Articole de fond Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 ARTICOLE DE FOND

САНОКРЕАТОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ПСИХИЧЕСКОГО ЗДОРОВЬЯ. I. ОСНОВНЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПСИХИЧЕСКОМ ЗДОРОВЬЕ Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Фурдуй В.Ф., Вуду Г.А., Балмуш В.В., Бешетя Т.С., Георгиу З.Б., Штирбу Е.И., Вуду Л.Ф., Фрунзе Р.И.

Институт физиологии и санокреатологии Академии наук Молдовы Rezumat

În articol este prezentată analiza principalelor concepţii despre sănătatea psihică, în rezultat la ce se demonstrează insufi cienta studierii fenomenologiei, structurii şi mecanismelor formării şi menţinerii acesteia. Se menţionează necesitatea elaborării unui concept nou al sănătăţii psihice în baza cunoştinţelor contemporane ale neuroştiinţei, care ar orienta specialiştii spre realizarea obiectivelor sanocreatologiei vizavi de formarea şi menţinerea dirijată a sănătăţii. Cuvinte-cheie: Sănătate-sănătate psihică-sănătate mentală-normă psihică-personalitate- adaptare- homeostazie-organism-comportament. Depus la redacţie 05 mai 2012 ------Adresa pentru corespondenţă: Ciochină Valentina, Institutul de Fiziologie şi Sanocreatologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei, 1, MD-2028, Chişinău, Republica Moldova, e-mail: [email protected], tel. (+373 22) 73-71-42.

Проблема психического здоровья является одной из наименее изученных в современной медицине, хотя ее актуальность никем не оспаривается. Вряд ли можно указать другую область исследований организма человека, чем исследование психо-физиологического состояния, в которой мнения специалистов столь противоречивы даже в части концепции определения самого феномена психического здоровья как такового. Вместе с тем, без ясной, научно-обоснованной его дефиниции, нельзя ожидать особого прогресса в раскрытии механизмов формирования, поддержания и повышения уровня психического здоровья, а тем более, в разработке важнейшей задачи санокреатологии – теории и практики целенаправленного влияния на психическое здоровье. Это и предопределило задачу - разработать новую санокреатологическую теорию психического здоровья с учетом современных данных, систем взглядов и воззрений нейрофизиологии, психологии, функциональной физиологии, психиатрии и санокреатологии. Она базируется на представлении о том, что психическое здоровье является сложным многокомпонентным состоянием организма, генетически детерминированным, но экспрессируемым и формирующимся в процессе жизнедеятельности при взаимодействии с социальной и экологической средой, а его материальным субстратом являются филогенетически обусловленные нейроморфологическая система и нейрохимическая система мозга, уровень функции которых зависит от факторов внешней среды; психо-функциональные и оценочно-исполнительные

4 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond системы, формирующиеся в онтогенезе во время ознакомления индивидуума с окружающей средой, в процессе труда, учебы и прочей деятельности. Перед тем как изложить существо этой теории вкратце представим основные современные взгляды и воззрения относительного психического (ментального) здоровья. Более детально они изложены нами в статье Ф.И.Фурдуя и соавт [24]. С самого начала следует отметить, что в медицине и психологии существуют разные подходы к проблеме психического здоровья, обращенные к различным аспектам психических процессов, нормального и аномального функционирования психики. Представления о психическом здоровье различны в разных культурах и в разные времена внутри каждой культуры. Человек, отклоняющийся от стандартов своего сообщества, рискует быть признанным психическим больным. Например, известно, что многие племена индейцев, в отличие от большинства американцев, считают галлюцинации нормальным явлением или, например, отношение к гомосексуальности, которая когда-то рассматривалась как преступление, затем - как психическая болезнь, изменилось настолько, что в настоящее время ее считают сексуальной адаптацией. Современная медицинская модель рассматривает психическое здоровье как меру вероятности развития болезни («негативное» определение «здоровья» как отсутствие болезни). Так называемая нозоцентрическая позиция, по справедливому мнению О.Виггенса и М. Шварца [2], положенная в основу классификации болезненных состояний, связана со специализацией наук, которая реализуется через изоляцию специфических сфер реальностей. Вследствие этого, медицина длительное время ограничивалась проблематикой патологических состояний, оставляя рассмотрение здоровья другим дисциплинам. Традиционная китайская медицина считает, что основным критерием здоровья является баланс Инь и Янь в организме. Присутствие и влияние элемента той или иной природы определятся строением целого, а нарушение положенной ему меры чревато потерей равновесия, что и оборачивается болезнью. В архаических представлениях шаманизма болезнь рассматривается как чрезмерное проявление отдельной части души или парциальной души, подавляющей активность других частей. Состояние здоровья, к которому приводит шаман своего пациента, заключается в восстановлении внутренней силы, позволяющей человеку самостоятельно упорядочить телесные и душевные проявления, поддерживая внутреннее равновесие. Иными словами, здоровье достигается благодаря пребыванию в равновесии и гармонии, образующих согласованное единство. Самым распространенным представлением о здоровье является формулировка, предложенная экспертом ВОЗ: «Здоровье – состояние полного физического, психического и социального благополучия, а не только отсутствие каких-либо болезней и дефектов», которое далеко не отражает суть явления. Дело в том, что эта формулировка базируется на общих, субъективных понятиях: «состояние», «полное», «физическое», «духовное», «социальное», которые не поддаются измерению. Близким к этому определению является и определение в Толковом словаре психологических и психоаналитических терминов: «… относительно устойчивое состояние, в котором личность хорошо адаптирована, сохраняет интерес к жизни и достигает самореализации». Это определение можно отнести

5 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond к таким явно психически нездоровым людям, как известные воры, гангстеры. В 2007 году ВОЗ в информационном Бюллетене № 20 (от 03.09.07) опубликовал формулировку, касающуюся психического здоровья, согласно которой «Психическое здоровье можно представить как состояние благополучия, при котором каждый человек может реализовать свой собственный потенциал, справляться с обычными жизненными стрессами, продуктивно и плодотворно работать, а также вносить вклад в жизнь своего сообщества». Но и это определение зиждется на таких понятиях как «состояние благополучия», «справляться с обычными жизненными стрессами», «продуктивно и плодотворно работать», которые также не поддаются измерению. К тому же, шкала ценностей и целей индивидуальны, а универсальным благополучие для всех индивидуумов общества быть не может, само благополучие оценивается индивидуально, ибо оно - результат влияния генетической предрасположенности, культуры, социальных, экономических и духовных факторов и особенностей индивидуального развития. Что касается признаков, которые рефлектируют определение «психическое здоровье» предложенное ВОЗ, хотя некоторые из них являются спорными, но в целом они ориентируют специалистов на поиск его конкретных параметров. К таковым относятся следующие: 1) осознание единства и чувство непрерывности, постоянства и идентичности своего физического и психического «Я»; 2) чувство постоянства и идентичности переживаний в однотипных ситуациях; 3) критичность к себе и своей собственной психической деятельности и ее результатам; 4) адекватность психических реакций силе и частоте средовых воздействий, социальным обстоятельствам и ситуациям; 5) способность управлять своим поведением в соответствии с социальными нормами (правилами, законами); 6) способность планировать собственную жизнедеятельность и реализовывать ее; 7) способность изменять способ поведения в зависимости от смены жизненных ситуаций и обстоятельств. На наш взгляд, признаки, отраженные в пунктах 4, 5, 6, 7, действительно, в определенной степени, отображают психическое здоровье, тогда как те, которые содержатся в пунктах 1, 2, 3, не отражают психическое здоровье как таковое, ибо, например, можно быть критичным к себе и к своей деятельности и иметь при этом психические расстройства; проявлять чувство постоянства и идентичности переживаний в однотипных ситуациях и иметь психические дисфункции. Вышерассмотренное официальное определение ВОЗ «психическое здоровье» было принято как базовое многими странами, в том числе, входящими в состав СССР. Оно, будучи неконкретным, абстрактным, давало возможность политической власти использовать психиатрию, как одно из средств расправы с личностями, не разделяющими идеологию государства, что неоднократно отмечалось в средствах массовой информации зарубежных стран. Этим объясняется тот факт, что учеными-психиатрами бывшего Советского Союза не одобрялись попытки ученых конкретизировать дефиницию «психическое здоровье» ВОЗ или выработать свое определение. Более того, даже это определение не популяризировалось через такие фундаментальные издания как «Большая Медицинская Энциклопедия» и «Большая Советская Энциклопедия»,

6 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond предназначенные для широкого круга читателей. Кстати, почти во всех психологических словарях, изданных в бывшем СССР, термин «психическое здоровье» отсутствует. Лишь в словаре под редакцией А.В Петровского и М.Г. Ярошевского [7] была сделана попытка дать определение этому понятию с точки зрения психологии. «Психологическое здоровье» рассматривается ими, как состояние душевного благополучия, характеризующееся отсутствием болезненных психических явлений и обеспечивающее регуляцию поведения и деятельности адекватную условиям окружающей действительности. Следует отметить, что само понятие «психологическое здоровье», введенное в научный лексикон И.В. Дубровиной [5], не может быть принятым, поскольку «logos», вторая составная часть сложного слова «психологический», в переводе с греческого языка означает – слово, учение, мысль. Понятие «психологическое здоровье» научно не выдержанно, не говоря уже о неопределенности выражений «душевное благополучие» и «отсутствие болезненных психических явлений». Конечно, надо признать, что независимо от социального или этнического происхождения, индивид, живущий в технологическом, урбанизированном обществе, должен обладать совокупностью определенных психических черт и функциональных способностей, обеспечивающих социальную адаптацию, т.е. успешное функционирование в этом обществе. Однако без уточнения о каких чертах, установках и способностях идет речь, такое определение является виртуальным и мало что дает практическому специалисту. Более того, оно, по существу, служит своего рода оправданием и аргументом существующих различных представлений о психических болезнях и психическом здоровье в разных культурах и в различные времена, даже в одной стране, понятия психической нормы и патологии изменялись со сменой менталитета населения, с чем, с точки зрения психофизиологии, нельзя согласиться. Достаточно широкое распространение получило представление о психическом здоровье гуманистически ориентированной психологии, которое базируется на роли самосознания и стремлении к самосовершенствованию в нормальном развитии личности. У истоков гуманистической психологии, у так называемой концепции «позитивного психологического здоровья», кроме А.Маслоу, стояли К.Роджерс, К.-Г Юнг, Дж.Бьюдженталь, В.Франкл и др. Они определяют психическое здоровье через призму личности в терминах активности и личностного развития. На современном этапе развития психологии, как пишет Малейчук Г.И. [8-10], их идеи нашли свое воплощение, преимущественно, в различных системах психологических практик (клиентцентрированная психотерапия, экзистенциально-гуманистическая, логотерапия, гештальттерапия и др.). Что же касается теоретической психологии, то здесь все усложняется из-за описательного характера понятий, используемых гуманистически ориентированными психологами. Разработка данного понятия нашла отражение и в работах русских ученых И.В.Дубровиной, Б.С.Братуся, В.И.Слободчикова, А.В.Шувалова, Е.Р.Калитиевской, В.И.Ильичевой, О.В.Хухлаевой и др. Идеи нового подхода к пониманию психического здоровья ими разрабатываются в русле гуманистической

7 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond традиции и находят воплощение в попытке обоснования термина «психологическое здоровье». Они пишут о целостном подходе к изучению человека, не ограничиваются представлениями о человеке как лишь о психическом измерении, а настаивают на необходимости выделения «личностного», «духовного», как особого измерения. Так, например, И.В.Дубровина говорит о психическом здоровье как о понятии, характеризующем личность в целом и отражающем высшие проявления человеческого духа. Наиболее полно развил это направление Мaslow A. [27].Он считал, что самосовершенствование является основной целью жизни человека, а эталоном психического здоровья – самоактуализация людей. Характеристики самоактуализации им были выявлены при изучении биографии личностей, достигших вершин самоактуализации в своей сфере деятельности и представляющих, с его точки зрения, «редкий образец психического здоровья». Всего он выделил 15 характеристик самоактуализирующихся людей, среди которых следует отметить: 1) беспристрастность (более объективны и менее боязливы, чем большинство людей); 2) самодостаточность (принятие себя и других такими, какие они есть: не индульгируют в чувстве вины, стыда, тревоги и страха); 3) искренность, непосредственность, простоту, естественность (но если их мировоззренческие установки затрагиваются они, не колеблясь отклоняют социальные нормы реагирования); 4) полную посвященность себя решению какой-то абстрактной задачи без остатка (бытовые проблемы для них второстепенны, «работа и человек принадлежат друг другу»); 5) независимость и автономность (уверены в себе, считают только себя ответственными за свою судьбу); 6) демократичность; 7) креативность (не только в сфере избранной специальности, но и в других областях); 8) чувство юмора и др. Одним словом, Мaslow A. [27] считает, что психическое здоровье формируется, главным образом, из двух составляющих: 1) стремление людей быть «всем чем они могут», развивать весь свой потенциал через самоактулизацию (для чего человеку необходимо найти верное представление о самом себе, а не поступать как «большинство из нас, которые чаще прислушиваются не к самим себе, а к голосу папы, мамы, к голосу государственного устройства, вышестоящих лиц, власти, традиций и т.д.»); 2) стремление к гуманистическим ценностям (т.е. самоактуализирующейся личности присущи такие качества как принятие других, автономия, спонтанность, чувство прекрасного, чувство юмора, альтруизм, желание улучшить человечество, склонность к творчеству). Если анализировать вышеприведенные составляющие психического здоровья по представлению Мaslow A., то следует отметить, что указанные составляющие не столько раскрывают существо понятия «психическое здоровье», сколько характеризуют направленность психического развития индивидуума. Современная медицинская модель рассматривает психическое здоровье как состояние отсутствия болезни. Так называемый нормоцентрический подход, со- гласно которому психическое здоровье рассматривается как совокупность сред- нестатистических норм восприятия, мышления, эмоционального реагирования и поведения, в сочетании с нормальными показателями нейрофизиологического состояния, по-существу, предопределил позицию современной медицины зани- маться, главным образом, проблематикой патологических состояний.

8 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond Если статистические и адекватные дефиниции определяют нормальность как похожесть на других и соответствие требованиям окружающих, и если определения с позиции культурного релятивизма все сводят к микросоциальным установкам и отсутствию патологических, с точки зрения рассматриваемой культуры, симптомов, то в соответствии с определением «здоровье» через «нездоровье» по Миннесотскому многопрофильному личностному тесту (MMPI) подчеркивается позитивное, несводимое к психопатологическим понятиям, что и несет в себе нормальная личность. Указанные подходы не дают убедительного ответа относительно критериев нормального человеческого развития, его исходных мерил, отсылая нас либо к выраженной патологии (раз не болен, то здоров), либо к статистике (раз «как все», то нормален), либо к адаптивным свойствам (здоров, если хорошо приспособлен), либо к требованиям культуры (нормален, если исполняешь все ее предписания), либо к совершенным образцам (здоровье как атрибут выдающихся, творческих представителей человечества) и т.д. В психоанализе представление о психическом здоровье, как таковом, вообще отсутствует. Каждый человек выступает как носитель того или иного «патоса» (потенциальной болезни), переходу которого в «нозос» (актуальную болезнь) препятствует сбалансированный режим функционирования механизмов психической защиты и компенсации в индивидуальной психодинамике. Психоаналитическая теория рассматривает любого человека изначально как «невротика» (испытывает трудности в удовлетворении инстинктивных импульсов и затрачивает много времени на непродуктивную активность). З. Фрейд предложил в качестве критерия здоровья рассматривать способность личности продуктивно работать (ставить перед собой долговременные отдаленные цели и достигать их), справляться с тревогой таким образом, чтобы это не отражалось негативно на поведении и поддерживать удовлетворительные межличностные отношения (способность наслаждаться широким спектром эмоций без чувства угрозы, привносить созидательные элементы в удовлетворение сексуальных и агрессивных побуждений). Кстати, после работ З.Фрейда, а затем К.Юнга и других исследователей в психологии и психиатрии утвердилась концепция о несводимости психической жизни к сознательному опыту. На исследования психики и ее расстройств сильно повлияло фрейдитское учение о том, что наша сознательная душевная жизнь определяется неосознанными представлениями, импульсами, эмоциями и противостоящими им защитными механизмами. Эрих Фромм [23], основатель неофрейдизма и фрейдомарксизма, считает что, «…быть душевно (психически) здоровым - значит освободиться от инфантильных претензий и поверить в свои реальные, хотя и ограниченные силы; быть в состоянии примириться с парадоксом, состоящим в том, что каждый из нас - наиважнейшая часть Вселенной и, в то же время, не важнее мухи или былинки. Быть способным любить жизнь и вместе с тем без ужаса принимать смерть; переносить неопределенность в важнейших вопросах, которые ставит перед человеком жизнь, и вместе с тем быть уверенным в своих мыслях и чувствах. Уметь оставаться наедине с собой и в то же время быть единым целым с каждым

9 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond собратом на этой земле, со всем живым; следовать голосу своей совести, но не потворствовать себе в самобичевании. Душевно здоровый человек - это тот, кто живет по любви, разуму и вере, кто уважает жизнь как собственную, так и своего ближнего». Хотя это определение принадлежит известному психологу, оно мало что раскрывает как в плане фундаментальном, так и практическом, ибо кроме метафоричности и лиричности, не содержит что-либо ориентирующее исследователя на диагностику психического здоровья. В соответствии с холистическими представлениями здоровье рассматривается как обретаемая индивидом в процессе его становления целостность, интеграция жизненного опыта и примирение, синтез фундаментальных противоречий человеческого существования. Согласно, так называемому, культурному подходу, здоровье представляет собой социокультурную переменную, характеристики которой детерминированы специфическими социальными условиями, культурным контекстом, своеобразием национального образа жизни, а нарушения психического здоровья специфичны и обусловлены особенностями конкретного общества и которые не встречаются у папуасов или эскимосов. Для бихевиоризма характерно сведение психического здоровья личности к ее социальному функционированию и к определению здоровья через понятие равновесия со средой, с использованием таких критериев как адаптация, стабильность, успешность, продуктивность, комфортность. Сторонники бихевиоризма отвергали концепцию фрейдизма о роли бессознательного в психической жизни, считая, что она не нужна для объяснения поведения. Одним из самых полных, по мнению многих исследователей, является перечень критериев психического здоровья, составленный Н.Д. Лакосиной и Г.К. Ушаковым [8]. В него входит множество признаков, начиная от адекватности восприятия и поведенческих реакций, критического подхода к обстоятельствам жизни и заканчивая чувством ответственности за близких и самоутверждением в коллективе без ущерба для остальных его членов. Наиболее часто отмечаются такие черты как интерес к окружающему миру, способность к установлению близких контактов с окружающими, альтруизм, направленность на общественно-полезное дело, духовность, гармоничность, целостность личности, ориентация на саморазвитие. Однако признаки, перечисленные Н.Д. Лакосиной и Г.К. Ушаковым, отражают не столько психическое здоровье, сколько требования доктрины существующего в то время строя. Малейчук Г.И. [9, 11] описывает феномен психологического здоровья как диагностическое средство практического психолога, что, по его мнению, продиктовано, во-первых, ограниченными возможностями конструктов «психическое здоровье» и «норма психического здоровья» для описания процессуальных качеств психического; во-вторых, необходимостью учета при определении психического здоровья таких феноменов, как развитие личности, самоактуализация, саморегуляция, самоидентификация и др. Хотя это определение и предназначено для практического психолога, оно никак не может служить ориентиром в его деятельности.

