor<br />
Secretar ştiinţifi c al Institutului de Genetică şi Fiziologie a<br />
Plantelor, doctor<br />
Teodor Furdui<br />
Vasile Botnari<br />
Gheorghe Tudorache<br />
Larisa Andronic<br />
Eugenia Dobândă<br />
Aniversări<br />
SAVANT, MANAGER ŞI MILITANT AL LUMII VEGETALE<br />
Teleuţă Alexandru Ştefan la 60 de ani<br />
La 31 octombrie anul curent se împlinesc 60 ani<br />
de la naşterea directorului Grădinii Botanice<br />
(Institut) a Academiei de Ştiinţe a Moldovei. S-a<br />
născut în satul Oziornoe (fosta comună General<br />
Averescu), raionul Izmail, regiunea Odesa.<br />
În 1969 a absolvit şcoala medie din satul natal, apoi<br />
şi-a continuat studiile la facultatea de agronomie<br />
a fostului Institut Agricol „M. Frunze” din or.<br />
Chişinău, pe care l-a absolvit în anul 1974.<br />
Din primii ani de studenţie a îmbrăţişat cu dragoste domeniul cercetărilor ştiinţifi ce,<br />
participînd la realizarea programelor de cercetare ce ţin de genetica şi ameliorarea<br />
plantelor. Cunoştinţele de bază le-a acumulat sub îndrumarea academicienilor Anatolii<br />
Covarschii şi Vasile Micu, profesorului Mihail Borovschi şi alţi savanţi-pedagogi, care<br />
activau la catedra de Genetică, ameliorare şi seminologie din cadrul institutului. Teza<br />
de licenţă „Utilizarea formelor inbreeding (sibs) în ameliorarea porumbului”, realizată<br />
în baza experienţelor cu participrea personală a fost susţinută cu un succes deosebit.<br />
După absolvirea institutului a activat în calitate de agronom în sovhozul „Oziornoe”,<br />
unde s-a şi manifestat ca un inovator, implementînd o metodă efi cientă de sporire a<br />
germinaţiei seminţelor de sfeclă furajeră. În anul 1975, la propunerea academicienilor<br />
Vasile Micu şi Alexandru Ciubotaru î-şi continuă studiile la aspirantura Institutului<br />
184
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Aniversări<br />
Unional pentru Fitotehnie „N. I. Vavilov” (Leningrad). Sub îndrumarea prof. Nicolai<br />
Corsacov a evaluat şi cercetat colecţia mondială a soiurilor şi hibrizilor de soia<br />
din VIR în condiţiile Moldovei şi a selectat forme cu o valoare economică înaltă<br />
(productivitate sporită a boabelor, conţinutul sporit de proteine şi aminoacizi esenţiali,<br />
a inhibitorilor tripsinei şi uleiului, rezistenţă la boli şi vătămători, adaptabilitate la<br />
recoltarea mecanizată etc.) şi a elaborat metode noi de ameliorare a calităţii boabelor<br />
la soia. Teza de doctorat cu genericul „Resurse genetice valoroase pentru ameliorarea<br />
soiei în condiţiile Zonei Centrale a Moldovei” a fost susţinută cu succes în prestigiosul<br />
Institut Unional pentru Fitotehnie „N. I. Vavilov”.<br />
Activitatea de cercetare şi-a început-o în anul 1975, fi ind angajat în funcţie de<br />
cercetător ştiinţifi c la Institutul de cercetări „Porumbeni”. După absolvirea aspiranturii<br />
în a. 1978 a fost încadrat ca cercetător ştiinţifi c la Grădina Botanică a AŞM. În scopul<br />
realizării angajamentelor Republicii Moldova cu privire la conservarea biodiversităţii,<br />
stipulate în hotărârile organizaţiilor internaţionale de profi l, îşi axează eforturile ştiinţifi ce<br />
pe domeniul conservării şi utilizării durabile a lumii vegetale, introducerii şi valorifi cării<br />
potenţialului genetic al plantelor furajere noi, construcţiei şi amenajării peisagistice a<br />
Grădinii Botanice. Printre rezultatele principale, obţinute de doctorul Alexandru Teleuţă<br />
vom menţiona: elaborarea şi promovarea Strategiei Naţionale şi Planul de Acţiune<br />
în domeniul conservării Diversităţii Biologice (Hotărârea Parlamentului Republicii<br />
Moldova din 27.04.2001, nr. 112-XV) şi Programului Naţional privind constituirea<br />
Reţelei Ecologice Naţionale pentru anii 2011-2018 (Hotărârea Guvernului Republicii<br />
Moldova nr.593 din 01.08.2011). În baza proiectelor elaborate de către doctorul<br />
Alexandru Teleuţă, Republica Moldova a benefi ciat de suportul fi nanciar al Fondului<br />
Global de Mediu, Fondului Global pentru protecţia Lumii Sălbatice, fondului regional<br />
al Programului Dunărea – Carpaţi.<br />
Merită de fi remarcată activitatea directorului Grădinii Botanice, ce ţine de<br />
elaborarea mai multor proiecte de legi şi regulamente cu privire la conservarea şi<br />
utilizarea durabilă a resurselor biologice ale Republicii Moldova (Lege nr. 1538-<br />
XIII din 25.02.1998 privind Fondul Ariilor Naturale Protejate de Stat; Lege nr.<br />
325 din 15.12.2005 cu privire la Cartea Roşie a Republicii Moldova; Lege nr. 105<br />
din 02.06.2005 cu privire la grădinile botanice; Lege nr. 755 din 21.12.2001 privind<br />
securitatea biologică şi regulamentele ulterioare în domeniu; Regulamentul Cadastrului<br />
obiectelor regnului vegetal, aprobat prin Hotărârea Guvernului Republicii Moldova nr.<br />
211 din 13.03.2009 ş. a.); precum şi a proiectelor cu privire la dezvoltarea sistemului<br />
de arii naturale protejate al Republicii Moldova, care stipulează fondarea primului<br />
parc naţional „Orhei” (FGM, PNUD Moldova) şi la perfectarea strategiei naţionale<br />
ce ţine de conservarea diversităţii biologice pentru anii 2012-2020, la diminuarea<br />
impactului schimbărilor climatice din bazinul Dunării inferioare prin promovarea unui<br />
management durabil al resurselor naturale (apă, sol, vegetaţie) ş. a. A studiat şi fondat<br />
colecţia speciilor de plante furajere noi, care servesc în calitate de resurse genetice<br />
pentru ameliorarea culturilor de perspectivă, care pot fi cultivate pe soluri degradate<br />
şi salinizate (Galega orientalis, Silphium perfoliatum, Polygonum sachalinense etc.).<br />
Este autor a trei soiuri noi omologate. A elaborat tehnologii de cultivare a acestora în<br />
condiţiile Republicii Moldova, care asigură o recoltă de cca 800q/ha masă verde. A<br />
stabilit centrele mondiale favorabile pentru mobilizarea genofondului de plante furajere<br />
185
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Aniversări<br />
şi a elucidat mecanismele de adaptare a lor la secetă şi arşiţă. Au fost selectate specii de<br />
plante valoroase pentru producerea energiei regenerabile - brichete şi pelete cu o putere<br />