10 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond Громбах С.М. [3] считает, что «психическое здоровье» представляет собой интегральную характеристику полноценности психического функционирования индивида, включающую понимание природы и механизмов ее поддержания», т.е. имеется в виду собственная жизнеспособность индивида. Подобного рода определение является отвлеченным, мало что дающим в плане понимания сути психического здоровья. В таком же аспекте представляется и определение психического здоровья, данное И.А. Тлячевой [21], которая считает, что «психическое здоровье - это интегративная характеристика личности, охватывающая самые различные уровни и измерения индивидуального бытия». Эта концепция также не позволяет практикующему специалисту ориентироваться в вопросах психического здоровья и его нарушениях. Незначительно отличается от этой формулировки определение, данное Б.С. Положий [13], также цитируемое Википедией (Свободной энциклопедией): «Психическое здоровье – это такое состояние психики индивида, которое характеризуется цельностью и гармоничностью всех психических функций организма, обеспечивающих чувство субъективной психической комфортности, способность к целенаправленной осознанной деятельности и адекватные (с учетом этно-культуральных критериев) формы поведения». Но и оно не может быть принято, ибо является очевидным, что для констатации гармоничности всех психических функций и способности к целенаправленной осознанной деятельности необходимо иметь представление о другой неопределенной категории – психической дисгармонии и неосознанной деятельности. Поскольку на сегодняшний день не существует методов, позволяющих определить состояние цельности и согласованности всех психических функций и чувство субъективной психической комфортности, данное определение не может служить ориентиром в деятельности ни практического врача, ни исследователя. Предприняты попытки решить проблему определения понятия «психическое здоровье» через концепцию адаптации, в котором психическое здоровье рассматривается как способность к гармоничной жизни в постоянно меняющейся среде [20]. Недостатком этого определения является само понятие адаптации, которую достаточно сложно определить, и к тому же болезнь можно рассматривать как форму адаптации. Близкими к этой концепции являются таковые, в которых здоровье выступает в качестве индивидуальной характеристики и может быть определено как функ- ция взаимодействия индивида с его окружением на психофизиологическом уров- не. Будучи созвучными теории Г.Селье, они базируются на принципе сохранения постоянства внутренней среды организма, которая не должна нарушаться в про- цессе интенсивного взаимодействия с внешней средой. Американский физиолог Cannon W.B. [26] соотносил нормальную жизнедеятельность со способностью организма сохранять устойчивость или с такой «координированностью физио- логических процессов, при которой поддерживается большинство устойчивых состояний организма». Cannon W.B. ввел понятие «гомеостазис» (от древнегре- ческого gomoios – одинаковый и stasis – состояние), которое можно также пере- вести как «сила устойчивости». Однако, в рассмотренной выше концепции, здо- ровье выступает как функция взаимодействия индивида с окружающей средой, которую невозможно оценить ни количественно, ни качественно.

11 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond Психосоциальное взаимодействие человека с окружающей средой, его адаптированность к таковой, предусматривается, по-существу, и определением В.П. Казначеева [6], который считает, что «здоровье индивида есть динамический процесс сохранения и развития его социально-природных (биологических, физиологических и психических) функций, социально-трудовой, социо- культурной и творческой активности при максимальной продолжительности жизненного цикла». Хотя это определение является более объемлющим, однако, оно не уточняет о каких биологических, физиологических и психических функциях идет речь, из-за чего оно не может быть использовано в практической деятельности. В свете этих идей может рассматриваться и трактовка психического здоровья, данная Б.В. Первомайским с соавт. [12]. В их представлении «здоровье – это оптимум функционирования организма, обеспечивающий адаптацию в среде обитания». Такая формулировка также не может быть принята, ибо в ней отсутствуют четкие критерии определения не только «оптимума», но и «адаптации». Более того, под понятием «оптимум» авторы имеют в виду «норму функционирования и развития органов и систем организма, а не собственно организма», а под патологией – гипо-, гипер- или извращение функций органов и систем организма, не влияющих на его взаимодействие со средой обитания». С содержательным смыслом предложенных понятий, с точки зрения санокреатологии, нельзя согласиться. Смирнов В.К. [19] считает, что психическое здоровье может быть оценено только с учетом таких основных сфер психической деятельности как: уровень познавательных процессов, уровень самочувствия и направленность интересов личности; социальная активность; межличностные отношения; поведение в со- циуме; психосоматические отношения; способ адаптации и психической защиты. Большая часть перечисленных выше сфер деятельности не наполнена конкрет- ными показателями, вследствие чего на практике трудно установить лимиты их проявлений. В США и Великобритании, и в целом, в англоязычных публика- циях, словосочетание «mental health» означает нормальное протекание психи- ческих функций, обеспечивающих продуктивную деятельность, установление отношений с другими людьми и способность адаптироваться к изменениям и справляться с неприятностями, а само психическое здоровье составляет основу интеллектуальной деятельности и коммуникативных навыков, эмоциональности, устойчивости и самоуважения. В других определениях подчеркивается, что «психическое здоровье» – это относительно устойчивое состояние бытия, в котором индивид достаточно удо- влетворен собой и чувствует интерес к жизни и самореализации. Эти представле- ния абстрактны и фактически не раскрывают сущности психического здоровья, а выражают лишь некоторые признаки через которые оно проявляется. Наличие рассмотренных выше многочисленных концепций о психическом здоровье указывает на недостаточную разработку проблемы, что служит основа- нием сохранения до настоящего времени идеи французкого психолога XIX века П.Жане о том, что определенные психологические представления недоступны нашему сознанию.

12 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond Выводы 1. Наличие многочисленных дискуссионных дефиниций и представлений о психическом здоровье свидетельствует не только о сложности феномена и явно недостаточной изученности феноменологии и его структурированности, конкретных характеристик здоровой личности и принципов оздоровления, но и о необходимости привлечения к его комплексному исследованию специалистов различных областей знаний. 2. Основной недостаток существующих представлений о психическом здоровье в том, что они недостаточно отчетливо рефлектируют суть феномена, основные условия, принципы и механизмы его формирования, пути и способы оздоровления психического здоровья и базируются, в той или иной степени, на принципе «от противного», на степени вероятности развития болезни, на социокультурном контексте, соответствии с исторически сложившимися социальными нормами и др. 3. Психическое здоровье следует рассматривать как комплексный, многофакторный и многомерный нейрофизиологический, психологический и социальный феномен, имеющий гетерогенную структуру, сочетающий в себе качественно различные компоненты, отражающие фундаментальные составляющие человеческого бытия: воспитание; когнитивная, социальная, трудовая, творческая деятельность; самовоспитание; самоконтроль; самообладание и др. компоненты, делающие человека полноценным, работоспособным и активным членом общества. 4. С развитием санокреатологии представляется необходимым разработать современную дефиницию и теорию психического здоровья, которые стали бы ориентировочной основой для целенаправленного формирования и его поддержания в соответствии с условиями жизнедеятельности человека.

Литература: 1. Большой психологический словарь под ред. Б.Г. Мещерякова и В.П. Зинченко, 3-е изд., 2002 г., стр.156. 2. Виггенс О., Шварц М. Кризис современной психиатрии: потеря личности // Независимый психиатрический журнал. – 1999. – Т.4 – С.5-8. 3. Громбах С.М. Социально-гигиенический аспект оценки состояния здоровья детей и подростков. Вестн. Акад.мед. наук СССР 1984; 4: С. 75-80. 4. Доклад о состоянии здравоохранения в мире 2001 г. Психическое здоровье: новое понимание – новые надежды. // ВОЗ, Европейское региональное бюро, Сообщение для прессы ЕРБ ВОЗ/10/01, Копенгаген, 4 октября 2001 г. 5. Дубровина В.И. Психическое здоровье детей и подростков в контексте психологической службы // Москва, изд. Деловая книга, 2000 г., 176 с. 6. Казначеев В.П. Проблемы адаптации человека // Тезисы докладов Всесоюзной конференции по адаптации человека. Новосибирск, 1977, т.1, - С.-3. 7. Краткий психологический словарь //Под общей ред. А.В. Петровского и М.Г. Ярошевского; / ред.-составитель Л.А. Карпенко, - М.: Политиздат, 1985. - 431с. 8. Лакосина Н.Д., Ушаков Г.К. Учебное пособие по медицинской психологии // М.,1976 г., 272 с.

13 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond 9. Малейчук Г.И. Психологическое здоровье личности: попытка определения понятия/ Псіхалогія “Адукацыя і выхаванне”, 2004. №3. С.16-21 10. Малейчук Г.И. Методика диагностики степени идентичности как критерия психологического здоровья // Психологический журнал. – 2009. – № 4. – С. 35-41. ВАК РБ. 11. Малейчук Г.И. Проблема нормы психического здоровья / Г.И. Малейчук // Краеведческая психология. Российский научно-методический журнал. Выпуск 7. Тверь, 2011. С. 110-118. 12. Первомайский В.Б., Карагодина Е.Г., Илейко В.Р., Козерацкая Е.А. Категории болезни, здоровья, нормы, патологии в психиатрии: концепции и критерии разграничения //Вiсник психiатрii та психофapмaкотерапii. – 2003. -№1. – С. 14-27. 13. Положий Б.С. Социальная психиатрия и общество // Очерки социальной психиатрии / Под ред. Дмитриевой Т.Б. – М., 1998. – С. 43-72. 14. Психическое здоровье: укрепление психического здоровья //ВОЗ, Информационный бюллетень №220, 2007 г. 15. Психическое здоровье населения Европейского региона ВОЗ // Факты и цифры ЕРБ ВОЗ/03/03, Копенгаген, Вена, 8 сентября 2003г. 16. Психическое здоровье: отвечая на призыв к действиям (Доклад Секретариата) // ВОЗ, 55-я сессия А55/18 Всемирной Ассамблеи Здравоохранения 11 апреля 2002 г. 17. Психическое здоровье: информация и научные исследования // Европейская конференция ВОЗ на уровне министров по охране психического здоровья / Хельсинки, Финляндия, 12-15 января 2005 г. 18. Психическое здоровье и профессиональная жизнь // Европейская конференция ВОЗ на уровне министров по охране психического здоровья / Хельсинки, Финляндия, 12-15 января 2005 г. 19. Смирнов В.К. Психическое здоровье и пограничные состояния // Психическое здоровье и пограничные состояния. – Горький, 1982. – С.5-12. 20. Смулевич Б.Я. Народное здоровье и социология. – М.: Мысль, 1965. – 232 с. 21. Тлячева И.А. Психологическая интегративная модель здоровой личности // «Ноосферное образоание – фундамент устойчивого развития общества», Сборник докладов на XV и XVI международных научно-практических конференциях Москва – Алма-Аты, 2004 г. 22. Фрейд З. Массовая психология и анализ человеческого «Я» // Фрейд З. «Я» и «Оно»: Тр. разных лет. Кн. 1. – Тбилиси: Мерани, 1991. – С. 71-139. 23. Фромм Э. Здоровое общества // Психоанализ и культура. ычПер.с англ. – М., 1995. – С.275-596. 24. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Фрунзе Р.И. Современное состояние изученности проблемы психического здоровья. // Buletinul Academiei de ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele Vieţii. 2008. Nr. 3 (306). С. 4-14. 25. Электронная энциклопедия «Кругосвет» – 2008, статья «Психическое здоровье». 26. Cannon W.B. The wisdom of the body. L.: Kegan Paul, 1932. 27. Maslow A.H. Toward a Psychology of Being. Litton Education Publishing, 1968. 28. Ryff C.D., Keyes C.L.M. The structure of psychological well-being revisited // Journal of Personality and Social Psychology, 1995, 69, 719-727. 29. Ryff C.D., Singer B. Human health: new directions for the next millennium // Psychological inquiry, 1998, 9, 69-85. 30. The Report of Mental Illness in Canada / October 2002.

14 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond REVIEW OF MOSQUITO (DIPTERA: CULICIDAE) SPECIES RECORDS IN THE REPUBLIC OF MOLDOVA

Sulesco Tatiana, Toderas I., Toderas Lidia Institute of Zoology, Academy of Sciences of Moldova Rezumat

În lucrare sunt analizate rezultatele cercetărilor recente, şi celor efectuate în anii precedenţi, privind ţînţarii hematofagi răspîndiţi pe teritoriul Republicii Moldova. Lista adnotată a speciilor de ţînţari este completată cu şase specii noi pentru fauna republicii: Anopheles pseudopictus, Aedes geminus, Culex torrentium, Culiseta longiareolata, Coquillettidia buxtoni şi Uranotaenia unguiculata. În perioada aa. 1947-2011 în Republica Moldova au fost semnalate 40 specii de ţînţari, 8 dintre care aparţin subfamiliei Anophelinae şi 32 de specii – subfamiliei Culicinae, din 8 genuri: Aedes, Aedimorphus, Dahliana, Ochlerotatus, Culex, Culiseta, Coquillettidia şi Uranotaenia. Cuvinte-cheie: Culicidae – ţînţari - specii noi - forme adulte – larve - pupe - populaţii - abundenţa speciilor - vectorul malariei. Depus la redacţie 28 martie 2012 ------Adresa pentru corespondenţă: Şuleşco Tatiana, Institutul de Zoologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei 1, MD-2028 Chişinău , Republica Moldova, e-mail: [email protected], [email protected], tel. (+373 22) 73-98-09 Introduction Mosquitoes are the most important group of arthropods of medical and veterinary signifi cance, belonging to a single family of Diptera, the Culicidae. There are over 3500 species and subspecies of currently known mosquitoes. Mosquitoes are found everywhere in the world where standing water occurs, which is needed for the development of their aquatic immature stages [1]. There are three subfamilies recognized within the family Culicidae. The species of importance from standpoint of public health are contained in the subfamilies of Anophelinae and Culicinae. About 40 species of Anopheles are considered by medical entomologists as important malaria vectors in some parts of the world. Many species of Ochlerotatus and Culex are vectors of arboviruses that infect various vertebrates, including humans. Thus Culex pipiens is a vector of Tahyna virus and Sindbis virus in Europe, St. Louis encephalitis virus in North America, and West Nile virus on several continents [13, 14]. Females of species in a third subfamily Toxorhynchitinae, lack mouthparts adapted for sucking blood from vertebrates [6]. There are no representatives of Toxorhynchitinae in the Republic of Moldova. Eight species of Anophelinae, all belonging to the genus Anopheles and thirty-two species of Culicinae in eight genera: Aedes, Aedimorphus, Dahliana, Ochlerotatus, Culex, Culiseta, Coquillettidia and Uranotaenia were identifi ed in Moldova . The Moldavian Culicidae together with adjacent areas of Ukraine were fi rst reviewed by Prendel (1947, 1950, 1956, 1962, 1965). Letter there have been appeared several publications which have affected the mosquito faunal list: Sinelshikov Tihon Gutsevich & Dubitskiy Uspensky et al

15 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond unpublished reports of IZ ASM Few papers have been dedicated to Anopheles maculipennis s.l. and its control due to the malaria outbreaks in the 40-50’s in the Republic of Moldova: Satov Markovich et al Sergeeva a, 1953b), Stegnii & Kabanova This paper presents the results of recent survey of mosquitoes from the Republic of Moldova with a review of past records from 1947 to 2011. An updated checklist with 6 new species records has been provided. The data for the period from 1986 to 1990 have been published with the permission of Uspenski A. Material and methods Since 2008 until 2011, the species composition, and density of mosquitoes have been monitored between early April and middle November at 33 localities along 245 km between natural reserves “Prutul de Jos” and “Padurea Domneasca” in Moldova. Immature and mature mosquito habitats such as fl oodplains of the Prut and Dniester Rivers, temporary and permanent pools, tree-holes, artifi cial containers, open pastures, forests, cattle sheds and basements have been surveyed. Larvae and pupae were collected using large or small dippers or pipettes, according to the size and the type of larval habitat. Larval sampling was conducted using standard dipping techniques. Ten to thirty dipper samples, depending on the size of aquatic habitat, were taken at intervals along the edge of each larval habitat [10]. The immature stages were transported to the laboratory in plastic containers and reared to the adult stage. Adult mosquito surveys were conducted using aspirators, test tubes and entomological nets for mosquito catches from human volunteers, vegetation and cattle sheds. Females of the Culex pipiens Complex (Culex pipiens biotype pipiens (Linnaeus), Cx. pipiens biotype molestus (Forskal) and Cx. torrentium (Martini) collected in the fl oodplains, forests and open area were identifi ed as Cx. pipiens s.l./Cx. torrentium, and females or males collected from the village basements and cattle sheds were identifi ed as Cx. pipiens s.l. The eggs of some females An. maculipennis s.l. collected in the fi eld were checked on color pattern [1, 2]. Fourth instar larvae and adults were identifi ed to species according to taxonomic keys of Gutsevich et al. (1970), Cranston , Becker (2010) [1, 2, 3]. The siphonal index was used to distinguish the fourth instar larvae Cx. pipiens biotype molestus from Cx. pipiens biotype pipiens [15]. The mails of Aedes vexans (Meigen) (=Aedimorphus vexans sensu Reinert et al., 2009), Ae. geminus Peus, Ochlerotatus geniculatus Olivier (=Dahliana geniculata sensu Reinert et al., 2006), Oc. annulipes Meigen, Oc. caspius Pallas, Oc. sticticus (Meigen), Cx. modestus Ficalbi, Cx. pipiens, Cx. theileri Theobald, Cx. torrentium, Cx. territans Walker, Culiseta longiareolata (Macquart), Cs. annulata (Schrank), Coquillettidia buxtoni (Edwards), Cq. richiardii (Ficalbi) and Uranotaenia unguiculata Edwards, were identifi ed to species on diagnostic hypopygial structures at microscope Leica (Germany). The systematic arrangement of species takes into account the systematic classifi cation used in the reference works of Knight & Stone (1977, 1978), Ward (1992) and Reinert et al. (2006, 2009) [5, 8, 9, 12]. Results and Discussions During the four-year study a total of 4459 adult mosquitoes, belonging to 34 species or species complexes have been collected in the forests, open area, fl oodplains, cattle

16 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond sheds and basements. Aedes vexans was the most abundant species (34.2%), followed by Cx. pipiens s.l. (16.7%), Cx. modestus (6.6%), Da. geniculata (5.8%), An. maculipennis s.l. (5.8%), Cx. pipiens s.l./Cx. torrentium (4.2%), Oc. sticticus (4.1%), Cq. richiardii (2.6%), males of Cx. torrentium (2.4%), Oc. annulipes (2.3%), Oc. cantans (2.0%), Oc. cataphylla (1.8%), Oc. excrucians (1.7%), An. plumbeus (0.7%) and number of all other species amounted to (>2%) (Table 1). Table 1. Recorded mosquito species from 1947 to 2011 in the Republic of Moldova. Authors Species Prendel Tihon Uspensky Sulesco et al 1947-1965 1973-1981 1986-1990 2008-2011 Anopheles claviger (Meigen, 1804) ++ ++ + + An. maculipennis sensu lato Meigen, 1818 ++++ +++ +++ [+++] An. atroparvus Van Thiel, 1927 ++ + - - An. maculipennis s.s. Meigen, 1818 ++++ ? +++ +++ An. messeae Falleroni, 1926 ++++ + + - An. sacharovi Favre, 1903 + - + + An. plumbeus Stephens, 1826 ++ + + + An. hyrcanus (Pallas, 1771) +++ ++ ++ + An. pseudopictus Grassi, 1899* - - - + Aedes cinereus Meigen, 1818 +++ +++ +++ + Ae. geminus Peus, 1970* - - - + Aedimorphus vexans (Meigen, 1830) ++++ +++ ++++ ++++ Dahliana geniculata (Olivier, 1791) +++ +++ +++ +++ Ochlerotatus refi ki (Medschid, 1928) - - (+) - Oc. rusticus (Rossi, 1790) - - (+) - Oc. diantaeus (H.D.K, 1913) + - - (+) Oc. annulipes (Meigen, 1830) - - + ++ Oc. behningi (Martini, 1926) (+) - - + Oc. cantans (Meigen, 1818) + + + ++ Oc. caspius (Pallas, 1771) +++ +++ +++ ++ Oc. cataphylla (Dyar, 1916) ++ - - ++ Oc. communis (De Geer, 1776) ++ ++ ++ + Oc. dorsalis (Meigen, 1830) + + + + Oc. excrucians (Walker, 1856) + - + ++ Oc. fl avescens (Muller, 1764) + - + + Oc. mariae (Sergent & Sergent, 1903) + - (+) - Oc. pulcritarsis (Rondani, 1872) + - - + Oc. punctor (Kirby, 1837) + + + (+)

17 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond Table 1. (continued) Oc. riparius (Dyar and Knab, 1907) - - + + Oc. sticticus (Meigen, 1838) + +++ ++ +++ Culex modestus Ficalbi, 1889 +++ +++ ++ +++ Cx. pipiens s.l. Linnaeus, 1758 ++++ ++++ ++++ ++++ Cx. p. biotype pipiens Linnaeus, 1758 ? ? ? [+++] Cx. p. biotype molestus Forskal, 1775 [+] ? ? [++] Cx. theileri Theobald, 1903 + + - (+) Cx. torrentium Martini, 1925* - - - ++ Cx. territans Walker, 1856 + - +++ ++ Culiseta longiareolata (Macquart, 1838)* - - - + Cs. alaskaensis (Ludlow, 1906) + - + - Cs. alaskaensis indica (Edwards, 1820) + - - - Cs. annulata (Schrank, 1776) ++ ++ + + Coquillettidia buxtoni (Edwards, 1923)* - - - (+) Cq. richiardii (Ficalbi, 1889) +++ ++ + ++ Uranotaenia unguiculata Edwards, 1913* - - - + No. of species 30 19 28 34 Occurrence: ++++ = massive; +++ = abundant; ++ = frequent; + = regularly; (+) = rare; [ ] = not counted in the species lists; ? = uncertain, * = new species records. Species abundance as well was assessed within the larval populations from 57 breeding sites. A total of ~4000 larval specimens were collected and their identifi cation revealed the presence of 17 species. Cx. pipiens s.l. was the most abundant with ~ 52% of all collected larvae, followed by An. maculipennis s.l. (12%), Da. geniculata (11%), Cx. torrentium (8%) and Cx. modestus (8%). Larvae of Ae. vexans, Oc. caspius, Cx. territans and Ur. unguiculata were relatively abundant in the temporary and permanent pools. An. sacharovi, An. plumbeus, An. hyrcanus, Ae. geminus, Cs. longiareolata, Cs. annulata and Oc. dorsalis were less abundant. Only one immature specimen of Cx. theileri was found. The 6 new species records in 6 genera (Anopheles, Aedes, Culex, Culiseta, Coquillettidia and Uranotaenia) were obtained for the Republic of Moldova during our investigations. Anopheles pseudopictus was fi rst collected in Palanca, VIII-17-2008, near the border with Ukraine as 15 ♀♀ on human baits. This species is very simmilar to An. hyrcanus and can be separated by its entirely white tarsomere IV of the hind legs. It has been recorded in Turkey, Iran, Afghanistan, Italy, Danube delta in Romania. Because of its exophilic behaviour An. pseudopictus has never been regarded as a dengerous vector of malaria in the Mediterranean region [4, 1, 13]. Aedes geminus was fi rst collected as fi ve 4th instar larvae in the “Codrii Reserve”, VII-29-2010 from the temporary ground pools along with 17 larvae Cx. pipiens. Larvae were grown up in laboratory till adults. Ae. geminus closely resembles Ae. cinereus and

18 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond can be identifi ed with certainty solely through hypopygial characteristics. The species is recorded with certainty from England, northwestern France, Germany, Poland, Czech Republic and southern Sweden. It has also been identifi ed from the southern and eastern shores of the Baltic Sea [1, 4]. For the fi rst time immature and mature stages of Culex torrentium were recorded in seven localities: Ghidighici VI-29-2008, Chisinau VII-10-2008, “Codrii Reserve” VII- 21-2009, “Padurea Domneasca” Reserve IX-18-2010, Leuseni X-13-2010, Cotul Morii IX-23-2010, Congaz IX-23-2010, using male hypopygial characters. This ornithophilic species is morphologically similar to Cx. pipiens and there was a high degree of association between these taxa in the breeding sites. In northern Europe Ockelbo virus (Alphavirus) has been isolated from Cx. pipiens/Cx. torrentium. In the laboratory the vector competence of Cx. torrentium was much higher than that of Cx. pipiens [1, 4, 14]. Culiseta longiareolata was fi rst collected as two 4th instar larvae in Anenii Noi, IX-08-2008 and Ceadir-Lunga, X-03-2010 as 25 larvae and 5 pupae in the artifi cial containers together with larvae Cx. pipiens. The females of Cs. longiareolata rarely bite humans and appear to be ornithophilic, and are regarded as vectors of blood parasites in birds [1]. Cs. longiareolata is a vector for brucellosis, avian infl uenza and West Nile encephalitis [18]. Today Cs. longiareolata is distributed in Albania, Azores, Botswana, Bulgaria, Canary islands, Croatia, Cyprus, Djibouti, Egypt, southern England, Ethiopia, France as far north as Paris, Greece, Hungary, India, Iran, Iraq, Israel, Italy, Jordan, Lebanon, Lesotho, Madeira, Mauritania, Morocco, Namibia, Pakistan, Portugal, Romania, Russia, Slovakia, Somalia, South Africa, Spain, Sudan, Switzerland, Syria, Tajikistan, Tunisia, Turkey, Ukraine and the lower Volga area as far as the northern slopes of Caucasus as well as in Yemen [4, 1, 7]. Coquillettidia buxtoni was fi rst captured as 1♂ from vegetation in Hincesti, VI-21- 2011. This species has limited distributional range and rarity; the data on the biology of the species are scanty. Cq. buxtoni is distributed in Mediterranean subregion of the Palaearctic. In Europe the species is present in Spain, France, and Italy, and also reported from Romania and Ukraine [1, 4]. Uranotaenia unguiculata was fi rst sampled as 1♀, 1♂ in Hincesti, IX-23-2010, from the coastal vegetation of the lake. Subsequently 4♀ and 40 larvae Ur. unguiculata were collected from Leuseni X-13-2010, Iabloana IX-18-2010, Chisinau IX-29- 2010, Cotul Morii IX-23-2010, Congaz IX-23-2010 and Danceni VII-07-2011. Ur. unguiculata is a frequent species throughout the Mediterranean region. In Europe, its distribution range stretches as far north as Germany [7]. In Eastern Europe the species can be found in the southern Ukraine and the Volga delta with further occurrence in middle and southwest Asia to Iran and Pakistan [1, 4].

Conclusions 1. Altogether 40 mosquito species records: eight species of Anophelinae and thirty- two species of Culicinae in eight genera: Aedes, Aedimorphus, Dahliana, Ochlerotatus, Culex, Culiseta, Coquillettidia and Uranotaenia have been obtained between 1947 and 2011 in the Republic of Moldova.

19 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond 2. During our investigations 34 mosquito species have been identifi ed in Moldova from 2008 to 2011. Ae. vexans and Cx. pipiens s.l. are the massive species; Da. geniculata, Oc. sticticus and Cx. modestus are the abundant species; An. maculipennis s. l., Oc. annulipes, Oc. cantans, Oc. caspius, Oc. cataphylla, Oc. excrucians, Cx. territans and Cq. richiardii - frequent species; Anopheles claviger, An. hyrcanus, An. sacharovi, An. plumbeus, An. pseudopictus, Aedes cinereus, Ae. geminus, Oc. behningi, Oc. communis, Oc. dorsalis, Oc. fl avescens, Oc. pulcritarsis, Oc. riparius, Cx. torrentium, Cs. longiareolata, Cs. annulata and U. unguiculata - regularly species; Oc. diantaeus, Oc. punctor, Cx. theileri and Cq. buxtoni - rare species. 3. Species An. messeae, An. hyrcanus and Ae. cinereus were massive or abundant in the past and An. claviger, Oc. communis and Cs. annulata were frequent for our region. Recent faunal and ecological surveys revealed the reduction in their distribution and abundance due to mosquito control in the past and anthropogenic pressure. 4. For the fi rst time 6 new species records in 6 genera (Anopheles, Aedes, Culex, Culiseta, Coquillettidia and Uranotaenia) were obtained for the Republic of Moldova during our investigations: Anopheles pseudopictus, Aedes geminus, Culex torrentium, Culiseta longiareolata, Coquillettidia buxtoni and Uranotaenia unguiculata. Acknowledgments. We are very grateful to Uspenski A. and Prof. Uspenskaia I. for providing useful data on mosquitoes for the period from 1986 to 1990. References

1. Becker, N., et. al. Mosquitoes and their control. New York, 2010, 608 p. 2. Cranston P. et al. Key to the adults, male hypopygia, fourth-instar larvae and pupae of the British mosquitoes (Culicidae). Ambleside, 1987, 149 p. 3. Gutsevich A. V. & Dubitskiy A. M. New species of mosquitoes in the fauna of the USSR. // Mosquito Systematics, Vol. 19 (1), 1987, p. 1-92. 4. http://www.faunaeur.org/ 5. Knight, K.L. & Stone, A. A Catalog of the Mosquitoes of the World (Diptera: Culicidae). 2nd ed. Thomas Say Foundation 6, 1977, 611 pp. 6. Marquardt, W., et al. Biology of disease vectors. California, 2005. 785 p. 7. Norbert Becker& Daniel Hoffman. First record of Culiseta longiareolata (Macquart) for Germany.// European Mosquito Bulletin 29, 2011, p. 143-150. 8. Reinert, J.F., Harbach, R.E. & Kitching, I.J. Phylogeny and classifi cation of Finlaya and allied taxa (Diptera: Culicidae: Aedini) based on morphological data from all life stages. // Zoological Journal of the Linnean Society, 148, 2006, p. 1-101. 9. Reinert, J.F., Harbach, R.E. & Kitching, I.J. Phylogeny and classifi cation of tribe Aedini (Diptera: Culicidae). // Zoological Journal of the Linnean Society 157, 2009, p. 700–794. 10. Silver, J. Mosquito ecology. New York, 2008, p. 1469. 11. Stegnii & Kabanova. Cytoecological Study of indigenous populations of the malaria mosquito in the territory of the USSR. // Mosquito Systematics. Vol. 10 (1), 1978, p. 1-12. 12. Ward, R.A. Third Supplement to “A Catalog of the Mosquitoes of the World” (Diptera: Culicidae).// Mosquito Systematics 24, 1992, p. 177-230. 13. WHO. Epidemiological surveillance of malaria in countries of central and eastern Europe and selected newly independent states. 2002, p. 1-20. 14. Zgomba M, Petric D. Risk assessment and management of mosquito-born diseases

20 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond in the European Region. Proceedings of the Sixth International Conference on Urban Pests. Hungary 2008, p. 29-39. 15. Виноградова Е. Комары комплекса Culex pipiens в России. Санкт-Петербург, 1997 г., 307 с. 16. Гуцевич А.В. и др. Фауна СССР. Насекомые двукрылые. Том III, вып. 4., 1970, с. 384. 17. Маркович и др. Опыт применения ДДТ в борьбе с малярией в Молдавской ССР. // Мед. паразитология и паразитарные болезни. Т. XVIII, вып. 1, с 20-43. 18. Маслов А.В. Кровососущие комары подтрибы Culisetina (Diptera, Culicidae) мировой фауны. Определители по фауне. Л. 1967. 94 c. 19. Прендель А. Р. Кровососущие комары Молдавской РСР и Измаильской области УРСР и их экология. Научная сессия, посвященная 30-летию великой социалистической революции. Тезисы докладов. Одесса, 1947, с. 79-80. 20. Прендель А. Р. Подвиды Anopheles maculipennis Молдавской ССР. // Мед. паразитол. и паразитарные болезни, 1950, Т. 18, вып. 5. с. 12-15. 21. Прендель А. Р. Сравнительно-фаунистический очерк кровососущих комаров Молдавии и смежных областей.// Проблемы паразитологии, 1956, Тр. 2-ой научн. конф. паразитологов УССР, c. 252-254. 22. Прендель А. Р., Коренчевская Г. А. Комары Молдавской ССР. Межвуз. науч. конфер. по пробл. краевой паразитологии. Тезисы докладов. Одесса, 30 ноября - 4 декабря 1962, с. 42-43. 23. Прендель А., Корнечевская, Г., Моторный, И. Материалы по фауне кровососущих комаров Молдавской ССР и пограничных районов Украины. Работы по паразитофауне юго-запада СССР. Кишинев, 1965, c. 111-113. 24. Сатов. Опыт проведения зимней кампании по малярии в селе Троицком (Приднестровье). // Профилактическая медицина, X (12), 1925, c. 40-44. 25. Сергеева З. Д. Дневки малярийного комара Anopheles в Молдавии. // Уч. зап., 1953, Т. 8, с. 215-236. 26. Сергеева З. Д. Ооцистный и спорозоитный индекс малярийных комаров Anopheles maculipennis города Кишинева. // Уч. зап., 1953, Т. 8, с. 205-214. 27. Синельщиков В. Фаунистические комплексы малярийных комаров ландшафтно – географических районов Молдавии и их эпидемиологическое значение.// Паразиты животных и растений. Кишинев, 1973, с 230 – 238. 28. Тихон Е. И. Кровососущие комары. // Природа заповедника Кодры. Кишинев, 1984. с. 148-151. 29. Тихон Е. И. О фауне кровососущих комаров Молдавии. // Известия АНМ ССР, No. 4. 1981, с. 73-75. 30. Успенский А. И. и др. Изучение кровососущих комаров на территории Прут- Днестровского междуречья. Отчет Института Зоологии АНМ. 1990 г. с 1-3.

21 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond ANDROSTERILITATEA CITOPLASMATICĂ LA DIFERITE PLANTE DE CULTURĂ

Duca Maria1, Port Angela1, Zgardan Dan2

1Universitatea Academiei de Ştiinţe a Moldovei 2Universitatea Tehnică a Moldovei Rezumat Androsterilitatea este un fenomen răspândit în natură, cu largi aplicaţii în agricultură şi posibilităţi de studii fundamentale în diverse domenii ale biologiei. Sunt caracterizate particularităţile moleculare ale manifestării ASC la diferite plante de cultură. Este prezentată analiza bioinformatică comparativă a genelor şi proteinelor asociate cu androsterilitatea citoplasmatică. Cuvinte-cheie: Androsterilitate citoplasmatică – gene mitocondriale - proteine – recombinări - incompatibilitate nucleu-citoplasmă. Depus la redacţie 05 aprilie 2012 ------Adresa pentru corespondenţă: Port Angela, Universitatea Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei 3/2, MD2028, Chişinău, R. Moldova, [email protected], tel. (+373 22) 73-74-31

Primul caz de androsterilitate citoplasmatică a fost descris de C. Correns, care a descoperit în anul 1904 plante de cimbru (Satureja hortensis L.) cu polen neviabil. În urma polenizării plantelor androsterile cu polen de la plante fertile au fost obţinute forme androsterile până în generaţia F6, demonstrând astfel că sterilitatea masculină se moşteneşte pe linie maternă [13]. Ulterior, acest fenomen a fost descoperit şi descris la o serie de plante din clasa mono- şi dicotiledonatelor, anuale şi perene, alo- şi autogame. J. Edwardson a remarcat cazuri de androsterilitate necromozomală la 153 specii, ce fac parte din 51 genuri şi 22 familii, clasifi cându-le în funcţie de originea lor în felul următor [13]:  sterilitate apărută în rezultatul încrucişărilor dintre plante cu genom şi citoplasmă incompatibilă;  sterilitate care se manifestă spontan la hibrizii intraspecifi ci;  sterilitate determinată de mutaţii citoplasmatice. Androsterilitatea a apărut în condiţii naturale diferite, fi ind observată în populaţii sau la descendenţii obţinuţi spontan în urma hibridărilor intraspecifi ce, interspecifi ce şi intergenerice precum şi în urma mutagenezei ca rezultat al reorganizării genelor citoplasmatice sau nucleare [19]. Pornind de la multitudinea surselor şi diversitatea fi logenetică, feno- şi genotipică, au fost întreprinse mai multe încercări de a clasifi ca tipurile cunoscute de androsterilitate. În funcţie de factorii care determină expresia acestui fenomen se disting [77]:  androsterilitate genică sau nucleară, cauzată de gene nucleare în stare recesivă msms (msms − male sterile) care se transmit prin ereditate mendelian;  androsterilitate citoplasmatică, determinată de gene citoplasmatice şi gene nucleare restauratoare de fertilitate Rf ;