calorică de 19,5 MJ/kg, recolta -20-30 t/ha substanţă uscată, care asigură obţinerea a<br />
390-585 GJ/ha.<br />
Indiscutabil este aportul doctorului Alexandru Teleuţă în organizarea procesului<br />
ştiinţifi c în domeniul botanicii şi dezvoltării în continuare a Grădinii Botanice. Pe<br />
parcursul a 8 ani a deţinut funcţia de secretar ştiinţifi c şi 5 de director adjunct pentru<br />
ştiinţă, contribuind la elaborarea bazelor ştiinţifi ce a conservării lumii vegetale,<br />
introducerii şi aclimatizării plantelor în condiţiile Moldovei. Rezultatele ştiinţifi ce<br />
s-au soldat cu publicarea a peste 170 articole, inclusiv fi ind coautor a 6 monografi i:<br />
„Cartea Roşie a Republicii Moldova”, (ediţia II, 2001); seriei de carte în 4 volume<br />
“Lumea vegetală a Moldovei”, (2005-2007); „Economia mediului şi dezvoltarea<br />
durabilă”,(2003); „Environmental Economics”, (2005); „Plante medicinale”, (2008);<br />
„Flora Basarabiei” (plante superioare spontane) în 6 volume, volumul I. Contribuie la<br />
pregătirea tinerilor cercetători prin doctorantură şi stajieri în diferite centre ştiinţifi ce (13<br />
doctoranzi), predă cursurile de lecţii teoretice şi practice de „Botanică” şi „Conservarea<br />
diversităţii biologice” la Universitatea AŞM şi la Universitatea de Stat din Moldova.<br />
În calitate de director al Grădinii Botanice (Institut) a AŞM a contribuit la acumularea<br />
şi menţinerea în colecţii a unui genofond de cca 10 mii taxoni de plante furajere,<br />
medicinale, aromatice, decorative şi amenajarea expoziţiilor peisagistice, asigurarea<br />
cu utilaj ştiinţifi c performant a laboratoarelor (procurări a echipamentului în sumă de<br />
5,0 mil. lei), implementarea elaborărilor ştiinţifi ce în ramurile economiei naţionale prin<br />
intermediul proiectelor de transfer tehnologic cu o efi cienţa economică de cca 3,0 mil<br />
lei anual. Grădina Botanică a selectat şi omologat în Republica Moldova mai mult de<br />
100 soiuri de plante decorative, furajere, medicinale, aromatice, nucifere şi tehnologiile<br />
de cultivare a lor, care permit obţinerea unui efect economic semnifi cativ. Au fost<br />
implementate: tehnologia de producere a marcoţilor de levănţică şi fondată plantaţia<br />
industrială (întreprinderea moldo-germană „Resendjer” SRL, 150 ha), tehnologia de<br />
producere a uleiului, oţetului şi sării aromatizate, tehnologia de multiplicare rapidă prin<br />
microclonare a speciilor de plante economic valoroase şi a celor pe cale de dispariţie.<br />
Promovează activ proiecte de amenajare peisagistică a parcurilor în 20 primării şi<br />
şcoli (parcul Complexului monastic Curchi; parcul „Casa Muzeu S.Lazo” din s. Piatra,<br />
r-nul Orhei; Liceul teoretic din s. Mereni, r-nul Anenii Noi; Gimnaziul din s. Ratuş,<br />
r-nul Criuleni; Şcoala-grădiniţă nr. 120, mun. Chişinău; Mănăstirea „Sf. Mironosiţe<br />
Marta şi Maria”din r-nul Căuşeni; Parcul central din or. Cantemir; Scuarul din or.<br />
Sîngerei; Liceul teoretic “Alexandru cel Bun”, or. Sîngera; Liceele „M. Berezovschi”,<br />
„M. Sadoveanu” şi „Spiru Haret” din mun. Chişinău ş. a.), a promovat proiecte de<br />
colaborare cu instituţiile de profi l din alte ţări (Slovacia, România, Ukraina, Belarusi,<br />
Rusia), fi nanţate de către Consiliul Europei. A convocat două simpozioane ştiinţifi ce<br />
internaţionale (2010 şi 2012) cu genericul „Conservarea lumii vegetale”. Prin efortul<br />
personal şi susţinerea Ministerul Mediului, a instalat un sistem nou automatizat de<br />
irigare a teritoriului Grădinii Botanice (104 ha), care permite menţinerea expoziţiilor,<br />
colecţiilor şi care generează o economie de cca 500 mii lei anual. În baza unui<br />
managament activ şi al dezvoltării capacităţilor de antreprenoriat, Grădina Botanică<br />
obţine anual un venit de 2,5 - 3,0 mil. lei. Contribuie activ la crearea confortului<br />
186
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
recreaţional pentru cca 150 mii persoane, care vizitează anual grădina, la organizarea<br />
excursiilor, seminarelor, meselor rotunde, emisiunilor Radio-TV în domeniul protecţiei<br />
naturii, la educaţia ecologică şi conştientizarea populaţiei. Colecţiile şi expoziţiile din<br />
Grădina Botanică servesc în calitate de laboratoare în natură pentru instruirea copiilor,<br />
elevilor şi studenţilor. O atenţie deosebită acordă construcţiei capitale şi peisagistice a<br />
Grădinii Botanice - blocul de laboratoare, expoziţiile Vegetaţia Moldovei, Arboretumul,<br />
Rozariul, Lianariul, Grădina cu creştere dirijată etc.<br />
Dr. Alexandru Teleuţă este un promotor al valorilor naţionale, independenţei şi<br />
suveranităţii Republicii Moldova, dezvoltării durabile şi a integrării ţării noastre în<br />
comunitatea ştiinţifi că europeană.<br />
Pentru rezultate ştiinţifi ce obţinute pe arena naţională şi internaţională, atragerea<br />
granturilor şi activitate managerială fructuoasă în diferite funcţii pe parcursul anilor,<br />
doctorului Alexandru Teleuţă i s-a conferit Titlul Onorifi c „Om Emerit”, diplome<br />
de merit ale Guvernului Republicii Moldova, Academiei de Ştiinţe a Moldovei,<br />
Ministerului Mediului, Universităţii „Alexandru Ioan Cuza” Iaşi, Universităţii din<br />
Bucureşti ş. a.<br />
Academician Gheorghe DUCA Academician Teodor FURDUI<br />
Dr.hab. Ion GUCEAC Dr. Gheorghe TUDORACHE<br />
Dr. Maricica COLŢUN<br />
SAVANT NOTORIU ÎN TERAPIA PLANTELOR<br />
Doctorul habilitat Leonid Voloşciuc la 60 de ani<br />
Aniversări<br />
S-a născut la 02 noiembrie anul 1952 în<br />
satul Micăuţi, raionul Străşeni, într-o familie<br />
de ţărani, care din fragedă copilărie i-au altoit<br />
dragostea faţă de natură şi simţul deosebit<br />
orientat la protecţia ei. După absolvirea şcolii<br />
medii din satul natal, urmează studiile la<br />
Colegiul Agricol din Ţaul raionul Donduşeni,<br />
pe care la absolvit cu menţiune în anul 1973,<br />
după ce activează în calitate de brigadier în<br />
gospodăria ecologică “Iu. Gagarin”, raionul<br />
Orhei.<br />
În anul 1978 absolveşte cu menţiune Facultatea de Biologie şi Pedologie a Universităţii<br />
de Stat din Moldova, după care continuă studiile în doctorantura Academiei de<br />
Ştiinţe a Moldovei, unde a întreprins cercetări în domeniul virusurilor fi topatogene şi<br />
elaborării metodelor de prevenire şi combatere a virozelor la culturile agricole. În anul<br />
1981 revine în calitate de lector la Catedra de Genetică şi Microbiologie a Universităţii<br />
de Stat din Moldova. Rezultatele cercetărilor ştiinţifi ce obţinute în cadrul doctoranturii<br />
şi activităţii la Facultatea de Biologie şi Pedologie a USM, au fost înalt apreciate la<br />
susţinerea tezei de doctor în biologie în Institutul unional de protecţie a plantelor din<br />
San-Peterburg.<br />
Începând cu anul 1986 şi până în prezent, şi-a consacrat activitatea ştiinţifi că cercetărilor<br />
teoretice şi practice, studiului şi utilizării resurselor naturale în scopul combate-<br />
187
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Aniversări<br />
rii agenţilor patogeni şi a dăunătorilor cu mijloace biologice, alternative celor chimice,<br />
care se realizau în cadrul Institutului unional de cercetări ştiinţifi ce din domeniul metodelor<br />
biologice de protecţie a plantelor. Aici Dumnealui s-a manifestat pe deplin şi ca<br />
cercetător şi ca manager: secretar ştiinţifi c (1992-1995), Şef al Laboratorului de Virologie<br />
şi Bacteriologie (1995-1998), director adjunct pentru probleme de ştiinţă şi manager<br />
al Laboratorului de Protecţie Microbiologică (1998–2001), director al Institutului<br />
de Cercetări pentru Protecţia Plantelor al MAIA şi Şef al Laboratorului de Protecţie<br />
Microbiologică (2001–2002), manager al Laboratorului de Protecţie Microbiologică<br />
(2002-2006). Din luna martie 2006 activează în calitate de director al Institutului de<br />
Protecţie a Plantelor şi Agricultură Ecologică al AŞM. În funcţie de director Dumnealui<br />
a creat un colectiv de specialişti de înaltă califi care în domeniul protecţiei plantelor şi<br />
s-a manifestat nu numai ca promotor energic al diferitor iniţiative în domeniul protecţiei<br />
plantelor, dar şi ca luptător pentru idealurile naţionale.<br />
În această perioadă, studiind principalele sisteme de protecţie integrată a plantelor,<br />
Leonid Voloşciuc în calitate de principiu de bază în organizarea protecţiei plantelor<br />
propune trecerea de la nimicirea totală a organismelor dăunătoare la metode de dirijare<br />
a densităţii populaţiilor lor pe baza abordării sistemice a problemei în ansamblu.<br />
Pentru aceasta au fost înaintate metode microbiologice de protecţie a plantelor, printre<br />
care un loc aparte le revine preparatelor baculovirale. Cercetările multianuale complexe<br />
a diversităţii biologice, relaţiilor agenţilor patogeni cu insectele gazdă au permis<br />
evidenţierea mai multor suşe de microorganisme utile cu proprietăţi sporite, care au şi<br />
constituit fundamentul utilizării lor în calitate de agenţi activi pentru elaborarea preparatelor<br />
baculovirale. În baza acestor studii a fost fundamentată o nouă direcţie ştiinţifi<br />
că - biotehnologia producerii şi aplicării baculovirusurilor pentru protecţia plantelor.<br />
Această direcţie prevede aplicarea diverselor metode virusologice, molecular biologice,<br />
de producere a biomasei “in vivo” şi “in vitro”, diverse metode fi zico-chimice,<br />
precum şi de obţinere a formelor preparative. Drept realizare importantă a doctorului<br />
habilitat Leonid Voloşciuc poate fi considerată elaborarea tehnologiilor de producere a<br />
insecticidelor baculovirale în combaterea speciilor de noctuide canibale (Virin-HS-2,<br />
Virin-KS), a insectelor coloniale (Virin-ABB-3, Virin-LD, Virin-LS), care nu pot fi<br />
combătute cu alte mijloace biologice, precum şi a insecticidelor virale de perspectivă<br />
(Virin-CP, Virin-LS, Virin-KS, Virin-ABB-3, Virin-LD, Virin-LS).<br />
În baza elaborării bazelor teoretice de constituire a sistemelor de protecţie integrată<br />
a plantelor şi propunerea principiilor fundamentale şi tehnologiilor de aplicare a preparatelor<br />
baculovirale în combaterea principalilor dăunători ai culturilor agricole şi silvice<br />
a fost susţinută cu brio teza de doctor habilitat „Bazele teoretico-metodologice ale<br />
biotehnologiei producerii şi aplicării preparatelor baculovirale în protecţia plantelor”,<br />
la specialitatea – 06.01.11. „Protecţia plantelor”. În comun cu colectivul Laboratorului<br />
Biotehnologia producerii mijloacelor de protecţie biologică a plantelor a elaborat, omologat<br />
şi înregistrat în Registrul de Stat 11 preparate biologice destinate pentru protecţia<br />
diferitor culturi agricole, care se aplică pe larg atât în agricultura convenţională, cât şi<br />
în gospodăriile afl ate la faza de conversie la agricultura ecologică.<br />
Pe parcursul ultimilor ani, graţie schimbărilor înregistrate în agricultura mondială<br />
şi pornind de la problemele ecologice, care se agravează, precum şi ţinând cont<br />
de succesele unor ţări în promovarea tehnologiilor prietenoase mediului, savantul a<br />
188
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Aniversări<br />
acordat o atenţie deosebită elaborării cadrului legislativ, instituţional şi tehnologic al<br />
agriculturii ecologice. A participat la elaborarea Legii nr. 115/2005 şi Hotărârii de Guvern<br />
nr.149/2006 privind agricultura ecologică, iar actualmente participă la asigurarea<br />
ştiinţifi că şi tehnologică a acestor activităţi.<br />
Activitatea domnului Leonid Voloşciuc este indispensabil legată de devenirea lui<br />
în calitate de manager, lucru care s-a manifestat încă de pe băncile studenţeşti. Savantul<br />
o atenţie deosebită acordă consolidării şi cimentării colectivului ştiinţifi c al institutului,<br />
demonstrând capacităţi înalte de organizare a activităţii colectivelor institutelor ştiinţifi<br />
ce. Aceasta se referă şi la exprimarea corectitudinii ştiinţifi ce, protejarea şi implementarea<br />
rezultatelor ştiinţifi ce în practicile agricole. Dumnealui, conducându-se de<br />
normele morale şi practica personală, permanent a susţinut şi susţine poziţia savanţilor<br />
în vederea originii poporului nostru, rolul ştiinţei moldave şi aportul ei în dezvoltarea<br />