22 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond  androsterilitate modifi caţională sau indusă, determinată de factori abiotici şi biotici ai mediului, indusă prin mutageneză sau prin aplicarea exogenă a giberelinelor;  androsterilitate cromozomală, cauzată de diferite tipuri de aberaţii cromozomale apărute în meioză ca o consecinţă a hibridărilor îndepărtate. Fiecare tip de androsterilitate are o importanţă teoretică deosebită. Astfel, studierea androsterilităţii citoplasmatice permite elucidarea mecanismelor de interacţiune a genomului nuclear cu plasmonul, studierea androsterilităţii genice pune în evidenţă mecanismele de acţiune a genelor nucleare, iar în cadrul androsterilităţii modifi caţionale se examinează acţiunea diferiţilor factori asupra procesului de microsporogeneză. Pe lângă această, fenomenul de androsterilitate este folosit pe larg la crearea de hibrizi pentru producţie, fără a se efectua castrarea manuală a fl orilor, determinând o creştere a efi cienţei economice. Actualmente, se apelează din ce in ce mai des la posibilitatea creării genotipurilor androsterile prin utilizarea tehnicilor moderne de genetică moleculară. Astfel, a fost obţinut un nou tip de ASC la Nicotiana tabacum L. prin hibridizarea somatică a protoplastelor [76]. Se efectuează selectarea formelor ASC prin metoda androgenezei spontane [23]. La plantele de tutun transgenic au fost obţinuţi mutanţi androsterili prin introducerea în genom a unor gene ce codifi că ribonucleaze, restaurarea fertilităţii fi ind determinată, în acest caz, de prezenţa la liniile restauratoare a unui inhibitor al ribonucleazelor [42]. Astfel, introducerea genei rolC de la Agrobacterium rhizogenes în formele androfertile de tutun cauzează androsterilitatea acestora [54]. Tipuri de androsterilitate citoplasmatică ASC poate fi întâlnită atât la plantele monoice, cât şi dioice din clasa mono- şi dicotiledonate, anuale şi perene, cu mod diferit de reproducere (plante alo- şi autogame). Varietatea mare de tipuri de ASC, precum şi clasifi carea diferită a acestui fenomen, implică necesitatea cunoaşterii surselor, formelor de ASC, modalitatea de transmitere a acestora şi a genelor implicate în disfuncţia mitocondrială, soldată cu întreruperea procesului de microsporogeneză, rezultând androsterilitatea plantelor. În funcţie de originea genomului citoplasmatic şi nuclear care interacţionează, pot exista trei tipuri de androsterilitate citoplasmatică [29]:  autoplasmică – apare când genomul citoplasmatic şi cel nuclear fac parte dintr-o populaţie genetică;  homoplasmică – apare când genomul citoplasmatic şi cel nuclear fac parte din populaţie genetice diferite din cadrul aceleaşi specii;  aloplasmică – apare la interacţiunea interacţiunea genomului citoplasmatic cu cel nuclear care fac parte din specii diferite. Primele două tipuri de androsterilitate reprezintă o consecinţă fi rească a proceselor evolutive în natură, de exemplu, cazul ginodioeciei − coexistenţa indivizilor hermafrodiţi şi femeli (androsterili), întâlnită frecvent la angiosperme. Natura interacţiunii dintre plasmagene şi genele nucleare, inevitabilă în restaurarea fertilităţii, poate fi explicată în contextul teoriei confl ictului genomic [66]. În numeroase populaţii cu ginodioecie indivizii femeli produc cu mult mai multe seminţe viabile decât indivizii hermafrodiţi. Acest avantaj al fertilităţii feminine stă la baza evoluţiei modelului de ginodioecie. El poate fi cauzat de:

23 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond  efectele sexului matern, care măresc funcţionalitatea sexului femel sau viabilitatea indivizilor androsterili;  efectele inbreeding-lui, indivizii femeli nu se pot autopoleniza şi produc mai multe seminţe viabile decât indivizii hermafrodiţii. Acest tip de androsterilitate este cunoscut atât la speciile de plante din fl ora spontană, cât şi la plantele de cultură. Androsterilitatea aloplasmică se obţine frecvent din încrucişările interspecifi ce sau din încrucişările genurilor apropiate. În 1988, Kaul defi neşte aloplasmia ca fenomen în care celulele unui organism conţin citoplasma unei specii şi nucleul altei specii. Autorul a semnalat 175 cazuri de aloplasmie asociate cu ASC [29]. Se consideră, că sterilitatea masculină aloplasmică este condiţionată de disfuncţii în activitatea mitocondriilor, determinate de coordonarea inefi cientă dintre genomurile citoplasmatic şi nuclear la nivelul transcripţilor (expresia genelor mitocondriale) sau asamblarea produselor de translaţie în complexul lanţului respirator. Expresia fenotipică a adrosterilitaţii determinată de interacţiunea dintre citoplasmă şi nucleul unei specii donatoare variază destul de larg, fi ind asociată uneori şi cu conversii homeotice ale staminelor în alte organe fl orale - structuri carpeloide sau petaloide [5].

Diversitatea moleculară a androsterilităţii citoplasmatice Androsterilitatea citoplasmatică se manifestă în prezenţa genelor nucleare de restaurare a fertilităţii în stare recesivă − rfrf şi se moşteneşte nonmendelian. Restaurarea fertilităţii polenului în generaţia F1 este asigurată de genele Rf atât în stare homozigotă dominantă, cât şi heterozigotă Rfrf [53]. Studiul androsterilităţii citoplasmatice prin diverse metode de analiză moleculară (cartare fi zică comparativă, restricţie enzimatică, translaţie in vitro, secvenţiere etc.) la diferite specii, precum ASC-T la porumb [53], sorg [3], petunie [69], rapiţă [60], orez [27], ridiche [40], fl oarea-soarelui [31] au demonstrat că acest fenomen apare ca urmare a rearanjamentelor la nivelul genomului mitocondrial, în urma cărora rezultă noi cadre de citire orf-uri (orf − open reading frame) himerice mitocondriale (fi g. 1). Caracteristica moleculară a regiunilor himere asociate cu ASC variază chiar şi în cadrul unei specii. Mutaţiile mitocondriale sunt depistate în special în regiunea din amonte sau aval a genelor care codifi că componenţii complexului ATP-azic. Întrucît, în majoritatea cazurilor androsterilitatea este rezultatul expresiei unor noi cadre de citire şi nu al întreruperii genelor mitocondriale de bază, fenotipul ASC poate fi considerat mutant cu o nouă funcţie (gain-of-function mutants). Această particularitate distinge formele ASC de mutanţii mitocondriali obţinuţi prin silenţierea unei gene (loss-of- function) care în majoritatea cazurilor prezintă defi cienţe de creştere vegetativă. Afectarea stării fi ziologice a mitocondriilor cauzată de prezenţa noilor orf-uri la liniile materne se manifestă în dezvoltarea staminelor şi formării polenului în perioada premeiotică, meiotică sau postmeiotică, rezultând tipul ASC de tip gametofi t sau sporofi t. S-a constatat că în majoritatea sistemelor ASC, inclusiv ale liniilor comerciale formarea polenului este perturbată în meioză şi postmeioză. ASC la porumb (Zea mays) poate fi clasifi cată în trei grupe: ASC tip -T, -C şi -S [67].

24 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond

Fig. 1. Genele himere asociate cu ASC la diferite specii de plante [55]. Orf-urile se notează după numărul de codoni, cu excepţia unor denumiri convenţionale. Liniile paralele punctate indică similarităţile dintre secvenţe. Direcţia transcripţiei (5- 3) este indicată în partea de sus a fi gurii, cu excepţia elementului cox1 în cadrul zonei himerice R la citoplasma de porumb de tip-S. Prima formă de porumb androsteril folosită în tehnologia porumbului hibrid, a fost tipul-T (Texas) identifi cat de P. Mangelsdorf şi V. Edwardson în anii 1951-1953 la soiul de porumb Mexican june [13]. Liniile sterile de porumb se deosebeau esenţial după structura ADNmt, polimorfi smul fragmentelor de restricţie, structura ARNmt, produsele mitocondriale de translaţie [45]. Însă în scurt timp în SUA, s-a renunţat la

25 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond folosirea tipului Texas, datorită atacului masiv de Helminthosporium maydis observat la hibrizii produşi pe baza citoplasmei tip-T. În afară de acestea, porumbul cu ASC-T este sensibil şi la acţiunea unui alt patogen fungic Phyllosticta maydis. Corelaţia pozitivă între androsterilitatea citoplasmatică tip-T şi sensibilitatea la atacul fungic a fost determinată şi de faptul că materialul utilizat pentru producerea hibrizilor respectivi prezenta o înaltă uniformitate genetică. Plantele cu ASC-T posedă o genă mitocondrială denumită T-urf13, care codifi că o proteină de 13 kD ce determină formarea unor pori în membrana internă a mitocondriei [9; 67]. Prin studii de expresie a genei urf13 în E. coli a fost relevat că polipeptidul urf13 este localizat în membrana citoplasmatică a bacteriei [9], ceea ce este analog cu prezenţa acestuia în membrana internă a mitocondriilor celulelor cu citoplasma T. Interacţiunea toxinei BmT cu urf13 se soldează cu permeabilizarea membranei citoplasmatice a bacteriei. Acelaşi efect este observat şi la porumbul cu ASC-T [22]. Astfel, în prezenţa toxinei respective, proteina urfl 3 formează pori membranari. În acelaşi context, gena urf13 determină sensibilitate la toxine în mitocondriile drojdiilor [16], tutunului transgenic [63], precum şi în mitocondriile insectelor. Expresia genei urf13 în celulele bacteriene a relevat un grad înalt de toxicitate a proteinei urf13 pentru acestea, precum şi pentru celulele insectelor [33]. Polipeptidul urf13 penetrează membrana mitocondrială internă de trei ori, iar capătul său C-terminal este orientat spre matricea mitocondrială [32]. Această proteină poate exista în membrana mitocondriei sub formă monomeră, dimeră sau trimeră. Gena urf13 este localizată în amonte de regiunea conservată orf221 cu care se cotranscrie [52]. Orf221 codifi că o proteină transmembranară din subunitatea Fo a ATP-sintetazei. Analiza complexului ATP-sintetazic la arabidopsis a relevat prezenţa unei proteine similare cu orf221, având funcţii asemănătoare celor realizate de subunitatea b a ATP-azei la diverse organisme. Astfel, omologul acestui cadru de citire deschis este relevat ca fi ind gena atp4 [20]. Constatarea că urf13 este cauza avortării polenului este confi rmată de faptul, că în genomul plantelor cu fertilitatea restaurată se detectează o inserţie de 5 kb în urf13, ceea ce cauzează apariţia unui stop codon prematur, rezultînd un polipeptid doar de 74 aminoacizi, nefuncţional [53]. Restaurarea fertilităţii în plantele cu ASC-T este controlată de două gene restauratoare de fertilitate Rf1 şi Rf2 în stare dominantă. Analiza cantitativă a produsilor de expresie a relevat că gena Rf1 afectează în mod direct expresia genei urf13, micşorând abundenţa proteinei urf13 cu circa 80% în timp ce gena Rf2 – nu afectează expresia acestei gene [9; 38]. ASC tip-C la plantele de porumb este asociat cu sinteza unui polipeptid solubil de 17,5 kD, spre deosebire de polipeptidul transmembranar solubil de 15,5 kD, caracteristic mitocondriilor speciilor fertile [45]. A fost determinat că în plantele cu ASC-C genele mitocondriale atp9, atp6 şi coxII sunt afectate de mutaţii, rezultat al rearanjamentelor intergenice între ADN-ul mitocondrial şi cloroplastic [38]. Restaurarea fertilităţii polenului la acest tip de ASC este determinată de acţiunea unei singure gene nucleare dominante Rf4 [49]. ASC tip-S este asociată cu prezenţa a două gene noi: orf355 şi orf77 [70]. Orf77 este o genă himeră cu secvenţe codifi catoare similare genei atp9 şi determină sinteza unui

26 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond polipeptid de 17 aminoacizi (orf17). Polipeptidul orf17 conţine resturile C-terminale similare cu cele ale proteinei ATP9 [15]. Originea genei orf355 nu este cunoscută şi nici produsul proteic nu a fost identifi cat. Genomul mitocondrial în aceste plante se caracterizează prin prezenţa unor plasmide liniare de ADN notate S1 şi S2 [50]. Plasmida S1 are o lungime de circa 6397 pb, iar

S2 – 25453 pb [48]. Relaţia dintre prezenţa plasmidelor S1 şi S2 şi sterilitatea polenului în plantele ASC-S nu este pe deplin elucidată. Mitocondriile plantelor cu fertilitate restaurată prin acţiunea genei Rf3 păstrează plasmidele S1 şi S2. Spre deosebire de ASC-T şi ASC-C, la plantele cu ASC-S este posibilă revenirea spontană a fertilităţii. În astfel de plante, nu se detectează plasmide libere S1 şi S2 [67 ; 70]. ASC la petunie (Petunia) se manifestă ca urmare a rearanjărilor la nivelul locusului atp9 ce cauzează apariţia genei himere pcf (petunia CMS-associated fused) cu 354 de codoni. Orf pcf este generat prin fuziunea regiunii 5’-noncodante şi regiunii amino- terminale ale genei atp9, cu fragmentul de ADN ce codifi că gena coxII şi un cadru de citire neidentifi cat urfS [69]. Locusul conţine copiile normale ale genelor nad3 şi rps12, precum şi nouă codoni proveniţi de la o genă necunoscută, orf143, depistată şi la liniile fertile de petunie [18]. Prin deleţia acestui locus se asigură restaurarea fertilităţii, determinată de acţiunea unei singure gene nucleare dominante Rf. Astfel, la liniile cu fertilitate restaurată, transcripţia genei pcf este fi nisată prematur [69], micşorându-se esenţial conţinutul transcriptului. Proteina de 45 kD codifi cată de orf pcf, este procesată până la o proteină de 19,5 kD, ce prezintă o mobilitate echivalentă cu o polipeptidă de 25 kD în gel de acrilamidă [46]. Proteina lipseşte complet la liniile fertile, iar cantitatea acesteia este redusă substanţial la liniile cu fertilitate restaurată. ASC la ridiche (Raphanus sativus) este determinată de apariţia unor noi cadre de citire orf138 şi orf125 care conţin 375 nucleotide [26]. La unele varietăţi japoneze de ridiche a fost identifi cat un tip de androsterilitate ASC-ogu ce se caracterizează prin deosebiri semnifi cative ale transcripţilor genelor mitocondriale atp6, atpA şi coxII. Un cadru nou de citire cu 105 codoni − orf105, a fost identifi cat la capătul 5’ al genei atp6, fi ind cotranscris împreună cu această din urmă. O altă secvenţa de ADN rearanjată, cu o lungime de 120 pb a fost atestată la capătul 5’ al regiunii codante a genei coxI [41]. La ridichea Kosena (Raphanus sativus cv. Kosena) a fost identifi cată o regiune similară cu orf138/atp8 din varză, cu excepţia unei deleţii de 39 de nucleotide, fapt care generează un nou orf125. La liniile cu fertilitatea restaurată nu se constată prezenţa transcriptului şi nici a proteinei orf125 [26]. ASC la genul Brassica este mult mai variată în comparaţie cu alte specii de plante. Au fost identifi cate mai multe tipuri − ASC-ogyra, ASC-nap, ASC-mur, ASC-pol, ASC- tour, ASC-nig şi ASC-ana [19], care în majoritatea cazurilor rezultă din hibridizarea interspecifi că şi incompatibilitatea nucleo-citoplasmică. La Brassica ogyra a fost relevată existenţa unui cadru de citire orf133 situat în amonte de gena atp8 [4]. Acesta codifi că un polipeptid de 19 kDa care nu este transcris în prezenţa genei Rfo. La liniile cu fertilitatea restaurată se constată şi lipsa proteinei de 19 kD – orf138, prezentă la liniile sterile [17].

27 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond La Brassica napus secvenţierea genei mitondriale asociate cu androsterilitatea citoplasmatică relevă prezenţa unui nou cadru de lectură din 222 de codoni (orf222), situat după gena atp6 şi în aval de gena nad5 şi orf139 [6]. Studiul genei orf263 de la Brassica tournefortii, atestă faptul că aceasta, este formată din aproximativ 90 de codoni similari exonului genei nad5, urmată de 45 de codoni asemănători genei atp6. Tot în acest caz a fost observată prezenţa proteinei de 32 kDa la liniile sterile, însă asocierea acesteia cu ASC nu este încă pe deplin confi rmată [35]. Studiile realizate pe hibrizii sterili de Brassica napus/Brassica ogura au relevat prezenţa unui fragment de 2,5 kb NcoI de ADN-ul mitocondrial al ridichii cu ASC-ogu, asociat cu apariţia ASC-ogu în B. napus. Cu toate acestea, fragmentul de 2,5 kb NcoI nu este lincat cu gena apt6 sau cu gena atpA [67]. ADNmt la liniile sterile cu ASC-pol a fost studiat prin analiza de restricţie [68]. Astfel, la aceste linii rearanjamentele ADN din apropierea genei atp6 generează un cadru de citire de 224 de codoni − orf224. Cotranscrierea orf224 împreună cu atp6 generează un transcript bicistronic. Genele restauratoare de fertilitate, determină deleţia acestui transcript bicistronic, formând un transcript monocistronic [59]. Această genă himeră orf224 include primii 58 de codoni ai genei atp8, 13 codoni ai genei rps3 şi unele secvenţe neidentifi cate. Prezenţa alelei Rfp sporeşte cantitatea transcriptului monomeric al genei atp6, implicată în manifestarea ASC [59]. Este sugestiv gradul înalt de similaritate între ADNmt nap şi pol. Astfel, în citoplasma sterilă tip-nap, s-a identifi cat o genă himeră orf222, care nu este cotranscrisă cu atp6. În schimb, orf222 este cotranscrisă cu exonul c al nad5 şi cu gena orf139. Identitatea orf139 nu este cunoscută, deşi prezenţa ei se atestă la un număr relativ mare de specii. Genele orf222 şi orf224 prezintă o omologie de 75%. Transcriptul orf222/nad5c/orf139 este afectat de prezenţa alelei Rfn [6]. ASC la orez (Oryza sativa) a fost raportată, pentru prima dată, la specia sălbatică de orez chinezesc Oryza rufi pogon Griff. Se cunosc mai multe tipuri de ASC la orez: ASC-CW, ASC-Bo, ASC-Ld, ASC-WA şi ASC-HL [39]. Cea mai utilizată citoplasmă androsterilă la orez este citoplasma tip-Bo. Genomul mitocondrial cu citoplasma Bo conţine două copii ale genei atp6. În avalul celei de-a doua copie a genei atp6 (B-atp6) se identifi că orf39 asociat cu ASC. ASC-Bo este asociată cu adiţia unei gene himere urf-rmc plasată la capătul 5’ al regiunii noncodante a genei atp6 [28]. Transcrierea acestei gene, împreună cu gena atp6, generează un transcript de 181 aminoacizi codifi caţi de atp6, precum şi un produs de 9 aminoacizi ai unei regiunii necunoscute. Restaurarea fertilităţii se realizează de gena Rf1, localizată în cromozomul 10 [57]. De asemenea, s-a relevat prezenţa unei gene himere orf79, similară cu capătul N-terminal al genei coxI. Un număr mare de aminoacizi din primii 28 ai orf79 sunt identici cu cox1 [47]. Prezintă interes similaritatea de 80% dintre orf79 şi un cadru de citire neidentifi cat la sorg cu citoplasma A3 [62]. Deci, la orezul cu citoplasma sterilă tip-Bo II, androsterilitatea este asociată cu prezenţa unei copii anormale a genei apt6, care produce un transcript ARNm aberant cu un cadru de citire adiţional notat orf79 [2]. S-a studiat rolul orf79 în manifestarea fenotipică a ASC prin mai multe modalităţi [65]. În primul rand, s-a identifi cat citotoxicitatea proteinei orf79 în E.coli. În majoritatea cazurilor, expresia genei a fost letală pentru bacterie. Mai mult ca atât, introducerea

28 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond genei orf79 în liniile fertile de orez, utilizând promotorul 35S specifi c virusului mozaicului tutunului, a generat la plantele modifi cate genetic o semi-androsterilitate. Acest fapt se datorează prezenţei transgenei doar în unele grăuncioare cu polen după realizarea meiozei. În ceea ce priveşte celelalte tipuri de ASC la orez, restaurarea fertilităţii la acestea se realizează de către genele: Rf2 pentru ASC-Ld, localizată în cromozomul 2; Rf3 şi Rf4 pentru ASC-WA, amplasate în cromozomul 1 şi 10 respectiv; Rf5 şi Rf6 pentru ASC-HL localizată în cromozomul 10; Rfcw pentru ASC-CW şi Rf-D1 pentru ASC-D1 [72]. ASC la fasole (Phaseolus vulgaris) este asociată cu prezenţa unui nou cadru de citire de 297 pb numit pvs (phaseolus vulgaris sterility). Regiunea pvs conţine două orf-uri, orf239 şi orf98 [1].

Restaurarea fertilităţii este determinată de genele nucleare Fr şi Fr2. Fr2 spre deosebire de gena Fr, afectează profi lul transcriptului ASC [7]. ASC la grâu (Triticum aestivum). La formele sterile regiunea 5’ ce fl anchează gena coxI prezintă un cadru de citire himeric deschis – orf256, care codifi că un polipeptid de 256 aminoacizi de 7 kDa. Aminoacizii N-terminali codifi caţi de orf256 şi gena coxI sunt similari [21]. Secvenţa codifi catoare a genei coxI diferă la liniile fertile/sterile doar prin codonul STOP TAA la liniile fertile şi TAG la liniile sterile. Secvenţa unică asociată cu ASC este fl ancată la capătul 3’ şi începe de la G al codonului STOP a genei coxI. ASC la sorg (Sorghum bicolor) apare în urma rearanjamentelor la nivelul genei mitocondriale coxI şi al ADN-ului plastidic [8]. Astfel, regiunea codantă a genei coxI la plantele sterile este extinsă la capătul 3’ cu 303 nucleotide şi determină sinteza a 101 de aminoacizi suplimentari la capătul C-terminal al proteinei codifi cate. Mai mult ca atât, majoritatea liniilor sterile de sorg se caracterizează printr-o deleţie în ADN-ul cloroplastidian [8]. Această deleţie este situată la mijlocul genei rpoC2 ce codifi că subunitatea β a ARN-polimerazei. Mecanismul apariţiei deleţiei încă nu este elucidat şi înţeles pe deplin. Gena asociată cu ASC − orf107 conţine 23 din 31 de „resturi” identice cu gena atp9, urmată apoi de un segment, la care 28 din 51 de codoni codifi că aminoacizi asemănători cu gena orf79 de la orez, însă produsul de expresie a acestei gene nu este cunoscut [51]. Transcripţia acestui orf107 diferă la liniile cu gena restauratoare de fertilitate Rf3 de liniile sterile. ASC la bob (Vicia faba) corelează cu prezenţa unor particule citoplasmatice cu diametrul de circa 70 nm, spre deosebire de alte plante androsterile [14]. Particulele conţin o moleculă dublu catenară de ARN de 16,7 kb, capabilă de a codifi ca o replicază dependentă de ARN [37]. Cu toate acestea, particulele nu sunt localizate în mitocondrii şi originea lor este necunoscută. Restaurarea fertilităţii este asociată cu dispariţia acestor particulelor citoplasmatice. ASC la sfecla-de-zahăr (Beta vulgaris) este provocată de forme diferite ale ADNmt şi de variaţia numărului şi tipurilor de plasmide circulare, supraspiralate de ADN. Genele mitocondriale coxII şiatpA din liniile fertile şi liniile sterile prezintă deosebiri în produsele de transcripţie [56]. La una din ele se atestă lipsa a două polipeptide mitocondriale cu masa moleculară de 21 kDa şi 32 kDa în genomul plantelor cu ASC. Astfel, la majoritatea sistemele ASC caracterizate, se constată mutaţii în regiunea codifi catoare a genelor mitocondriale pentru subunităţile ATP-sintetazei, indicând

29 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond asupra faptului, că dereglările în activitatea ATP-sintetazei determină ASC la numeroase plante de cultură [19]. ASC la fl oarea-soarelui (Helianthus annuus L.). Prima sursă de ASC a fost descoperită de Leclercq în 1969 [36] în urma încrucişării interspecifi ce dintre Helianthus petiolaris şi H. annuus. Datorită folosirii aproape exclusive a acestei surse de androsterilitate pentru obţinerea de seminţe hibride, toţi hibrizii din cultură sunt strâns înrudiţi în baza citoplasmei. Eforturile în domeniul ameliorării vizează în special creşterea variabilităţi genetice a hibrizilor de fl oarea-soarelui, prin dezvoltarea de noi sisteme ASC. Se cunosc cel puţin 62 de surse noi de ASC la fl oarea-soarelui. Multe din ele sunt derivate din încrucişări interspecifi ce, altele au apărut spontan în populaţiile sălbatice de fl oarea-soarelui sau au fost obţinute prin mutageneză.

Analiza citoplasmei PET1 la fl oarea-soarelui a relevat, că liniile androsterile se deosebesc de analogii androfertili printr-o inversie de 11kb şi o inserţie de 5 kb, fi g. 2. Datorită inversiei, orf 873 este translocat din poziţia sa în faţa genei cob, iar în poziţia orf 708 are loc inserţia unde se creează un nou cadru de citire cu 522 de nucleotide - orfH522 [58; 31]. Primii 19 aminoacizi codifi caţi de această genă sunt identici cu gena atp8 şi prezintă o proteină de 15-16 kDa [43].

Fig. 2. Organizarea ADN-lui mitocondrial fl ancat de genele la liniile fertile şi sterile Boxele cu săgeţi marchează orientarea secvenţelor invers repetitive 261 pb [34]. S-a constatat că regiunea rearanjată a ADN mitocondrial este fl ancată de repetiţii inverse de 261pb şi prezintă omologie cu unele secvenţe din ADN nuclear sau mitocondrial [31] (fi g. 3). Prezenţa a 57 de nucleotide de la orfH708 în aval de gena atpA, ca parte a orfH522 în liniile androstrile şi a 223 pb din secvenţa codifi catoare a regiunii 3’ orfH708 de o parte şi de alta a inserţiei de 5 kb demonstrează faptul că inserţia a avut loc în orfH708 după inversia acestei regiuni. Datorită fenomenului de recombinare, cea mai mare parte a orfH708 a fost deletată sau translocată în altă regiune a genomului mitocondrial [71].

30 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond

Fig. 3. Organizarea unei regiuni din ADN mitocondrial situată între atpA şi cob la liniile androsterile de H. annuus L. (BASO-ASC) [25]

Primele cercetări privind activitatea funcţională a acestor două orf-uri: H708 şi H873 din regiunea asociată cu ASC, au fost efectuate de Kohler în 1991 [24;31]. Astfel, investigarea a 28 linii sterile şi linii ferile n-a constatat prezenţa transcripţilor în ARN- ul extras din plantulele etiolate Spre deosebire de datele obţinute la plantule etiolate, analizele efectuate de noi la nivelul transcripţilor din infl orescenţă în fazele R1 şi R2 ale dezvoltării reproductive au pus în evidenţă expresia orf 873 atât la liniile fertile cât şi sterile [11]. Spre deosebire de proteinele asociate cu androsterilitatea, unele plante, polipeptidul de 16 kD codifi cat de orfH522 a fost detectat atât în ţesuturile vegetative, cât şi în cele generative, rezultate care demonstrează modul constitutiv şi nu tisular specifi c de expresie a genei respective [12]. Totuşi în fl orile de fl oarea-soarelui cu fertilitatea restaurată, nivelul sintezei acestui polipeptid de 16 kD este mai redus, comparativ cu cel pentru linia androsterilă [43]. S-a constatat, că micşorarea conţinutului stoichiometric al cotranscriptului atpA-orfH522 se datorează poliadenilării, marcându-l astfel ca substrat - ţinta pentru ARN-aza2 [43]. Produsul genei nucleare de restaurare la nivel post-transcripţional destabilizează noul transcript mitocondrial, fenomenul având specifi citate tisulară. Nu s-a observat editarea diferenţială a orfH522 ca rezultat al restaurării fertilităţii de către genele de restaurare [43]. Restaurarea fertilităţii la liniile androsterile de fl oarea-soarelui este controlată de aranjamente complexe de gene ce reacţionează diferenţiat cu liniile ASC. Studiile de transmitere a restaurării fertilităţii sunt puse în difi cultate de genele complementare existente în unele linii parentale femele, dar şi de genele prezente în liniile de restaurare a fertilităţii. Primele investigatii privind genele implicate în restaurarea fertilităţii liniilor androsterile de fl oarea-soarelui (linia T66006-2-1) şi corelaţiile existente între genele corespunzătoare afl ate in liniile androsterile respective au fost raportate de către Kinman în 1970. Cercetătorul a indicat prezenţa unei singure gene dominante de restaurare a fertilităţii Rf1 [30]. Puţin mai târziu, s-a stabilit că pentru restaurarea fertilităţii este necesară încă o genă dominantă complementară cu Rf1 − gena Rf2. Astfel, au fost obţinute linii de plante homozigote Rf2Rf2 sterile cu citoplasma PET1. Vranceanu şi Stoenescu (1977) au determinat relaţiile alelice între diferite surse de gene de restaurare a fertilităţii, demonstrînd că controlul genetic al restaurării fertilităţii polenului poate fi determinat de acţiunea cumulativă a 2 gene dominante non-alelice, cu un raport de segregare de 9:6:1 (fertil/parţial fertil /steril). Dominguez-Gimenez şi Fick (1975) au

31 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond raportat prezenţa a 4 gene de restaurare ale fertilităţii printre descendenţii de tip sălbatic H.annuus şi H.petiolaris, şi a presupus că cel puţin 2 alele dominante trebuie să fi e prezente la unul din cei patru loci, pentru a fi exprimată complet restaurarea fertilităţii [10]. Cercetările întreprinse de Anashchenko, Cucoş (1985) şi Anashchenko, Duca (1985a) au confi rmat existenţa unui control genetic al restaurării androfertilităţii la fl oarea-soarelui [73; 75]. Astfel, s-au studiat 40 de linii restauratoare de fertilitate la liniile androsterile cu citoplasmă PET1. S-a remarcat faptul că la 5 din ele restaurarea fertilităţii este controlată de 2 gene dominante, în timp ce la 4 linii restaurarea fertilităţii este determinată de 2 gene dominante. De asemenea, în urma hibridărilor efectuate s-a descoperit că la liniile androsterile cu citoplasma ANL1 şi PET1 restaurarea fertilităţii este controlată de 2 gene nealele [74]. Actualmente, atât prin analize hibridologice cât şi marcare moleculară au fost identifi cate la fl oarea-soarelui patru gene restauratoare de fertilitate: Rf1 localizată în grupul de linkage 6; Rf2 depistată în majoritatea liniilor fertile, inclusiv şi în genotipurile menţinătoare de sterilitate; Rf3 restaurează fertilitatea la diverse surse ASC şi este diferită de Rf1; Rf4 identifi cată la linia H. maximiliani 1631, restaurează fertilitatea la ASC-GIG2 [44].

Analiza comparativă a genelor şi proteinelor mitocondriale asociate cu androsterilitatea citoplasmatică În baza de Date National Center for Biotechnology Information (NCBI) au fost identifi cate 21 de secvenţe asociate cu ASC aloplasmică (38,09%) şi autoplasmică (61,91%) la diferite specii de plante, inclusiv 14 din clasa Dicotiledonate (ordinele: Brassicales, Asterales, Fabales, Caryophyllales, Solanales şi Apiales) şi 7 din clasa Monocotiledonate (ordinul Poales). O varietate deosebită de tipuri de androsterilitate se constată la plantele din familia Brassicaceae (care include şase specii cu ASC), precum şi la cele din familia Poaceae (şapte specii). Au fost identifi cate numeroase gene ASC, cu o structură diferită, neomoloage, cu excepţia:  la rapiţă, Brassica napus, orf222 responsabil de ASC nap şi orf224 de ASC- pol, posedă o homologie de 79% la nivel nucleotidic [34];  la cereale, orf79 responsabil de ASC-Bo la orez şi orf107 a citoplasmei de tip 3A responsabilă de ASC la sorg, posedă o identitate de 53% [61]. O caracteristică comună a acestor gene este transcrierea cu o genă mitocondrială esenţială. Transcriptului policistronic a fost identifi cat în toate cazurile de ASC observate până astăzi. Lungimea orf-lor implicate în manifestarea androsterilităţii variază în limitele de la 54 pb (caracteristic pentru orf77 al porumbului cu ASC-S), până la 1068 pb (caracteristic pentru orf355, specifi c pentru aceeaşi linie de porumb). La toate orf-urile analizate codonul de iniţiere este ATG. Codonul stop variază la diferite specii. Cel mai frecvent s-a atestat în calitate de codon stop TGA (utilizat cu o frecvenţă de 38,10%), urmat de TAA (33,33%) şi de TAG (28,57%). S-a constatat utilizarea codonului TGA, practic, la toate speciile genului Brassica, cu excepţia Brassica oleraceae ASC-ogu, la care acesta este substituit cu TAA. Acelaşi codon

32 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond TGA se utilizează la toate tipurile sterile de porumb cu excepţia orf355, caracteristic pentru ASC-S, care utilizează codonul TAG. La majoritatea speciilor cercetate se observă o cantitate sporită de perechi de baze adenină-timină (AT), valoarea medie a căreia constituie 56,69℅, cu excepţia orf263, specifi c pentru Brassica tournefortii, la care conţinutul de AT este mai mic comparativ cu cel de guanină-citozină (GC). Conţinutul de GC la cele 19 specii ale căror orf-uri au fost cercetate a înregistrat valoarea medie de 43,31℅. Cantitatea maximă de AT a fost atestată la orf138, caracteristic pentru Brassica oleracea CMS-ogu şi Raphanus sativus, înregistrând valoarea de 64,75%, iar cea minimă la orf263, de la Brassica tournefortii, constituind 47,98%. Respectiv, cantitatea maximă de GC – la orf236 (52,02%), iar minimă la orf138 (35,25%), de la aceleaşi specii. În ceea ce priveşte conţinutul procentual mediu al bazelor azotate, s-a atestat o cantitate esenţială de A (28,15%) şi T (27,62%) şi una mai mică de G (22,97%), şi C (21,25%). Valorile maxime şi minime au fost cuprinse în limitele: pentru A – de la 19,46% (orf77, Zea mays ASC-S) până la 40,05% (orf138, Brassica oleracea ASC-ogu şi Raphanus sativus); pentru C – de la 11,99% (orf138, Brassica oleracea ASC-ogu şi Raphanus sativus) până la 26,60% (pvs-orf-1, Phaseolus vulgaris), pentru G – de la 18,52% (pvs-orf-1, Phaseolus vulgaris) până la 37,13% (orf77, Zea mays CMS S), iar pentru T – de la 19,76% (orf77, Zea mays ASC-S) până la 31,00% (orf256, Triticum aestivum). Astfel, analiza bioinformatică a datelor a relevat o frecvenţă înaltă a dinucleotidelor AA şi TT, TC, AT, GA şi GG şi una redusă la dinucleotidele CG, GC, CC, GT, etc. În ce priveşte trinucleotidele, sunt mai des întîlnite TTT, AAA, CAA, TTC, ATT spre deosebire de CGC, GAC, etc. Conţinutul sporit de AT a acestor loci himeri asigură o transcriere rapidă şi completă a mesajului ereditar, respectiv şi sinteza polipeptidelor alterate, toxice sau nespecifi ce pentru celulă, acumularea cărora în citoplasmă este responsabilă de inducerea androsterilităţii. Analiza secvenţelor proteice codifi cate de locii himeri asociaţi cu ASC a demonstrat valori ale lungimii ce variază intre 77aa (orf77, Zea mays, ASC-S) până la 355aa (orf355, Zea mays, ASC-S) şi dimensiuni incluse intre 8,8 kDa la orf79 (Oryza sativa) şi 39,8 kDa la orf355 (Zea mays, ASC-S). Alte particularităţi care pot fi evidenţiate includ:  valoarea PI, care a variat în limitele: de la 5,24 (orf355, Zea mays, ASC-S), până la 10,45 (orf186-1, Zea mays, ASC-S);  majoritatea polipeptidelor cercetate conţin o cantitate mare de aminoacizi încărcaţi pozitiv (arginină şi lizină), în raport cu aminoacizii încărcaţi negativ (asparagină şi glutamină) cu excepţia orf355, orf263, orf456, orf256, ceea ce ar putea favoriza integrarea proteinelor în membrana internă a mitocondriilor. Studiul proprietăţilor chimice şi a structurii primare a proteinelor codifi cate de locii himeri asociaţi cu ASC a relevat un nivel înalt de similitudine al acestora, fi g. 4. Generalizarea datelor privind analiza comparativă a genelor şi proteinelor mitocondriale asociate cu androsterilitate citoplasmatică indică:  un grad sporit de omologie a orfH522 cu subunitatea a 8-a a ATP-azei la Beta vulgaris, mediu cu orfB la Beta vulgaris, Brassica juncea şi Raphanus sativus şi redus cu orfB la Arabidopsis thaliana şi orf222 la Brassica napus;

33 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond

Fig. 4. Arborele fi logenetic care refl ectă gradul de similitudine a orfH522, caracteristic pentru Helianthus annuus L., cu alte locusuri din genomurile diferitor specii, construit în baza rezultatelor analizei Blast.

 un punct ancestral comun al subunităţii a 8-a a ATP-azei şi a orfB la Beta vulgaris;  originea fi logenetică identică a orf B la A. thaliana, B. juncea şi R. sativus;  distanţa ancestrală seminifi cativă între orfH522 la H. annuus şi orf222 la B. napus, faţă de punctul fi logenetic comun.