ţării şi a ştiinţei mondiale, manifestându-se ca un adept al adevărului ştiinţifi c şi un bun<br />
cunoscător al problemelor agriculturii moderne.<br />
Pe parcursul mai multor ani a participat activ la lucrările diferitor foruri ştiinţifi ce,<br />
prezentând rapoarte plenare, înalt apreciate de comunitatea ştiinţifi că internaţională,<br />
care s-au desfăşurat la: Iaşi (1993, 1995), Cluj-Napoca (1994, 2011), Vidra (1997),<br />
Bucureşti (1998), Poznan (1995, 2000), Chişinău (1998, 2000, 2002, 2005, 2006,<br />
2007, 2008, 2009, 2010, 2012), Bălţi (2007, 2009, 2012), Kiev (2003, 2007), Odesa<br />
(2007, 2008), Protvino (1998), Sanct-Peterburg (1999, 2002, 2005, 2008), Cernogolovka<br />
(2006, 2010), Minsc (2007, 2008, 2011), Krasnodar (2008, 2010), Novosibirsc<br />
(1997, 2002), Moscova (1998, 2004), Montpellier (2001), Tehran (2002). Fiind bine<br />
cunoscut între specialiştii de breaslă, Dumnealui i se încredinţează organizarea în baza<br />
Institutului de Protecţie a Plantelor şi Agricultură Ecologică a forurilor ştiinţifi ce internaţionale,<br />
fi ind în calitate de preşedinte a consiliului de coordonare (Chişinău, 2009,<br />
2011). În repetate rânduri a activat şi în calitate de copreşedinte şi membru al comitetelor<br />
de organizare a mai multor conferinţe internaţionale din Chişinău, Moscova, Iaşi,<br />
Kiev, Odesa, Minsc. Pregătirea profesională înaltă i-a permis doctorului habilitat L.<br />
Voloşciuc să modereze la Congresul XYIII al ARA «Moldova» Deschideri ştiinţifi ce<br />
şi culturale spre Vest», Chişinău (1993), să participe la organizarea Conferinţei Societăţii<br />
entomologice europene (SOREGA, Iaşi, 1995), unele şedinţe la al 5th European<br />
Meeting “Microbial Control of Pests”, Poznan (1995), al Conferinţei „Protecţia Plantelor:<br />
realizări şi perspective” (Chişinău, 2000), preşedinte al Consiliului de organizare<br />
a Simpozionului internaţional „Protecţia Plantelor: realizări şi perspective” sub egida<br />
ВПРС/МОББ (Chişinău, 2009), membru al Consiliului redacţional al Conferinţei<br />
ВПРС/МОББ (San-Peterburg, 2008).<br />
Rezultatele ştiinţifi ce a doctorului habilitat L.Voloşciuc sunt apreciate la justa<br />
valoare, despre ce mărturiseşte câştigul prin concurs a multor proiecte ştiinţifi ce internaţionale<br />
şi naţionale, realizate în comun cu savanţi din România, SUA, Franţa,<br />
Germania.<br />
Rezultatele cercetărilor ştiinţifi ce au fost publicate în 290 de lucrări ştiinţifi ce în<br />
reviste şi culegeri prestigioase din ţară şi peste hotare, printre care 8 monografi i, un manual,<br />
2 recomandări metodice, 8 brevete de invenţii. În semn de recunoaştere pot servi<br />
distincţiile: medalia „D.Verderevschi” (2004), premiul AŞM (2009), medalia jubiliară<br />
„60 de ani ai AŞM”, diploma „Meritul academic” (2009), invitaţiile la diferite fo-<br />
189
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Aniversări<br />
ruri internaţionale (Montpellier, Irvin, Poznan, Moscova, Novosibirsk, Tehran, Praha,<br />
Kiev, Bucureşti, Cluj, Iaşi, Krasnodar, Odesa, Minsk), acordarea de granturi naţionale,<br />
internaţionale şi participarea la îndeplinirea diferitor proiecte bilaterale, participarea în<br />
calitate de moderator la multe foruri ştiinţifi ce internaţionale şi locale, evaluarea în calitate<br />
de preşedinte şi membru al consiliilor ştiinţifi ce specializate, precum şi referent al<br />
tezelor de doctor şi doctor habilitat în ţară şi peste hotare, membru al consiliilor redacţionale<br />
ale revistelor “Mediul Ambiant”, „Защита растений”, “Ştiinţa Agricolă”, revista<br />
“Studii şi Cercetări a Universităţii din Bacău” (România) şi „Информационный<br />
Бюллетень ВПРС/МОББ” (Moscova).<br />
Rezultatele cercetărilor fundamentale, sunt pe larg utilizate în procesul de elaborare<br />
a procedeelor şi biotehnologiilor de producere şi aplicare a mijloacelor microbiologice<br />
de protecţie a plantelor. Din gama larga de tulpini de diferite microorganisme utile, extrase<br />
în condiţii naturale şi apoi ameliorate pentru a corespunde tuturor rigorilor tehnologice,<br />
au fost elaborate şi omologate pentru combaterea diferitor organisme dăunătoare<br />
o serie de preparate virale, bacteriene şi micotice. Producătorii agricoli cunosc şi aplică<br />
aceste preparate, printre care şi brenduri recunoscute (Rizoplan, Trihodermin, Virin-<br />
ABB-3, Paurin), fără utilizarea cărora este imposibilă nu numai obţinerea produselor<br />
agroalimentare ecologice, dar şi promovarea agriculturii durabile. Sunt identifi cate şi<br />
rezultatele aplicării substanţelor biologic active, în primul rând a feromonilor sexuali.<br />
Merită de a fi menţionat faptul, că colaboratorii institutului sunt autori a 18 analogi<br />
sintetici ai feromonilor sexuali a celor mai importante specii de insecte dăunătoare,<br />
precum şi a schemelor de sinteză a 72 de feromoni, care se aplică pe larg nu numai în<br />
condiţiile Republicii Moldova, dar şi în ecosistemele multor ţări vecine.<br />
Sub conducerea doctorului habilitat L.Voloşciuc, colaboratorii institutului au creat<br />
linii de producere şi lansare prin colonizarea naturală a unor specii efi ciente de entomoşi<br />
acarifagi. Printre acestea un rol deosebit aparţine cercetărilor cu implicarea entomofagilor<br />
ovofagi, în primul rând a vespelor din genul Trichogramma, care au demonstrat<br />
o efi cacitate biologică, economică şi ecologică înaltă în tehnologiile de protecţie a<br />
principalelor grupe de culturi agricole. Au fost elaborate şi demonstrate în cadrul mai<br />
multor loturi demonstrative şi implementate pe larg sistemele de protecţie integrată a<br />
culturilor cerealiere, pomicole, legumicole şi a viţei-de-vie.<br />
Caracteristic pentru doctorul habilitat L.Voloşciuc este tendinţa de perfecţionare<br />
ştiinţifi că continuă, care s-a realizat în cadrul diferitor colective internaţionale, cum<br />
ar fi Institutul Unional de Cercetări în Domeniul Protecţiei Plantelor, Sant-Peterburg<br />
(1985, 1989); Institutul de Biotehnologie din Moscova (1987); Universitatea de Stat<br />
din Moscova “M.V.Lomonosov (1988); Institutul de Biologie Moleculară din Novosibirsk<br />