Bibliografi a 1. Abad, A.R., Mehrtens, B.J., Mackenzie S.A. Specifi c expression in reproductive tissues and fate of amitochondrial sterility associated protein in cytoplasmic male-sterile bean. Plant Cell, 1995, vol. 7, p. 271–285. 2. Akagi, H., Sakamoto, M., Shinjyo, C., Shimada, H., Fujimura, T. A unique sequence located downstream from the rice mitochondrial atp6 may cause male-sterility. Curr. Genet., 1994, 25, 52–58. 3. Bailey-Serres, J., Dixon, L., Liddell, A., Leaver, C. Nuclear-mitochondrial interaction in cytoplasmic male sterile sorghum. Theor. Appl. Genet., 1986a, 73, 252-260. 4. Bonhomme, S., Budar, F., Lancelin, D., Small, I., Defrance, M.F. and Pelletier, G. Sequence and analysis of Nco2.5 Ogura-specifi c fragment correlated with male sterility in Brassica cybrids. Mol. Gen. Genet., 1992, 235, 240–248. 5. Bonnett, H.T., Kofer, W., Hakansson, G., Glimelius, K. Mitochondrial involvement in petal and stamen development studied by sexual and somatic hybridizations of Nicotiana species. Plant Sci., 1991, vol. 80, p. 119–130. 6. Brown, G. Unique aspects of cytoplasmic male sterility and fertility restoration in Brassica napus. J. Hered., 1999, vol. 90, p. 351–356. 7. Chase, C. Expression of CMS unique and fl anking mitochondrial DNA sequences in Phaseolus vulgaris L. Genet., 1994, vol. 25, p. 245-251. 8. Chen, Z. et al. A chloroplast DNA deletion located in RNA polymerase genes rpo C2 in CMS lines of sorghum. Mol. Gen. Genet. 1993, vol. 236, p. 251-259. 9. Dewey, R.E. et al. A mitochondrial protein associated with cytoplasmic male sterility in the T cytoplasm of maize. Proc. Nat l. Acad. Sci. USA, 1987, vol. 84, p. 5374-5378. 10. Dominquez, E., Fick, E. Fertility restoration of male sterile cytoplasmic in wild sunfl ower. Crop. Sci., 1975, vol. 15, nr.5, p.724-726. 11. Duca M., Port A. Transcript analyses for mitochondrial steril type rearrangement in sunfl ower. Romanian Biotechnological Letters, vol.13, nr.3, 2008, p.3701-3706. 12. Duca M., Port A., M. Orozco-Cardenas, C. Lovat. Gibberellin-induced gene expression

34 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond associated with cytoplasmic male sterility in Sunfl ower. Bulgaria, Biotechnol. & biotechnol. Equipment, 22, 2008, 2, p. 691-698. 13. Edwardson, J.R. Cytoplasmic male sterility//Botan. Rev, 1970, -V.36, -P.341-420. 14. Edwardson, J.R., Bond, D.A. Christie, R.G. Cytoplasmic sterility factors in Vicia faba L. Genetics, 1976, 82, 443-449. 15. Gallagher, L.J., Betz, S.K., and Chase, C.D. Mitochondrial RNA editing truncates a chimeric open reading frame associated with S male-sterility in maize. Curr. Genet., 2002 42, 179–184. 16. Glab, N., Wise, R.P., Pring, D.R., Jacq, C. & Slonimski, P. Expression in Saccharomyces cerevisiae of a gene associated with cytoplasmic male sterility from maize: respiratory dysfunction and uncoupling of yeast mitochondria. Mol Gen Genet, 1990, 223, 24–32. 17. Grelon, M. et al. Ogura cytoplasmic male-sterility (CMS)-associated orf138 is translated into a mitochondrial membrane polypeptide in male-sterile Brassica cybrids. Mol. Gen. Genet., 1994, vol. 243, p. 540–547. 18. Hanson, M.R. et al. Mitochondrial gene organization and expression in petunia male fertile and sterile plants. American genetic association, 1999, vol. 90, p. 362–368. 19. Hanson, M.R., Bentolila S. Interactions of mitochondrial and nuclear genes that affect male gametophite development. The plant Cell., 2004, vol. 16, p. 154–169. 20. Heazlewood, J.L., Howell, K.A., Millar, A.H. Mitochondrial complex I from Arabidopsis and rice: orthologs of mammalian and fungal components coupled with plant-specifi c subunits. Biochim Biophys Acta, 2003, 1604: 159–169. 21. Hedgcoth, C. et al. A chimeric open reading frame associated with CMS in aloplasmic wheat with Triticum timopheevi mitochondria is present in several Triticum and Aegilops species, barley, and rye. Curr. Genet., 2002, vol. 41, p. 357–365. 22. Holden, M. J. and Sze, H. Dissipation of the membrance potential in susceptible corn mitocondria by the toxin of Helminthosporium maydis, race T, and toxin analogues. Plant. Physiol., 1987, 84, 670-676. 23. Horlow, C., Defrance, M.C., Pollien, I.M, Goujaud L, Delon R., Pelletier G. Transfer of cytoplasmic male sterility by spontaneous androgenesis in tobacco (Nicotiana tabacum L.)// Euphytica, 1992, -V.66, Nr.1-2, -P.45 - 53. 24. Horn, R., Friedt, W. CMS sources in sunfl ower: different origin but same mechanism?Theor. Appl. Genet., 1999, 98:195-201. 25. Horn, R, Köhler, R., and Zetsche, Κ. A mitochondrial 16 kDa protein associated with cytoplasmic male sterility in sunfl ower; Plant Mol. Biol., 1991, 17, 29–36. 26. Iwabuchi, M. et al. Identifi cation and expression of Kosena radish (Raphanus sativus. L. cv. Kosena) homologue of the ogura radish CMS-associated gene, ORF138. Plant Mol. Biol., 1999, vol. 39, p. 183-188. 27. Iwabuchi, M., Kyozuka, J., Shimamoto, K. Processing followed by complete editing of an altered mitochondrial atp6 RNA restores fertility of cytoplasmic male sterile rice. EMBO J., 1993, vol. 12, p. 1437–1446. 28. Kadowaki, K.I., Suzuki, T. A chimeric gene containing the 5` portion of atp 6 is associated with cytoplasmic male sterility of rice. Mol. Gen. Genet., 1990, vol. 224, p. 10-16. 29. Kaul, M. Male sterility in higher plants. -In.: Monographs on Theoretical and Applied Genetics. 1988, Springer-Verlag, Berlin, -P.705-710. 30. Kinman, M. New developments in the USDA and state experiment station sunfl ower breeding proghrams. Proc. Fourth Int. Sunfl ower Conference. U.S.A., Memphis Tennessee, 1970, p. 181-183. 31. Kohler, R.H. et al. Cytoplasmic male sterility in sunfl ower is correlated with the co – transcription of a new open reading frame with the atpA gene. Mol. Gen. Genet., 1991, vol. 227, nr. 3, p. 369–376.

35 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond 32. Korth, K., Kaspi, C., Siedow, J., Levings, C. URF13, a maize mitochondrial pore-forming protein is oligomeric and has a mixed orientation in E.coli plasma membranes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1991, 88, 10865-10869. 33. Korth, K. and Levings, C. Baculovirus expression of the maize mitocondrial protein URF13 confers insecticidal activity in cell cultures and larvae. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90, 3388-3392. 34. L’Homme, Y. et al. Brassica nap cytoplasmic male sterility is associated with expression of a mtDNA region containing a chimeric gene similar to the pol CMS associated orf224 gene, Curr. Genet., 1997, 31, 325–335 35. Landgren, M. et al. Aloplasmic male-sterile Brassica lines containing B. tournefortii mitochondria express an ORF 39 of the atp6 gene and a 32 kDa protein. Plant Mol. Biol., 1996, vol. 32, p. 879–890. 36. Leclercq, P. Une stérilité mâle chez le tournesol. Ann. Amélior Plantes, 1969, 19: 99-106. 37. Lefebvre, A., Scala, R., Pfeifer, Ρ. Double stranded RNA associated with the 447 cytoplasmic male sterility in Vicia faba is packaged together with it replicase in cytoplasmic membraneous vesicles. Plant. Mol. Biol., 1990, vol. 14, p. 477-490. 38. Levings, III C. S. and Dewey, R. Ε. Molecular studies of cytoplasmic male sterility in maize; Philos. Trans. R. Soc. London B319, 1988, 177-185. 39. Lin, S. and Yuan, L. Hybrid rice breeding in China. In IRRI (ed.), Innovative Approaches to Rice Breeding, IRRI, Manila, Philippines, 1980, p.35-51. 40. Makaroff, C.A, Apel, I.J., Palmer, J.D. The atp6 coding region has been disrupted and a novel reading frame generated in the mitochondrial genome of cytoplasmic male-sterile radish. J. Biol. Chem., 1989, vol. 264, p. 11706-11713. 41. Makaroff, C. A., Apel, I., Palmer, J. The role of cox I associated repeated sequences in plant mitochondrial DNA rearrangements and radish cytoplasmic male sterility. Curr. Genet., 1991, 19, 183–190. 42. Mariani, C. et al. Induction of male sterility in plants by a chimeric ribonuclease gene; Nature (London), 1990, vol. 347, p. 737-741. 43. Moneger, F., Smart, C., Leaver, C. Nuclear restoration of citoplasmic male sterility in sunfl ower is associated with the tissue–specifi c regulation of a novel mitochondrial gene., The EMBO Journ., 1994, vol. 13, nr. 1, p. 8–17. 44. Midoni, A. Identifi carea şi expresia unor gene (RF) la fl oarea-soarelui (Helianthus annuus L.). Autoreferatul tezei de doctor în biologie. Chişinău, 2010, 29 p. 45. Newton, K.J. Plant mitochondrial genomes: organization, expression and variation. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 1988, vol. 39, p. 503–532. 46. Nivison, H., Sutton, C., Wilson, R., Hanson, M. Sequencing, processing, and localization of the petunia CMS-associated mitochondrial protein. Plant J., 1994, 5, 613–623. 47. Notsu, Y., Masood, S., Nishikawa, T., Kubo, N., Akiduki, G., Nakazono, M., Hirai, A., Kadowaki, K. The complete sequence of the rice (Oryza sativa L.) mitochondrial genome: Frequent DNA sequence acquisition and loss during the evolution of fl owering plants. Mol. Genet. Genomics, 2002, 268, 434–445. 48. Paillard, M., Sederoff, R., Levings, C. III. Nucleotide sequence of the S-1 mitochondrial DNA from the S cytoplasm of maize EMBO J., 1985, 4: 1125–1128. 49. Pour, A. K., Gracen, V. Ε., Everett, Η. L. Genetics of fertility restoration in the C group of cytoplasmic male sterility in maize. Genetics, 1981, 98, 379-388. 50. Pring, D., Levings, III C., Hu, W., Timothy, D. Unique DNA associated with mitochondria in the S type cytoplasm of male sterile maize, Proc. Natl Acad. Sci. USA, 1977, 74, 2904-2908. 51.Pring, D. R., Van-Tang H. Mitochondrial atp6 transcript editing during microgametogenesis

36 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond in male-sterile sorghum. Curr. Genet., 2001, vol. 39, p. 371–376. 52. Prioli, L. et al. The plant mitochondrial open reading frame orf221 encodes a membrane bound protein. Plant Mol. Biol., 1993, vol. 23, p. 287–295. 53. Rottmann, W.H. et al. A mitochondrial gene is lost via homologuous recombination during reversion of cms T maize to fertility; EMBO J., 1987, vol. 6, p. 1541-1546. 54. Schmulling, T., Schell, J., Spena, A. Single genes from Agrobacterium rhizogenes infl uence plant development; EMBO J., 1988, vol. 7, p. 2621-2629. 55. Schnable, P. S., Wise, R. The molecular basis of cytoplasmic male sterility and fertility restoration. Trends in plant science, 1998, Vol. 3, No. 5, 175-180. 56. Senda, M. et al. Genomic organization and sequence analysis of the cytochrome oxidase subunit II gene from normal and male sterile mitochondria in sugar beet. Curr. Genet., 1991, vol.19, p. 175-181. 57. Shinjyo, C. Genetical studies of cytoplasmic male sterility and fertility restoration in rice, Oryza sativa L. Sci. Bull. Coll. Agr. Univ. Ryukyus, 1975, 22: 1-57. 58. Sicullela, L., Palmer, J. Physical and gene organization of mitochondrial DNA in Fertile and Male Sterile sunfl ower. CMS-associated alteration in structure and transcription of the atpA gene. University of Michigan, 1988, vol. 16. nr. 9, p. 3787-3797. 59. Singh, M., Brown, G.G. Suppression of Cytoplasmic Male Sterility by Nuclear Genes Alters Expression of a Nove1 Mitochondria Gene Region. The Plant Cell, 1991, vol. 3, p. 1349-1362. 60. Singh, M. et al. Nuclear genes associated with a single Brassica CMS restorer locus infl uence transcripts of three different mitochondrial gene regions. Genetics, 1996, vol. 143, p. 505–516. 61. Tang, H.V. et al. Transcript processing internal to a mitochondrial open reading frame is correlated with fertility restoration in male-sterile sorghum. Plant J., 1996, vol. 10, p.123–133. 62. Tang, H.V., Chen, W., and Pring, D. Mitochondrial orf107 transcription, editing, and nucleolytic cleavage conferred by the gene Rf3 are expressed in sorghum pollen. Sex. Plant Reprod., 1999, 12, 53–59. 63. von Allmen, J.M., Rottmann, W.H., Gengenbach, B.G., Harvey, A.J., and Lonsdale, D.M. Transfer of methomyl and hmt-toxin sensitivity from T-cytoplasm maize to tobacco. Mol. Gen. Genet., 1991, 229, 405–412. 64. Vrînceanu, A., Stoenescu, F. Studii de lincaje între gene ms şi diferite gene marcher la fl oarea soarelui //Ann ICCPT - Fundulea, 1977, -V.XLII, -P.15-21. 65. Wang, Z. et al. Cytoplasmic Male Sterility of Rice with Boro II Cytoplasm Is Caused by a Cytotoxic Peptide and Is Restored by Two Related PPR Motif Genes via Distinct Modes of mRNA Silencing. Plant Cell, 2006, vol. 18, nr. 3, p. 676–687. 66. Werren, J., Beukeboom, L. Sex Determination, Sex Ratios and Genetic Confl ict. Ann. Rev. Ecol. & Systematics, 1998, 29:233-261. 67. Williams, Μ. Ε. and Levings, III C. S. Molecular biology of cytoplasmic male sterility, in Plant breeding reviews (ed.) J Janick (New York: John Wiley), 1992, Vol. 10, p. 23-51. 68. Witt, U., Hansen, S., Albaum, Μ., Abel, W. Molecular analysis of the CMS inducing Polima cytoplasm of Brassica napus. Curr. Genet., 1991, 19, 323-327. 69. Young, E.G., and Hanson, M.R. A fused mitochondrial gene associated with cytoplasmic male sterility is developmentaly regulated. Cell, 1987, vol. 50, nr. 1, p. 41–49. 70. Zabala, G. et al. The nuclear gene Rf3 affects the expression of the mitochondrial chimeric sequence R implicated in S-type male sterility in maize. Genetics, 1997, vol. 147, p. 847–860. 71. Zetsche, K. and Horn, R. Molecular analysis of cytoplasmic male sterility in sunfl ower (Helianthus annuus L.). In Brennicke, A. and Kuck, U. (eds), Plant Mitochondria. VCH, Weinheim, 1993, vol. 42, p. 411-422.

37 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond 72. Zhang, G., Bharaj, T. Lu, Y. Virmani, S., Huang, N. Mapping of the Rf-3 nuclear fertility- restoring gene for WA cytoplasmic male-sterility in rice using RAPD and RFLP markers. Theor AppI Genet., 1997, 94: 27-33. 73. Анащенко, А., Дука, М. Изучение генетической системы ЦМС-Rf у подсолнечника (Helianthus annuus L.). Сообщ. II. Восстановление мужской фертильности у гибридов на основе ЦМСр. Генетика.-1985a.-Т. 21, № 12.- с. 1999-2004. 74. Анащенко, А., Дука, М. Изучение генетической системы ЦМС-Rf у подсолнечника (Helianthus annuus L.). Сообщ. III. Восстановление мужской фертильности у гибридов на

основе ЦМС1. Генетика.-1985b.-Т. 21, № 12.- с. 2005-2010. 75. Анащенко, А., Кукош, М. Изучение генетической системы ЦМС-Rf у подсолнечника (Helianthus annuus L.). Сообщ. I. Восстановительная способность образцов подсолнечника в разных типах ЦМС. Генетика.-1985.-Т.21, №5.-с. 803-808. 76. Зубко, М.К., Зубко, Е.И., Глеба, Ю.Ю., Шидер, О. Возникновение новых гомеотических форм ЦМС у гибридов Nicotiana (Hyoscyamus) и Nicotiana (Scopolia) сконструированных посредством слияния протопластов //Генетика, 1995, -Т.31, N10, - С.1404-1412. 77. Попов, В., Кириченко, В. Мужская стерильность подсолнечника. Теоретические и прикладные аспекты. Вiсник Харкiвського Нацiонального Аграрного Унiверситету, Серiя Бiологiя, 2007, вип. 2 (11), с. 18-23.

SEMNIFICAŢIA APEI ÎN COORDONAREA ŞI INTEGRAREA FUNCŢIILOR PLANTEI ÎN CONDIŢII DE SECETĂ. Ştefîrţă Anastasia Institutul de Genetică şi Fiziologie a Plantelor al Academiei de Științe a Moldovei Rezumat

Sinteza informaţiei din literatură demonstrează, că procesele care asigură relaţiile interactive dintre organe sunt asociate cu autoreglarea funcţiilor şi menţinerea unui echilibru dinamic al acestora. În procesul adaptării se realizează o unitate indisolubila a plantei cu mediul ambiant. Apa uneşte toate părţile componente ale organismului, începând cu moleculele şi terminând cu ţesuturile şi organele, într-un tot unic; pare a fi unica substanţă în plantă, care adecvat poate îndeplini funcţiea triplă de reglare a creşterii, reglare a activităţii metabolice şi integrare a structurii şi funcţiilor la toate nivelurile de organisare. Cauza principală a dereglării integrităţii funcţionale în condiţii de secetă este perturbarea mediului lichid intern, relaţiilor donator-acceptor şi schimbării gradienţilor apei între organe, inhibării reacţiilor metabolice şi biosintezelor. În condiţii de secetă apei î-i revine locul central în coordonarea şi menţinerea integrităţii funcţiilor. Cuvinte-cheie: autoreglare - coordonare – integrare – adaptare Depus în redacţie 20 aprilie 2012 ------Adresa pentru corespondenţă: Ştefîrţă Anastasia, Institutul de Genetică şi Fiziologie a Plantelor al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Pădurii, 20, MD-2002 Chişinău, Republica Moldova, e-mail: anastasia.stefi [email protected], tel: (+373 22) 53 59 90 Seceta, prin insufi cienţa de apă în sol şi/sau atmosferă, temperatură şi iradiaţie înalte, este cel mai alarmant factor ce limitează productivitatea şi stabilitatea recoltei în întreaga lume. În deosebi de afectate sunt plantele când seceta se suprapune pe fond

38 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond de poluare a mediului cu substanţe nocive, salinizare sau răcire a vremii. Aceşti factori reprezintă impedimentul fundamental în agricultură şi producerea alimentară. În acest context, studierea particularităţilor funcţionării sistemelor de reglare a proceselor metabolice, creşterii şi dezvoltării plantelor în condiţii nefavorabile reprezintă un moment cardinal în cunoaşterea mecanismelor toleranţei plantelor la secetă care ar putea servi ca bază pentru elaborarea unor procedee de dirijare direcţionată a stării funcţionale şi optimizare a procesului de producţie. Problema evaluării mecanismelor ce asigură adaptarea şi rezistenţa plantelor la condiţii nefavorabile este considerată de o maximă şi perpetuă valoare atât pentru ştiinţa biologică contemporană cât şi pentru viitorul omenirii. Cercetările efectuate în ultimele două decenii pun în evidenţă particularităţile care explică adaptarea şi rezistenţa la secetă, în temei a plantelor din fl ora spontană. Aceste însuşiri se referă la dezvoltarea şi forma plantei, numărul şi profunzimea de penetrare a sistemului radicular, proprietăţile xilemului şi fl oemului, utilizarea şi stocarea în rezervă a asimilatelor. Sau produs mari progrese şi în înţelegerea mecanismelor de percepţie şi semnalizare a defi citului de apă şi genelor implicate în răspunsul la secetă a plantelor, cercetări efectuate pe plantele de Arabidopsis. Cele mai multe investigaţii realizate în ultimul timp sunt axate la studiul mecanismelor de rezistenţă, ce se realizează la nivel molecular şi celular, pe când elucidarea principiilor de reglare a rezistenţei la nivel de organism rămâne a fi puţin abordată. Sunt evidenţiate câteva strategii de adaptare la condiţiile nefavorabile: una se realizează la nivel celular şi include acomodarea macromoleculelor şi micro mediului în care acestea funcţionează, alta – la nivel de organism, şi refl ectă integritatea componentelor ierarhice inferioare [34; 35; 70; 88; 96; 99; 100]. După cum s-a relatat mai sus, cele mai multe investigaţii sunt axate la evidenţierea mecanismelor desfăşurării primei strategii de adaptare şi toleranţă, pe când cea de a doua rămâne a fi puţin abordată. Dar, schimbările mediului planta le percepe ca organism integru şi rezistenţa la acţiunea stresogenă se datorează capacităţii de păstrare a integrităţii funcţionale a tuturor organelor [69,70;74; 97;100]. În diferite condiţii de mediu (secetă, arşiţă, salinizare, inundaţie, răcire, etc.) deshidratarea este primul semnal care induce răspunsul plantei la stresul abiotic. Noţiunea de integritate (integralitate) exprimă procesul de ajustare şi unifi care co- ordonată a structurii şi funcţiei într-o activitate corelată adaptivă a organismului ca un tot unic [93]. În rezultatul integraţiei funcţiilor – absorbţiei şi utilizării apei, nutriţiei minerale, fotosintezei, respiraţiei, creşterii şi dezvoltării, adaptaţiei,- se realizează la maxim potenţialul de productivitate a organismului vegetal. Esenţa integraţiei funcţii- lor este refl ectată de legea ne aditivităţii: la unirea organizatorică a două părţi apare un rezultat calitativ nou mai mare decât suma părţilor, Σ 1+1>2. Integrarea conduce la uni- rea unor sisteme mai simple în sisteme complexe şi are drept rezultat formarea comple- xelor adaptive necesare plantelor pentru supravieţuire în mediu nefavorabil. Procesele care asigură interrelaţiile active coordonate dintre organe sunt asociate cu autoreglarea funcţiilor şi menţinerea unui echilibru dinamic al acestora în dependenţă de oscilaţiile condiţiilor mediului ambiant. La acţiunea factorilor nefavorabili planta reacţionează ca un sistem integru unitar. În procesul adaptării se realizează o unitate indisolubila a plantei cu mediul ambiant. Elucidarea factorilor interni implicaţi în integrarea şi coordonarea funcţiilor de la nivel molecular, celular, de organ şi organism reprezintă una din problemele funda-

39 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond mentale cardinale ale fi ziologiei plantelor. Puţinele lucrări consacrate acestei laturi a problemei sunt efectuate în cea mai mare parte pe plante în condiţii optime de mediu. În condiţii de secetă cauza principală a dereglării integrităţii funcţionale este perturbarea mediului lichid intern, relaţiilor donator-acceptor şi schimbării gradienţilor apei între organe, inhibării reacţiilor metabolice şi biosintezelor [1; 13;48; 70;71; 73;]. În condiţii de secetă apei î-i revine locul central în coordonarea şi menţinerea integrităţii funcţii- lor. Apa uneşte toate părţile componente ale organismului, începând cu moleculele şi terminând cu ţesuturile şi organele, într-un tot unic. În plantă apa formează un mediu continuu neîntrerupt cu apa din sol şi până la suprafaţa de trecere din faza lichid în cea de gaz, unde se evaporă din frunze. La reducerea potenţialului apei în sol plantele reacţionează instantaneu prin modifi carea status-ului ei în tot organismul, ceea ce se re- percutează asupra reacţiilor metabolice şi relaţiilor interactive dintre organe. Mclntyre G.I., (1987) consideră, că apa în plante îndeplineşte trei funcţii de bază: – este mediato- rul efectelor mediului asupra creşterii şi activităţii metabolice; – îndeplineşte funcţia de reglare a creşterii proporţionale a diferitor părţi ale plantei; – condiţionează integrarea creşterii şi activităţii metabolice la nivel celular. Apa pare a fi singura substanţă în plantă, care adecvat poate îndeplini această funcţie triplă: reglarea creşterii, reglarea activităţii metabolice şi integrarea funcţiilor la nivel de organism [41]. Toate celelalte mecanisme de control şi integrare a creşterii şi dezvoltării sunt dependente de capaci- tatea apei de a regla creşterea şi activitatea metabolică. Semnifi caţia apei pentru pro- cesele de integrare a structurii şi funcţiilor, precum şi pentru autoreglarea proceselor fi ziologice la nivel molecular, celular şi de organism, reiese din faptul că pentru par- curgerea normală a tuturor reacţiilor metabolice, inclusiv pentru activitatea enzimelor şi menţinerea structurii, este necesar un anumit grad de hidratare. Rezultatul integrării şi autoreglării funcţiilor este homeostaza activităţii fi ziologice a plantelor menţinută cu ajutorul sistemelor endogene de reglare şi se realizează la toate nivelurile de orga- nizare. La nivel molecular, interacţiunea chimică şi electronică dintre celule, ţesuturi şi organe se realizează cu participarea diferitor compuşi–regulatori: enzime, vitamine, hormoni, inhibitori, substanţe minerale şi, nu în ultimul rând, cu participarea apei. Ea participă la menţinerea structurii celulelor prin participarea în componenţa moleculelor de proteină determinând conformaţia acestora. Integrarea funcţiilor la nivel celular se realizează prin interacţiunea sistemelor de reglare enzimatică, membranară şi genetică [93; 94], iar nucleul reprezintă centrul de coordonare a tuturor proceselor vitale care au loc la nivel celular. Enzimele, produsul activităţii nucleului, catalizează reacţiile biochimice din organism, condiţionând desfăşurarea, coordonarea si autoreglarea reac- ţiilor prin care se realizează procesele metabolice ale plantelor. Mecanismele metabo- lice a toleranţei la deshidratare antrenează o abundenţă de transcripte a multor gene în procesele de reglare osmotică, a fotosintezei, respiraţiei, detoxifi cării speciilor active de oxigen, etc. [36]. Pierderea apei în timpul secetei condiţionează diminuarea peliculei de hidratare a moleculelor de proteină din citoplasmă, inclusiv celor cu funcţie enzima- tică, şi inactivarea enzimelor, are loc reducerea sintezei acidului ribonucleic ca urmare a inhibării însăşi a procesului de sinteză şi activizării ribonucleazelor. Pe de altă parte, deshidratarea ţesuturilor până la un anumit prag critic, specifi c fi ecărui genotip, inten- sifi că formarea speciilor reactive de oxigen cu repercusiune asupra stării membrane- lor, oxidării peroxidice a lipidelor, activităţii enzimelor, precum şi aparatului genetic,

40 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond cu consecinţe negative asupra permeabilităţii membranelor, degradării proteinelor şi acizilor nucleici [5;53;91]. Graţie funcţionării sistemelor de protecţie antioxidativă, în celule în condiţii normale se păstrează un echilibru dinamic al proceselor de formare şi de lichidare a speciilor reactive de oxigen. S-a documentat, că rezistenţa la stresul, cauzat de secetă, este distinct corelată cu proprietatea plantei de autoreglare a gradului de hidratare a ţesuturilor [32; 33; 66; 68]. La momentul actual se stipulează, că la baza integrităţii funcţionale la nivel de organism stă schimbul de substanţe şi energie, circulaţia compuşilor organici şi minerali, şi este asigurată cu concursul fi tohormonilor [81; 90; 97]. Factori de integrare a diferitor organe ale plantei servesc sistemul donator-acceptor, sistemul vascular de transport prin fl oem şi xilem, forţele motrice ale cărora sunt gradienţii de presiune hidrostatică, a potenţialelor apei şi osmotic. Dereglarea legăturilor corelative ale proceselor fi ziologice în plantă poate fi cauzată de sensibilitatea diferită a organelor sau de afectarea preponderentă a acelui organ asupra căruia este orientată acţiunea factorului stresogen. S-a demonstrat [1;70], că acţiunea nefavorabilă a factorilor externi asupra unui organ induce schimbări în procesele vitale ale tuturor organelor, ceea ce dovedeşte existenţa legăturilor corelative, de coordonare şi integrare a proceselor fi ziologice la nivel de organism. Unele specii de plante, în deosebi, cele ce se deosebesc prin caractere morfologice ale sistemului radicular, antrenează anumite strategii de evitare a afectărilor cauzate de secetă şi care asigură coordonarea şi homeostatarea mediului apos intern la nivel de plantă integră. La acestea păstrarea integrităţii funcţionale se realizează la nivel de organism prin: - a) închiderea stomatelor şi reducerea pierderilor apei prin transpiraţie; - b) inhibarea creşterii lăstarului şi reducerea suprafeţei de evaporare; - c) intensifi carea absorbţiei active a apei de către sistemul radicular; - d) controlul absorbţiei apei şi status-ului ei în organism prin creşterea rădăcinilor şi aprofundarea în straturile adânci ale solului si/ sau majorarea conductibilităţii hidraulice. În mediu cu umiditatea fl uctuantă supravieţuirea plantelor depinde de efi cacitatea relaţiilor de comunicare a rădăcinii şi lăstarului. Rădăcina este primul senzor al schimbărilor potenţialului apei şi parametrilor fi zico-chimici ai solului; ele percep semnalele din lăstar şi reglează coordonat creşterea şi mediul apos intern în corespundere cu schimbările intervenite din mediul extern, contribuie la integrarea mutuală a nutriţiei în toate reacţiile metabolice ce stau la baza creşterii şi dezvoltării organismului. În condiţii de secetă rădăcina joacă un rol primordial în perceperea defi citului de apă în sol şi transmiterea semnalelor de stres hidric în lăstar [58;76]. Transmiterea semnalului hidraulic de la rădăcină spre frunze este una din verigile principale în sistemul de ajustare adaptivă a autoreglării, coordonării proceselor fi ziologice şi în menţinerea integrităţii funcţionale. Cel mai simplu mod de interacţiune dintre organe este realizat prin intermediul circulaţiei apei şi substanţelor nutritive. La plante rădăcinile şi alte organe heterotrofe depind de fl uxul asimilatelor formate în frunze. Lăstarul necesită apa, nutrienţi minerali, absorbiţi din sol, şi o serie de compuşi organici sintetizaţi în rădăcini. În procesul interacţiunii lăstar-rădăcină se formează complexe adaptive datorită proprietăţii organismului de coordonare a proceselor fi ziologice şi menţinere a integrităţii morfofuncţionale [40;60;80;65]. Există o corelaţie strânsă între capacitatea rădăcinii de absorbţie a apei în condiţii de secetă şi masa substanţei uscate a lăstarului.

41 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond Coordonarea reuşită a interrelaţiilor dintre aceşti doi parteneri atât de diferiţi este foarte complicată şi foarte multe aspecte ale acestor interrelaţii rămân nerezolvate [9]. În condiţii optime în relaţiile dintre lăstar şi rădăcină se instalează un echilibru funcţional care asigură o creştere optimă a ambilor organe. Spre deosebire de creşterea lăstarului, creşterea rădăcinilor la fazele timpurii a defi citului de apă moderat se menţine ca rezultat al ajustării osmotice rapide, care restabileşte parţial turgescenţa şi stabilizează elasticitatea pereţilor celulari [1;59;76;]. Dar pentru ajustarea osmotică şi continuarea creşterii apexul rădăcinii este foarte dependent de importul compuşilor organici osmeofi li şi de procesele metabolice din frunze [49]. În contrast cu rădăcinile, creşterea frunzelor se inhibă deja la o secetă moderată [23]. Aceste schimbări sunt asociate cu modifi carea pH-ului şi inhibarea acidifi erii pereţilor celulari, cu inactivarea H+-ATPazei plasmalemei [10], cu schimbarea activităţii peroxidazelor pereţilor celulari [6], etc. S-a depistat [67;68] existenţa unei corelaţii strânse negative între activitatea GwPX şi intensitatea creşterii frunzelor şi rădăcinilor la plantele de porumb expuse acţiunii secetei. Deci, frunzele şi rădăcinile - locurile cu cel mai intens schimb de energie şi materie cu mediul ambiant, pentru menţinerea funcţiilor au nevoie de o interconectare într-o manieră care ar permite integrarea fi ziologică la nivel de plantă ca un tot unic. Frunzele, care asigură fotosinteza şi 95 % sau mai mult din consumul total de apă, sunt distant îndepărtate de sursa de apă din sol, dar sunt conectate la aceasta prin sistemul de transport prin xilem şi prin suprafaţa absorbtivă a rădăcinilor. Ţesuturile, care conectează aceste atât de distante regiuni a creşterii şi achiziţiilor au un rol cheie în asigurarea unei bune coordonări, ceea ce a permis Holbrook N.M. şi Zwienieski (2005) s-ă sugereze ideea, că xilemul şi fl oiemul funcţionează nu numai ca transportatori ai maselor, dar şi ca un sistem pentru comunicare şi integrare. Sistemul vascular are un rol important în integrarea informaţiei din organele distant localizate prin livrarea nu numai a apei, nutrienţilor anorganici şi asimilatelor, dar şi fi tohormonilor şi semnalelor chimice, cu implicare în coordonarea proceselor de distribuţie [76]. Fluxul apei, indus de transpiraţie, are o semnifi caţie veridică ca forţă de atracţie şi mişcare a nutrienţilor minerali din sol, şi, vice-versa, pomparea acestora în plantă creează o forţă osmotică ce favorizează absorbţia apei din sol [21]. În condiţii normale transferul apei î-şi are începutul în pătrunderea şi mişcarea apei prin ţesutul parenchimatic, predominant în rădăcinile tinere, prin epidermă, cortex, endoderm şi stela rădăcinii, cu urmare prin sistemul apoplastic, simplastic şi prin calea transcelulară în întreaga plantă. Apoplastul include spaţiile intercelulare, canalele dintre microfi brilele de celuloză a pereţilor celulari şi vasele xilemului. Fluxul ascendent al apei prin apoplast are loc la mod general prin vasele xilemului (90-99%) şi prin porii dintre fi brilele pereţilor celulelor şi prin spaţiile intercelulare de la rădăcini spre frunze(1-10%). Simplastul reprezintă continuumul citoplasmei tuturor celulelor, interconectate prin plasmodesme într-un sistem unic. Şi în sfârşit, calea trans membranică reprezintă transferul apei din celulă în celulă cu ieşire prin vacuolă şi membrana plasmatică în spaţiul intercelular. Empiric nu se poate despărţi calea transferului prin simplast de calea transcelulară, de aceea sumar aceste două căi au fost denumite „transfer din celulă-în-celulă” [65]. Proporţia mişcării apei prin diferite căi depinde de forţele motrice implicate în transportul ei. Importanţa mişcării apei din

42 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond celulă-în-celulă creşte în condiţii când transpiraţia este blocată. Potenţiali regulatori ai mişcării apei, radial şi axial, din rădăcini spre frunze sunt aquaporinele, cavitarea vaselor xilemului (embolia), precum şi schimbările metabolice şi energetice în funcţie de condiţiile mediului şi genotip [46]. O parte din apa transportată prin xilem spre frunze se utilizează la transportarea substanţelor organice prin fl oem spre rădăcini. Apa din xilem şi pereţii celulari ai mezofi lului trece în terminaţiile fl oemului datorită gradientului osmotic care apare datorită acumulării zaharurilor şi altor compuşi organici, formaţi în fotosinteză. Un efect inevitabil al insufi cienţei de umiditate este majorarea concentraţiei mediului apos intern şi afectarea transportului prin fl oem şi xilem [72]. Acest eveniment se refl ectă asupra coordonării proceselor de livrare a asimilatelor din frunze spre rădăcini şi, vice-versa, a apei şi substanţelor minerale din rădăcini spre frunze. Curentul de apă prin xilem din apexului rădăcinii se mişcă fără cheltuieli de energie, - datorită utilizării gradientului de energie a potenţialului chimic al apei dintre rizosferă şi atmosferă, care atinge valori considerabile. Fluxul volumetric al apei la o secetă prelungită se întrerupe, iar asigurarea cu apă a organelor plantei în aşa condiţii se realizează numai datorită transportului prin simplast. În condiţii de egalare a potenţialului chimic al apei din rizosferă şi atmosferă planta consumă cantităţi considerabile de energie pentru compensarea lipsei forţei motrice externe a fl uxului apei [87]. Conform teoriei gradienţilor [89] transferul apei prin plantă are loc în conformitate cu gradientul de energie liberă. În xilem şi prin pereţii celulelor apa se deplasează după gradientul potenţialului apei: de la un Ψw mai puţin negativ spre unul mai negativ [47]. În simplast transferul activ al apei este îndreptat contra gradientului Ψw [27]. Totodată se sugerează, că gradientul mare al Ψw dintre frunze şi rădăcini, care apare la o secetă incipientă, când stomatele sunt încă parţial deschise, induce accelerarea creşterii sistemului radicular şi aprofundarea acestuia în orizonturile mai adânci ale solului. Aceasta, fi ind una din reacţiile primare de protecţie a plantelor rezistente la secetă, determină adaptarea organismului la condiţii de umiditate redusă. Schimbarea gradienţilor status-ului apei la nivel de organism este condiţionată şi de faptul că, sensibilitatea organelor la tensionarea regimului hidric este diferită.