(1988); Institutul de Protecţie a Plantelor din Polonia, Poznan (1989 şi 1995), Staţiunea<br />
de Patologie a Nevertebratelor din Franţa, Saint-Cristoli-Lez-Ales (1997, 1999);<br />
Institutul de Protecţie a Plantelor din Iran (2000), deplasărilor în mai multe instituţii din<br />
Anglia şi participarea la grantul MRDA/CRDF în SUA (Universitatea din California,<br />
Davis şi Riverside (2003), la trainingul în domeniul agriculturii ecologice (SUA, Universitatea<br />
din California (2007) şi dezvoltării durabile (Sao-Paulo, 2008).<br />
Activitatea ştiinţifi că a doctorului habilitat L.Voloşciuc are o rezonanţa vastă, despre<br />
ce denotă şi desemnarea în calitate de membru al diferitor organizaţii profesionale:<br />
al Societăţii Internaţionale de Patologie a Nevertebratelor, Societăţii Internaţionale de<br />
190
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Protecţie Biologică, al societăţilor republicane (Microscopie Electronică, Entomologilor,<br />
Geneticienilor şi Amelioratorilor).<br />
Meseria sa de director şi savant Dumnealui o îmbină iscusit cu dragostea înnăscută<br />
faţă de muncă, responsabilitatea, cumsecădenia. Graţie rezultatelor ştiinţifi ce complexe<br />
fundamentale şi elaborărilor practice doctorul habilitat L.Voloşciuc astăzi poate fi califi<br />
cat ca savant igienist, ecologist, terapeut al plantelor şi mediului înconjurător.<br />
În numele comunităţii ştiinţifi ce felicităm cordial directorul Institutului de Protecţie<br />
a Plantelor şi Agricultură Ecologică, doctorul habilitat L.Voloşciuc cu ocazia onorabilei<br />
vârste de 60 de ani, îi exprimăm sincere sentimente de recunoştinţă, sănătate,<br />
succese în dezvoltarea ştiinţei şi optimism.<br />
Prim-vicepreşedinte al AŞM, academician T.Furdui<br />
Academician coordonator, academician B.Gaină<br />
Secretar ştiinţifi c al Secţiei de Ştiinţe ale Naturii şi Vieţii, dr. Gh. Tudorache<br />
Director adjunct pentru probleme de ştiinţă al Institutului de Protecţie<br />
a Plantelor şi Agricultură Ecologică, doctor habilitat<br />
Secretar ştiinţifi c al Institutului de Protecţie a Plantelor şi<br />
Agricultură Ecologică, doctor<br />
V.Todiraş<br />
M. Batcu<br />
O VIAŢA CONSACRATĂ PLANTELOR AROMATICE<br />
Doctorul habilitat, profesorul universitar Grigore Musteaţă<br />
la 80 ani<br />
Aniversări<br />
Născut la 3 decembrie 1932, în c.<br />
Mihaileni, judeţul Bălţi.<br />
Savant în domeniul fi totehniei<br />
şi agrotehnicii. Doctor habilitat în<br />
agricultură (1990). Profesor universitar<br />
(2001).<br />
S-a născut la 3 decembrie 1932 în comuna Mihaileni, judeţul Bălţi, într-o familie<br />
de ţărani, fi ind cel de al 4-lea din cei 9 copii.<br />
A absolvit în a.1948 şcoala din satul natal. În a.1949 împreună cu familia a fost<br />
deportat în regiunea Curgan, Rusia. În pofi da greutăţilor şi obstacolelor greu de imaginat,<br />
absolveşte cu succes singura şcoală medie funcţională din raionul administrativ<br />
– Belozerskoe. Posedând cunoştinţe profunde, în 1951 este înscris la facultatea de<br />
Agronomie a Institutului Agricol de Stat din Kurgan. Datorită perseverentei, insistenţei<br />
şi muncii asidue, şi având ca îndrumători mai multe personalităţi notorii ca: V.P.<br />
Kuşnirenko, M.I. Lopatin, A.C. Verşinin, S.M Râtov, Iu. Staroselskii ş.a., dl Musteaţă<br />
191
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Abstracts<br />
Gr. a obţinut o bună pregătire teoretică şi practică. A fost unicul student la Facultate din<br />
promoţia anului 1956, care pe parcursul întregii perioade a fost apreciat în exclusivitate<br />
cu califi cativul „foarte bine”.<br />
Obţinând diploma cu menţiune de inginer-agronom, este repartizat să activeze<br />
la valorifi carea „pământurilor înţelenite” în regiunea Novosibirsk, Rusia. Tânărul<br />
specialist, în calitate de agronom-şef al „sovhozului Zubkovo”, raionul Veselovskoe<br />
s-a evidenţiat prin implementarea cu succes a culturii porumbului pentru siloz de<br />
rând cu culturile tradiţionale ale zonei, a asolamentelor cu culturi noi, inclusiv a fl orii<br />
soarelui, camelinei, testării gaoleanului ca cultură de pajişte şi fâneţe, a sfeclei de zahăr<br />
pentru furaj ş.a.<br />
Avansând în experienţa de producere este frământat de mai multe probleme şi<br />
neclarităţi din practica agricolă. Acestea îl fac să aleagă calea cercetărilor în agricultură.<br />
În anul 1959 el este admis în doctorantură în cadrul Institutului de Cercetări Agricole<br />
din Omsk, secţia Agrotehnica, ulterior transferându-se în doctorantură la Institutul<br />
Unional de Cercetări pentru Plantele Oleaginoase şi Aromatice (IUCPOA) din oraşul<br />
Krasnodar, Rusia.<br />
Revenind la baştină dumnealui se angajează în calitate de agronom-şef în sovhozulfabrică<br />
„Roza Moldavii” din oraşul Leova, unde continuă activitatea de cercetare prin<br />
doctorat cu frecvenţă redusă, realizează şi susţine cu succes teza de doctor în agricultură<br />
(1965). Cu participarea dlui Gr.Musteaţă au fost testate în condiţii de producere menta,<br />
busuiocul eugenolic, pelinul tămâios, feniculul, mărarul pentru ulei, mătăciunea,<br />
stânjinelul ş.a. În primii 3 ani de activitate devine posesor a peste 20 adeverinţe de<br />
raţionalizator a procedeelor tehnologice la săditul mentei, creşterea materialului săditor<br />
de levănţică şi trandafi r prin metode netradiţionale, recoltarea şerlaiului etc.<br />
Pe parcursul activităţii ştiinţifi ce şi de producere obţine bogate cunoştinţe, privind<br />
biologia şi tehnologiile de cultivare, creştere a materialului semincer şi săditor pe baze<br />
ştiinţifi ce, precum şi procesării materiei prime de plante aromatice, mai târziu şi a<br />
celor medicinale. Plantele aromatice devin o îndeletnicire şi o pasiune de o viaţă a<br />
omagiatului. Fiind atras de ştiinţă, doctorul în agricultură, dl G. Musteaţă, în 1965<br />
este angajat prin concurs în funcţia de cercetător ştiinţifi c la Staţiunea Experimentală<br />
pentru plante Oleaginoase şi Eterooleaginoase din Moldova a Institutului Unional de<br />
acest profi l, unde peste câteva luni este numit vicedirector pe ştiinţă, funcţie pe care<br />
o deţine aproape 11 ani. Dumnealui era preocupat de cultivarea mentei la irigare,<br />
cultivarea mentei în cultura multianuală şi cu 2 coase, înlocuirea săditului prin rizomi<br />
cu cel prin răsad, stabilizarea în timp a producţiei la şerlai şi trandafi r, metodele de<br />
recoltare mecanizată la şerlai, metode noi şi mai ieftine de producere a materialului<br />
semincer şi săditor la plantele aromatice cultivate.<br />
În baza propriilor cercetări şi generalizării realizărilor ştiinţifi ce şi practice în anul<br />
1972 publică primele lucrări ştiinţifi ce: „Cultivarea plantelor etero-oleaginoase” şi<br />
„Cultura mentei la irigare în Moldova”. Acestea şi alte lucrări publicate în perioada de<br />
referinţă au contribuit la formarea bazei materialo-didactică pentru instruirea cadrelor<br />
de cultivatori şi procesare a plantelor aromatice din ţara noastră. Conceptul teoretic<br />
şi practic de elaborare a asolamentelor specializate cu plante aromatice, inclusiv cu<br />
şerlai este argumentat în monografi ile „Cultivarea plantelor aromatice” (1980) şi<br />
„Vozdelâvanie aromaticeskih rastenii” (1988), care au devenit cărţi de căpătâi pentru<br />
192
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Aniversări<br />
specialiştii practici. Ţinând cont de condiţiile ecologice a diferitor zone de cultivare,<br />
au fost elaborate scheme şi procedee de cultivare ascunsă dirijată şi cultivare nativă a<br />
şerlaiului, care permit de a majora substanţial efi cienţa acestei culturi.<br />
Luând în consideraţie aptitudinea de cercetător şi capacităţile organizatorice în anul<br />
1977 doctorul Musteaţă G. este numit în funcţie de director al Staţiunii de cercetări<br />
pentru Plante Aromatice şi Uleiuri Eterice în componenţa AŞP „Viorica”, funcţie pe<br />
care a deţinut-o pe parcursul următorilor 26 ani. Concomitent îndeplineşte şi funcţia de<br />
vice-preşedinte pe probleme de cercetare a Asociaţiei Ştiinţifi ce de Producţie Viorica,<br />
care includea ramura, privind cultivarea, prelucrarea şi comercializarea produsului<br />
fi nit al plantelor aromatice în Republica Moldova.<br />
Efectuând studii complexe referitor la particularităţile biologice şi la perfecţionarea<br />
tehnologiilor de cultivare a peste 30 specii de plante aromatice şi medicinale sub<br />
aspectul posibilităţii şi impactului socio-economic a cultivării lor în ţară, a acumulat un<br />
vast material ştiinţifi c, care i-a permis să susţină în anul 1990 teza de doctor habilitat<br />
în agricultură în domeniul tehnologiilor avansate de cultivare a plantelor aromatice. În<br />
anul 2001 i se conferă titlul ştiinţifi co-didactic de profesor universitar la specialităţile<br />
„Fitotehnie” şi „Agrotehnică”.<br />
Doctorul habilitat Musteaţă Gr. a contribuit esenţial la organizarea şi dezvoltarea<br />
ramurii eterooleaginoase în ţară, la crearea şi dezvoltarea Staţiunii de Cercetări pentru<br />
Pante Aromatice care asigura producerea cu elaborări ştiinţifi ce efi ciente.<br />
Realizările ştiinţifi ce au fost refl ectate în peste 300 publicaţii ştiinţifi ce şi metodicodidactice,<br />
inclusiv 12 monografi i. Dumnealui este autor a peste 30 tehnologii de<br />
cultivare a plantelor aromatice. Rezultatele ştiinţifi ce sunt protejate de 5 brevete de<br />
invenţie, 5 adeverinţe pentru soiuri de plante aromatice şi medicinale.<br />
Profesorul universitar Gr. Musteaţă îmbină cu succes activitatea ştiinţifi că cu cea<br />
didactică în cadrul Universităţii Agrare de Stat din Moldova. A contribuit esenţial<br />
la pregătirea cadrelor de specialitate în domeniul cultivării plantelor aromatice şi<br />
medicinale, fi ind conducător a peste 40 teze de licenţă şi 5 teze de doctorat. Graţie<br />
corectitudinii şi verticalităţii de care permanent dă dovadă, a fost nominalizat preşedinte<br />
al Comisiei de experţi în agricultură a CNAA, actualmente ocupând funcţia de membru<br />
al comisiei nominalizate. Este membru al Consiliului Ştiinţifi c al Institutului de<br />
Genetică şi Fiziologie a Plantelor, membru a seminarelor Ştiinţifi ce de profi l: 06.01.01<br />
– Agrotehnica şi 06.01.09 – Fitotehnia la Universitatea Agrară de Stat din Moldova.<br />
Graţie pregătirii profesionale înalte, insistenţei, muncii asidue zi de zi, vocaţiei<br />
de cercetător şi abordării profunde şi originale a problemelor studiate şi rezultatelor<br />
ştiinţifi ce importante obţinute, a fost onorat de a elabora Conceptul relansării ramurii<br />
etero-oleaginoase şi dezvoltării domeniului de cultivare a plantelor aromatice şi<br />
medicinale în Republica Moldova (2002). Din 2006 activează în cadrul Centrului<br />
„Genetica şi ameliorarea plantelor aromatice şi medicinale”, Institutul de Genetică şi<br />
Fiziologie a Plantelor al ASM, efectuând cercetări în domeniul plantelor aromatice<br />
şi medicinale (şerlai, lavanda, menta, fenicul, isop, cimbru de munte, pasifl ora ş.a.),<br />
elaborării procedeelor tehnologice performante şi a tehnologiilor avansate, ecologic<br />
inofensive, economic efi ciente de creştere şi procesare a acestora. Este promotor al<br />
cercetărilor, privind perfecţionarea metodelor de producere a materialului săditor<br />
calitativ cu un sinecost redus a lavandei, cimbrului de munte, mentei. Studiază cu<br />
193
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
succes fenomenul de degenerare şi elaborare a metodelor de asanare a mentei, utilizarea<br />
deşeurilor de plante aromatice în producţia ecologică, perfecţionarea tehnologiei de<br />
cultivare a şerlaiului, implementarea în producere şi elaborarea tehnologiei culturii de<br />
câmp a pasifl orei ş.a. Profesorul universitar G. Musteaţă este permanent generator de<br />
idei, neobosit cercetător şi participant în activitatea de instruire a tinerilor specialişti.<br />
Pentru merite deosebite obţinute în domeniul plantelor aromatice profesorul universitar<br />
Musteaţă Gh. a fost menţionat în a. 1993 cu medalia „Meritul civic”.<br />
Cu ocazia aniversării de 80 ani de la naştere Academia de Ştiinţe a Moldovei<br />
şi colegii exprimă cele mai sincere sentimente de recunoştinţă prof.univ. Grigore<br />
Musteaţă pentru aportul sufi cient în dezvoltarea ramurii etero-oleaginoase, şi-i doresc<br />
multă sănătate, prosperitate, perseverenţă, ani de viaţă lungă sanogenă şi noi realizări.<br />
Prim-vicepreşedinte al AŞM, academician-coordonator al Secţiei de<br />
Ştiinţe ale Naturii şi Vieţii, academcian<br />
Director al Institutului de Genetică şi Fiziologie a Plantelor, doctor<br />
habilitat<br />
Teodor Furdui<br />
Vasile Botnari<br />
Secretar ştiinţifi c al Secţiei de Ştiinţe ale Naturii şi Vieţii, doctor Gheorghe Tudorache<br />
Director adjunct pe probleme de ştiinţă al Institutului de Genetică şi<br />
Fiziologie a Plantelor, doctor<br />
Secretar ştiinţifi c al Institutului de Genetică şi Fiziologie a Plantelor,<br />
doctor<br />
Larisa Andronic<br />
Eugenia Dobândă<br />
Cărţi noi<br />
194
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
CĂRŢI NOI<br />
RECENZIE ASUPRA MONOGRAFIEI<br />
,,CROMATICA TRADIŢIONALĂ ROMÂNEASCĂ”.<br />
Autori: Zina Şofransky, Valentin Şofransky. Bucureşti,<br />
Editura Etnologică, 2012.<br />
Cărţi noi<br />
Volumul a fost efectuat sub auspiciul Institutului Patrimoniului Cultural şi al<br />
Institutului de Chimie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei<br />
Ca indiciu al recenziei poate fi utilizat<br />
următorul text din lucrare: „monografi a<br />
pune în discuţie o problemă importantă a<br />
artei uzuale despre cromatica tradiţională<br />
românească ce reuşeşte să se metamorfozeze<br />
datorită perioadelor istorice.<br />
Având la bază o analiză profundă a problemei<br />
disecate de specialişti consacraţi<br />
în utilizarea metodelor fi zice şi chimice<br />
sofi sticate, lucrarea cuprinde un spectru<br />
larg de noţiuni esenţiale de spectroscopie<br />
optică, unde electromagnetice, raze<br />
solare, lumină, culoare, văz, structura<br />
ochiului omenesc, bioluminiscenţă”.<br />
194
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Cărţi noi<br />
Pe scurt o analiză a operei prezentate. Lucrarea prezintă o cercetare interdisciplinară.<br />
Pe tot parcursul textului se fac trimiteri cu argumentări la specialişti din diferite domenii:<br />
ştiinţe sociale (istorie, etnologie, arheologie, folclor, lingvistică etc.), ştiinţe reale<br />
(matematică, fi zică, chimie, biologie, mineralogie etc.) din diverse ţări (R. Moldova,<br />
România, Rusia, Franţa, Germania etc.).<br />
În introducere autorii ne informează că problema nominalizată în titlu a fost<br />
elaborarea unui volum „în care să fi e indicate sursele, compoziţia, structura, proprietăţile<br />
tinctoriale, rolul mordanţilor şi al fi xatorilor, având în vedere cercetarea în dinamică şi<br />
evoluţia cromaticii tradiţionale din întregul areal carpato-danubiano-pontic. În capitolul<br />
VI a fost introdusă în circuitul etnografi c noţiunea de „culori fără coloranţi”.<br />
În Capitolul I au fost scoase în evidenţă începuturile artei din timpuri preistorice<br />
(peşteri, munţi, săpături) continuate până în zilele noastre. Apogeul dezvoltării artei<br />
decorative naţionale a fost atins în sec. XVIII-XIX, mai ales în ceea ce priveşte cromatica<br />
tradiţională (vopsele de origine vegetală, animală, minerală; boiangerii etc.).<br />
Cu succes sunt refl ectate unele probleme importante, cum ar fi :<br />
a) Periodizarea istorică (minerale, plante, animale) de la lumea preistorică până la<br />
epoca nouă, fi ind ilustrate cu planşe speciale;<br />
b) Noţiuni despre natura luminii şi culorii, unde sunt expuse datele ştiinţifi ce<br />
despre natura luminii „radiaţii electromagnetice emise de corpuri luminiscente, care<br />
impresionează ochiul omenesc, efectul acestor radiaţii”;<br />
c) Descrierea sistemei optice a ochiului, senzaţia luminii şi culorile spectrului<br />
solar;<br />
d) Elemente din teoria culorii, inclusiv legile culorii.<br />
Bazându-se pe Sistemul periodic al elementelor, a fost efectuată o analiză complexă<br />
a elementelor chimice: metale, nemetale, oxizi, baze, acizi, săruri bazice, acide şi<br />
neutre şi pe baza acestei clasifi cări au fost repartizate sursele minerale tinctoriale (aur,<br />
argint, cupru, pietre preţioase, ocruri, zinc, cromaţi de fi er, cadmiu, zinc, plumb, care<br />
toate împreună alcătuiesc clasa mineralelor cromofore, iar amestecul lor alcătuieşte<br />
sumedenia de minereuri, ce le găsim în munţii Carpaţi, cât şi în câmpiile din Banat,<br />
Transilvania, Oltenia, Moldova, Bucovina, Muntenia.<br />
Autorii au demonstrat că utilizarea pigmenţilor şi mordanţilor minerali în vopsitorie,<br />
pictură, zugrăvire, în întreg spaţiul etnografi c este demn de a alcătui încă un tezaur<br />
tradiţional al artei populare româneşti, inclusiv şi din Republica Moldova. Un aport<br />
semnifi cativ îl constituie utilizarea multor minerale naturale în cosmetică, farmaceutică,<br />
în obţinerea ceramicii şi sticlei colorate.<br />
Compartimentul „Abordări interdisciplinare pentru caracterizarea cromaticii<br />
pieselor etnografi ce” este dedicat metodelor matematice, fi zice, chimice şi biologice,<br />
care au pus o bază temeinică la interpretarea şi caracterizarea culorilor (bineînţeles, a<br />
culorilor curcubeului, adică acelor culori care pot da ochiului senzaţia cromatică).<br />
Capitolul II Denumirile populare ale culorilor şi nuanţelor cuprinde un număr<br />
impunător de variante ale denumirilor culorilor şi nuanţelor, cu o analiză riguroasă<br />
a diverselor moduri de denumiri, inclusiv provenienţa acestor variante din alte limbi<br />
(latină, greacă, franceză, bulgară, turcă, slavă etc.), însoţite de reprezentări grafi ce.<br />
Capitolul III Surse şi coloranţi vegetali în vopsitoria tradiţională este destinat<br />
unei analize meticuloase a provenienţei, obţinerii şi utilizării coloranţilor vegetali atât<br />
195
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
Cărţi noi<br />
în întregul spectru de moduri de vopsire a pieselor etnografi e (fi e ele şi de origine<br />
arheologică), cât şi utilizarea coloranţilor respectivi în vopsitorie, medicina umană sau<br />
veterinară, alimentaţie, puţin mai redusă în zootehnie.<br />
Mordanţii şi fi xatorii minerali (uneori şi de altă natură) lărgesc spectrul culorilor<br />
şi nuanţelor surselor tinctoriale, contribuind la o stabilitate mai trainică şi mai clară a<br />
pieselor vopsite.<br />
Capitolul dat menţine şi multe informaţii despre tăbăcitul şi vopsitul pieilor şi<br />
blănurilor, informaţii binevenite, mai ales pentru arealul carpato-danubiano-pontic. O<br />
mândrie naţională este şi vopsitul (pictatul) ouălor-de-Paşti.<br />
Partea II-a a Capitolului III este destinată culorii şi desenului natural al diferitor<br />
specii de lemn, care poate fi folosit atât în stare naturală (mobilă, piese de decor etc.),<br />
cât şi sursă de extracţie a unor coloranţi specifi ci autohtoni (nuc, dud), cât şi exotici<br />
(băcan, santal). Arta lemnului, după cum se ştie, este încă un pilon de valoare al artei<br />
tradiţionale.<br />
Capitolul IV Coloranţi şi aditivi din regnul animal cuprinde esenţele tinctoriale<br />
provenite din regnul animal (fl uturi, insecte,, animale domestice şi sălbatice, peşti,<br />
moluşte etc.). După cum relatează autorii – aceşti coloranţi au un areal mai redus de<br />
utilizare, deşi sunt pe larg cunoscuţi şi utilizaţi (Mexica, America de sud – Peru, Asia<br />
(China, India), Africa (Egipt), cât şi în multe ţări din Europa (Spania, Franţa, Rusia,<br />
Basarabia ş.a.), este vorba de coşenilă.<br />
Alt colorant preţios – purpura antică – de asemeni ştiut în multe ţări.<br />
Un compartiment bine venit în capitol îl ocupă legenda penelor colorate, în care<br />
este redată o analiză globală a utilizării penelor colorate (armata, îmbrăcămintea etc.),<br />
cât şi a reminiscenţelor acestei arte în viaţa oamenilor şi din Ţările Române.<br />
Capitolul V Pigmenţi minerali în arta decorativă este axat pe provenienţa metalelor,<br />
pietrelor preţioase, oxizilor, sărurilor, mineralelor ş.a., cât şi a unor compuşi coordinativi<br />
(peruzea, turcoaz, granat etc.).<br />
În baza sintezei profunde teoretico-ştiinţifi că în mai multe domenii de cercetare<br />
sunt descrise: periodizarea geografi că a Pământului, inclusiv cu formarea mineralelor,<br />
apariţia şi dezvoltarea plantelor şi animalelor, cât şi descifrarea structurii ochiului<br />
uman, a văzului, natura luminii şi culorilor, înglobate în spectrul vizibil al ochiului<br />
uman (curcubeul); sursele naturale şi utilizarea coloranţilor vegetali şi animali, inclusiv<br />
şi a pigmenţilor minerali; descifrarea importanţei mordanţilor în obţinerea culorilor<br />
rezistente la factorii nefavorabili.<br />
Un punct forte îl alcătuieşte compartimentul colorantului Coşenila, care de fapt<br />
prezintă doi coloranţi – Carmin şi Cârmâz, care erau cunoscuţi pe vremuri nu numai<br />
în Mexic, dar şi în America, Africa, Asia şi Europa, chiar şi în Rusia, România, Franţa<br />
până şi în Basarabia. Prezintă o menţiune importantă că astfel de sursă de colorant era<br />
cunoscută şi în România – Bucovina. Un efort semnifi cativ a fost utilizat la alcătuirea<br />
formulelor chimice şi denumirilor ştiinţifi ce a tuturor coloranţilor, inclusiv şi a celor<br />
minerali.<br />
Capitolul VI Nanotehnologia – culoare fără coloranţi este neobişnuit pentru<br />
cromatica tradiţională (coloranţi vegetali, animali şi minerali), însă aceleaşi culori ale<br />
spectrului solar pot fi obţinute prin interacţiunea undelor electromagnetice cu obstacole<br />
(găuri, ridicături, reţele etc.) cu nanodimensiuni 10 (-9) m., care schimbă energia razelor<br />
196
Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 3(318) 2012<br />
solare. Această tehnologie este costisitoare, însă viitorul, probabil, va fi pe măsură<br />
(ţesături, îmbrăcăminte etc.).<br />
Aici autorii au introdus în circuitul etnografi c noţiunea de „culori fără coloranţi”.<br />
Introducerea noţiunii „Culorilor fără coloranţi” în circuitul etnografi c, inclusiv<br />
prezicerea unui număr important de astfel de „surse” naturale va stârni discuţii pentru a<br />
clarifi ca veridicitatea acestui capitol şi concluziile corespunzătoare.<br />
Un interes deosebit îl merită compartimentul lucrării în care autorii au avut<br />
îndrăzneala de a prezice aceste proprietăţi tinctoriale multor plante, animale (fl uturi,<br />
gândaci, reptile, peşti etc.), chiar şi minerale (aur fi n divizat).<br />
În „Concluzii” autorii menţionează că monografi a „Cromatica tradiţională<br />
românească” se bazează pe o serie prealabilă de publicaţii (5 monografi i), un număr<br />
semnifi cativ de articole şi de prezentări şi discuţii la numeroase foruri naţionale şi<br />
internaţionale.<br />
Cităm o concluzie a autorilor: „Lucrarea are aspect multilateral, pluridisciplinar,<br />
integrând cunoştinţe istorice, geografi ce, botanice, zoologice, lingvistice, folclorice,<br />
arheologice etc., cât şi noţiuni din ştiinţele exacte: matematică, fi zică, chimie,<br />
mineralogie. Aceasta a permis de a efectua un studiu etnologic aprofundat şi de a elabora<br />
unele noţiuni şi dependenţe matematice pentru a caracteriza proprietăţile diferitor piese<br />
etnografi ce (covoare, ştergare, piese de decor, costume populare etc.). De asemenea<br />
au fost aliniate şi metodele fi zice, chimice, mineralogice de analiză şi de identifi care a<br />
materialelor etnografi ce şi arheologice, legate de cromatică”.<br />
Făcând cunoştinţă cu această monografi e de unicat, am avut senzaţia că am sesizat<br />
ceva nou în viziunea multor ramuri ale creaţiei populare mondiale, inclusiv faptul<br />
ca autorii Dna Zina Şofransky şi Dnul Valentin Şofransky au introdus ceva nou în<br />
viziunea multor compartimente ale ştiinţei şi nu numai în ştiinţa etnografi că.<br />
Lucrarea este scrisă în limba română literară, cursivă, uşor se citeşte. Conţine<br />
70 planşe-culori, fotografi i, grafi ce etc. inclusiv şi o hartă computerizată a plantelor<br />
tinctoriale din Republica Moldova.<br />
Este de relevat, că astfel de lucrare enciclopedică complexă şi interdisciplinară prin<br />
spectrul aspectelor abordate şi interpretare de dr. hab. Zina Şofranskz şi dr. Valentin<br />
Şofransky deschide noi perspective de cercetare şi va deveni un suport considerabil la<br />
cunoaşterea artei cromatice româneşti de tineretul studios, de meşteri populari etc.<br />
Profesor cercetător, dr. habilitat în biologie, Elena Zubcov<br />
Cărţi noi<br />
197