Generarea emboliei vasculare la fel ar putea fi pricina dispariţiei gradientului Ψw în frunze [45]. Ideea centrală dezvoltată în aceste lucrări este că gradientul potenţialului apei este generat nu numai de transpiraţie ca forţă de aspiraţie, dar şi de activitatea de extincţie şi majorare a volumului celulelor în creştere. În conformitate cu aceste idei gradientul potenţialului apei serveşte ca forţă motrice de transfer al apei, dar şi contribuie la extincţia celulei prin atracţia apei. În lăstar, în condiţii favorabile, translocarea apei are loc în cea mai mare parte prin xilem şi este determinată nu numai de forţa de aspiraţie a transpiraţiei, dar şi de micro oscilaţiile ritmice pulsative ale potenţialului de presiune a celulelor parenchimatice [85; 86]. Autorii consideră că pulsarea celulelor este un mecanism ce reglează potenţialul apei şi creează gradienţi locali în calea fl uxului ascendent de apă. Totodată, seceta, condiţionând embolia vaselor xilemului, reduce transportul apoplastic al apei şi majorează consumul suplimentar de energie şi metaboliţi pentru asigurarea transportului activ al ei prin simplast sau pe calea transcelulară. În aşa condiţii transportul apei se realizează din celulă în celulă [64] iar transferul prin apoplast este neînsemnat [50; 65]. Cea mai mare parte a fl uxului apei trece prin calea transcelulară ce include transportul prin plasmodesme şi

43 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond transportul trans membranar [39]. Plasmodesmele, formate din membrana plasmatică cu desmotubula din membrana reticulului endoplasmatic, sunt capabile să treacă în alte endomembrane ceea ce asigură integritatea spaţiului membranar al ţesuturilor vegetale [8;84]. Se presupune că permeabilitatea plasmodesmelor poate fi activ reglată din contul funcţionării sfi ncterului ATP – dependent, amplasat în spaţiile înguste din interiorul plasmodesmelor [7; 51;82], şi/sau depunerilor rapide şi reversibile de caloză în peretele celular în jurul plasmodesmelor [51]. Bariera principală în calea transcelulară a apei sunt membranele. Conform multor relatări [14; 16; 26; 39; 78], aprovizionarea cu apă, transferul ei „din celulă-în-celulă” şi reglarea pierderii ei este asigurată la nivel membranar datorită funcţionării canalelor proteice pentru apă, numite – aquaporine. Activitatea aquaporinelor este reglată prin expresarea aquaporin- genelor, sau prin închiderea-deschiderea lor prin fosforilare, cu implicarea Ca+2 sau H+ citosolic. Aquaporinele reprezintă proteine membranare prezente în toate organismele vii şi care formează un complex permeabil pentru apă. În condiţii de secetă activitatea aquaporinelor este decisivă în reglarea conductibilităţii hidraulice [4;38; 46;98]. Aceste structuri efectuează controlul status - ului apei, îndeosebi în timpul secetei, prin modifi carea conductibilităţii hidraulice [12]. În condiţii de defi cit de umiditate aquaporinele sunt fosforilate în măsură mai mică şi permeabilitatea membranelor pentru apă este diminuată [24]. Plantele rezistente la secetă au însuşirea de aşi menţine conductibilitatea hidraulică a rădăcinilor la nivel satisfăcător. Restabilirea conductibilităţii hidraulice la plantele tolerante coincide cu majorarea activităţii sau abundenţei aquaporinelor în plasmalema celulelor. Prin urmare, perturbările integrităţii funcţionale cauzate de dezechilibrul în absorbţie, livrare şi consum al apei în condiţii de secetă pot fi cauzate nu numai de dereglările în intensitatea şi capacitatea absorbţiei apei de către sistemul radicular, dar şi de conductibilitatea hidraulică a plantei. Aceasta la rândul său depinde de permeabilitatea membranelor celulare controlată de activitatea proteinelor transportatoare a apei (aquaporinele) şi de transportul apei la distanţe mari prin ţesuturile specializate. Defi citul de saturaţie, cauzat de un stres hidric (secetă) avansat, are drept urmare inhibarea conductibilităţii hidraulice a plantelor cu urmări grave asupra procesului de livrare a apei organelor vegetative şi generative a plantei, inclusiv şi meristemelor apicale. Aceste dereglări conduc la perturbarea integrităţii funcţionale cu consecinţe negative asupra creşterii şi dezvoltării plantei ca organism integru. În general, procesele de dezvoltare ale organelor plantelor sunt “orchestrate” de o varietate de hormoni. Coordonarea dezvoltării rădăcinii şi lăstarului nu este o excepţie [Bloom A., 2005]. Auxinele, fi ind un produs primar al lăstarului, sunt transportate prin fl oem spre rădăcini. În contrast, citochininele sunt produse în rădăcini şi transportate prin xilem în lăstar. Deshidratarea condiţionează micşorarea nivelului fi tohormonilor din clasa stimulatorilor creşterii – AIA, GA şi CK [54;83;92] şi acumularea „hormonilor de stres” – ET şi ABA [18; 29; 30; 37; 54; 62; 71]. Formarea etilenei induce căderea frunzelor, micşorarea suprafeţei de evaporare, fapt ce contribuie la micşorarea impactului secetei asupra plantei [55; 77]. Mai mult ca atât, se susţine părerea [41], că însuşi efectul indus de aplicarea exogenă asupra plantelor a diferitor regulatori de creştere poate fi atribuit însuşirii acestor substanţe de a schimba absorbţia apei. Totodată se consideră, că gradul de hidratare reprezintă factorul primar de reglare nu numai a

44 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond activităţii hormonale, dar şi enzimatice şi, drept urmare, a activităţii metabolice. Deci, apa în plantă este cea mai efectivă substanţă contribuabilă a creşterii [41] şi menţinere a integrităţii funcţionale. Este documentat, că ABA modifi că conductibilitatea hidraulică a organelor plantei [3;56] şi condiţionează expresarea genelor PIP aquaporinelor în rădăcini. În rădăcini acţiunea lui este orientată spre majorarea permiabilităţii celulelor pentru apă şi conductibilităţii hidraulice a rădăcinilor [75;95]. Christmann A. şi coautorii (2007) au remarcat că percepţia uscării solului de către rădăcini este transmisă ca un semnal hidraulic spre frunze care micşorează presiunea de turgescenţă în celule, ceea ce la rândul său induce producţia ABA în frunze. Majorarea conţinutului ABA în organele supraterestre este cuplată cu închiderea accelerată a stomatelor, reducând intensitatea transpiraţiei, şi pierderea apei de către plantă [52;44]. Scăderea conductibilităţii hidraulice amplifi că semnalele din rădăcini spre lăstar şi, în fi nal, condiţionează diminuarea transpiraţiei. Închiderea stomatelor la plantele isohidrice şi reducerea transpiraţiei este mecanismul principal de preîntâmpinare a colapsului potenţialului apei frunzelor la inhibarea absorbţiei apei şi diminuarea conductibilităţii hidraulice a rădăcinilor. La plantele anizohidrice menţinerea transpiraţiei şi creşterii părţii aeriene la scăderea umidităţii solului sunt asigurate prin intensifi carea conductibilităţii hidraulice sau activităţii aquaporinelor [20]. La o insufi cienţă moderată de umiditate în sol, atunci când potenţialul apei în lăstar încă nu este afectat şi producerea auxinelor nu este inhibată, transportul lor în rădăcini continuă condiţionând accelerarea/sau stabilizarea creşterii acestora spre straturile mai umede ale solului, asigurându-se în aşa mod absorbţia apei şi livrarea ei în lăstar. Împreună cu fl uxul apei din rădăcini spre lăstar are loc şi transferul citochininelor prin intermediul cărora este reglată starea stomatelor şi, prin consecinţă, consumul apei, procesul de asimilare a dioxidului de carbon şi formare a aparatului foliar, precum şi creşterea prin alungire a celulelor. Citochininele măresc capacitatea de atracţie a apei spre frunze şi spre organele în creştere. Acţiunea atractivă a lor se explică prin proprietatea fi tohormonului, pe de o parte, de a deschide ostiolile stomatelor şi de a intensifi ca transpiraţia şi de a stimula procesele de creştere şi biosintezele în celule – pe de altă parte. Intensifi carea transpiraţiei măreşte forţa de aspiraţie datorită coeziunii moleculelor de apă, iar intensifi carea biosintezelor condiţionează majorarea concentraţiei molare a fotoasimilatelor în frunze, ceea ce conduce la diminuarea potenţialului osmotic şi la absorbţia osmotică a apei. Totodată, majorarea conţinutului de apă în fl oem induce activizarea transportului asimilatelor din frunze spre organele acceptoare, inclusiv rădăcini. Prin instanţă, se favorizează aprovizionarea sistemului radicular cu substanţe plastice, necesare pentru continuarea creşterii, precum şi cu compuşi osmeofi li destinaţi pentru ajustarea osmotică a absorbţiei apei. Şi alţi fi tohormoni, cum ar fi acidul abscizic şi etilena, coordonează răspunsul lăstarului şi rădăcinii la defi citul de apă. La uscarea solului rădăcinile acumulează acid abscizic, care cu fl uxul transpiraţional este transportat în frunze unde provoacă închiderea stomatelor [17;18]. La nivelul plantei întregi, acidul abscisic este considerat un hormon al stresului. Acidul abscizic provoacă închiderea stomatelor prin inhibarea pompei de H+ dependentă de ATP din membrana plasmatică a celulelor stomatice. Această pompă, în mod normal transferă protonii în afara celulei stomatice şi duce

45 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond la infl uxul rapid şi acumularea potasiului, la absorbţia osmotică a apei şi închiderea stomatelor. AAB micşorează infl uxul de K+, acesta şi apa ies din celulă, iar stomata se închide. Mecanismul de producere AAB în timpul stresului hidric este următorul: pierderea turgescenţei celulelor produce un semnal care activează genele nucleare şi stimulează sinteza AAB. Semnalul de activare a genelor este constituit din Ca2+ şi fosfoinozitol [9]. Valoarea de prag a potenţialului apei care induce majorarea conţinutului de acid abscizic în rădăcini la diferite plante este diferit: pentru porumb -0,8 MPa, pentru sorg -1MPa. Majorarea conţinutului de acid abscizic contribue nu numai la închiderea sto- matelor frunzelor, la majorarea permeabilităţii rădăcinilor pentru apă şi intensifi carea absorbţiei ei, dar şi la majorarea apei de hidratare a proteinelor prin activizarea sintezei prolinei. Nivelul ridicat de acid abscizic supresează producţia de etilenă, care contri- buie la creşterea rădăcinii şi reţine creşterea lăstarului [63]. Acest eveniment rezultă în majorarea ratei rădăcină/lăstar, care, în conjuncţie cu închiderea stomatelor, indusă de acidul abscizic, face posibilă restabilirea unui status al apei mai favorabil. Şi vice- versa, inhibarea transportului vascular al apei şi citokininilor din rădăcină spre frunze la o secetă dură are drept urmare închiderea stomatelor, reducerea forţei de atracţie a frunzelor şi diminuarea gradienţilor hidrostatici ca promotori al fuxului prin xilem. Difi cultăţile transportului auxinelor din apexul lăstarului spre rădăcini condiţionează inhibarea creşterii acestora şi diminuarea suprafeţei de absorbţie a apei şi nutrienţilor anorganici. Aceste reacţii se înscriu întocmai în schema relaţiilor interactive dintre or- gane, coordonării şi reglării /menţinerii echilibrului funcţional. O altă grupă de molecule care pot fi implicate în semnalarea stării de stres indusă de secetă, după cum a fost relatat mai sus, sunt speciile reactive de oxigen (SRO). Dintre SRO peroxidul de hidrogen este cel mai studiat în relaţie cu absorbţia apei de către rădăcini [2; 79]. E documentat, că peroxidul de hidrogen inhibă conductibilita- tea hidraulică prin vezicularea sau destrucţia membranelor şi închiderea aquaporinelor [11]. În funcţie de concentraţia în celule, SRO pot servi ca semnale ce controlează con- ductibilitatea hidraulică a plantei în condiţii de stres abiotic prin inhibarea fosforilării aquaporinelor. Frânarea creşterii sistemului radicular în condiţii de secetă poate fi cauzată şi de diminuarea proceselor de asimilaţie, blocarea transportului substanţelor plastice din frunze spre rădăcini şi metaboliţilor din rădăcini spre frunze, sau de reducerea extensibilităţii anvelopei celulare şi majorarea durităţii pereţilor celulari. Reducerea suprafeţei de asimilare şi deshidratarea ţesuturilor au un impact negativ semnifi cativ asupra creşterii plantelor în întregime. În lucrarea P. Franks şi Timothy J. Brodribb (2005) au demonstrat interrelaţiile şi coordonarea dintre xilem şi stomate cu accentul pe dependenţa ţesuturilor fotosintetizante de conductibilitatea hidraulică. Autorii relatează că conductibilitatea internă a apei şi stomatele asigură livrarea apei spre organele asimilatoare distante de la sursa de apă. Prin consecinţă, transportul hidraulic şi capacitatea fotosintetică a traheofi telor sunt strâns legate. Majorarea capacităţii fotosintetice necesită o creştere paralelă a conductibilităţii hidraulice a xilemului, iar reglarea stomatală a potenţialului apei este crucială pentru protecţia xilemului de la cavitare în condiţii de secetă. Conductibilitatea hidraulică a frunzelor este redusă în timpul stresului hidric diurn (la amiază) şi în timpul secetei.

46 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond Deoarece frunzele reprezintă un component substanţial al rezistenţei plantei, diminuarea conductibilităţii hidraulice a lor poate avea consecinţe semnifi cative la nivel de organism integru [42]. Declinul conductibilităţii hidraulice poate induce închiderea stomatelor cu consecinţe în diminuarea schimbului de gaze [25; 28]. La un stres hidric de lungă durată în lipsa livrării apei spre sit-ul fotosintezei, stomatele rămân închise şi, ca urmare a insufi cienţei dioxidului de carbon şi dereglărilor în structura cloroplastelor, celulele pier. Un alt caracter foarte puternic al speciei, şi, care contribuie la păstrarea integrităţii funcţionale, este capacitatea specifi că a ţesuturilor pentru apă – conţinutul de apă raportat la unitate de suprafaţă sau la masa uscată a frunzei, care în condiţii de stres, la fel este antrenată în coordonarea şi păstrarea integrităţii funcţionale [57]. Rezervele de apă în frunze se stochează în vacuolele mezofi lului, în celulele epidermei, ori în celulele specializate, care la unele specii sunt aclorofi liene, sau în mucilagiul apoplastului. În general, stocarea apei în frunze este asociată cu evitarea uscării, sau diminuarea deshidratării, pentru menţinerea transpiraţiei cuticulare şi termoreglare când stomatele sunt închise [31]. Apa stocată poate avea o semnifi caţie mare în menţinerea unui potenţial al apei relativ stabil când transpiraţia şi absorbţia apei de către rădăcini oscilează, nu este echivalentă. Frunzele cu o conductibilitate hidraulică insufi cientă şi o rată a transpiraţiei maximală benefi ciază de apa stocată ca un bufer în fl uctuaţiile potenţialului apei. Capacitatea specifi că mare pentru apă este îndeosebi de utilă la plantele din semideşert, prin care se menţine stabilă conductanţa stomatelor când umiditatea este insufi cientă. În sumar: coordonarea activităţii lăstarului şi rădăcinii şi menţinerea integrităţii funcţionale la nivel de organism se realizează prin diferite mecanisme. Translocarea carbohidraţilor din lăstar spre rădăcini şi apei şi nutrienţilor minerali din rădăcini în lăstar sunt echilibrate în concordanţă cu sursa şi necesităţile organului exportator. Presiunea hidrostatică şi fi tohormonii acţionează ca mesageri între două organe şi reglează nu numai creşterea lăstarului versus creşterea rădăcinii, dar şi asigură autoreglarea mediului intern apos prin reglarea stării stomatelor şi absorbţiei apei. Totodată, apa reprezintă factorul primar de reglare nu numai a activităţii hormonale, dar şi enzimatice şi, drept urmare, a activităţii metabolice. Deci, apa în plantă este cea mai efectivă substanţă contribuabilă a creşterii şi menţinere a integrităţii funcţionale. În această ordine de idei sunt necesare cunoştinţe noi despre mecanismele de coordonare şi integrare a funcţiilor ca bază a rezistenţei şi productivităţii plantelor. Bibliografi e 1. Aluchi N., Rolul gradienţilor fi ziologici în adaptarea plantelor la variaţia umidităţii solului şi rezistenţa lor la acţiunea stresului hidric: Autoref. tezei de doct. în ştiinţe biologice. Chişinău, 2001, 29 p. 2. Aroca R., Amadeo G.Fernandez-Illescas S., Herman E.M., Chaumont F., Chrispeels M.J. The role of aquaporins and membrane damage in chilling and hydrogen peroxide anduced changes in the hydraulic conductance of maize roots.//Plant Phyisiology. 2005. 137. P. 341 -353. 3. Aroca R. Exogenous catalase and ascorbate modify the effects of abscisic acid (ABA) on root hydraulic properties in Phaseolus vulgaris L. plants. //Journal of Plant Growth Regulation..2006. 25. P. 10 – 17.

47 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond 4. Aroca R., Porcel R., Ruiz-Lozano J.M. Regulation of root uptake under abiotic stress conditions // Journal of Experimental Botany. 2012. 63. P. 43 – 57. 5. Asada K., Production and scavenging of reactive oxygen species in chloroplast and their functions. // Plant Physiology. 2006. 141. P. 391 – 396. 6. Bacon M.A., Wilkinson S., Davies W.J. pH – regulated leaf cell expansion in droughted plants is abscisic acid dependent. // Plant Physiology, 1998. 118. P. 1507 – 1515, doi: 10.1104/ pp.118.4.1507. 7. Baluska F., Cvrkova F., Kendrick J., Volkmann D. Sink plasmodesmata as gate ways for phloem unloading. Myosin VIII and calreticulin as molecular determinants of sink strength? // Plant Phusiol. 2001. 126. P. 39 – 46. 2001. 8. Baron – Epel O., et. al. Dynamic Continuity of Cytoplasmic and Membrane Compartments Between Plant Cells. // J. Cell. Biol. 1998, V. 106, P. 715 – 721. 9. Bloom A. Coordination Between Shoots and Roots // Vascular transport in Plants. Elsevier. 2005. P.241-255 10. Bogoslavsky L., Neumann P.M. Rapid regulation by acid pH of cell wall adjustment and leaf growth in maize plants responding to reversal of water stress. // Plant Physiology. 1998. V. 118. P. 701 – 709. 11. Boursiac Y., Boudet J., Postaire O., Luu D.T., Tournaire-Roux C., Maurel C. Stimulus- induced down-regulation of root water transport involves reactive oxygen speies-activated cell signaling and plasma membrane internalization. //The Plant Journal. 2008. 56. P. 207 – 218. 12. Bray E. A. Plant Responses to Water Defi cit. //Trends Plant Sci. 1997, V. 2. P. 48-54. 13. Chaves M.M., Maroco J.P., Pereira J.S. Understanding plant responses to drought – from genes to the whole plant.//Functional Plant Biology. 2003. 30. P. 239 – 264. 14. Chrispeels M. J., Agre P. Aquaporins: Water Channel Proteins of Plant and Animal Cells. // Trends Biochem. Sci. 1994, V. 19, P. 421 – 425. 15. Christmann A., Weiler E.W., Steudle E., Grill E. A hydraulic signal in root-to-shoot of water shortage. //The Plant Journal. 2007. 52. P. 167- 174. 16. Daniels M.J.,Mirkov T.E.,Chispeels M.J. The plasma membrane of Arabidopsis thaliana contain a mercury-insensitive aquaporin that is a homology of the tonoplast water channel protein.//Plant Physiology. 1994. 106. P.1325 – 1333. 17. Davies W., Wilkinson S., Loveys B. Stomatal control by chemical signalling and the exploitation of this mecanism to increase water use effi ciency in agriculture. //New Phusiologist. 2002. 153 P. 449 – 460. 18. Davies W.J., Zhang J. Root signal and the regulation of growth and development of plants in drying soil. // Ann. Rev, Plant Physiol., Plant Mol. Biol. 1991. V. 42. P. 55-76. 19. Franks P., Timothy J. Brodribb Stomatal control and Water Transport in the Xylem.// Vascular transport in Plants. Elsevier. 2005. P. 69 – 89. 20. Franks P.J., Drake P.L., Froend R.H. Anisohydric but is hydrodynamic: seasonally constant plant water potential gradient explained by a stomatal control mechanism incorporating variable plant hydraulic conductance. // Plant, Cell land Environment. 2007. 30. P. 19- 30. 21. Gorska A., Ye Q., Holbrook N.M., Zwienieski M.A. Nitrate control of root hydraulic properties in plants: translating local information to whole plant response.// Plant Physiology. 2008. 148. P. 1159 -1167. 22. Holbrook N.M., Zwienieski M.A. Integration of Long Distance Transport Systems in Plants: Perspectives and Prospects for Future Research // Vascular transport in Plants. Elsevier. 2005. P.537-545. 23. Hsiao T., Xu L.-K. Sensitivity of growth of roots versus leaves to water stress>biophysical analysis and relation to water transport.//Journal of Experimental Botany. 2000. 51. P.1595 – 1616. 24. Johanson I., Larsson C., Eck B., Kjelebom P. The major integral protein of spinach

48 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond leaf plasma membranes are purative aquaporins and are phosphorylated in response to Ca2+ and appoplastic water potential // Plant Cell, 1996. V. 8. p. 1181-1191 25. Jones H.G. Drought tolerance and water - use effi ciency. // Water Defi cits: plant responses from cell to community. Editor: W.J. Davies. University of Lancaster. 1993. P. 193 -203. 26. Jonson I., Larson C., Ek B., Kjellbom P. The major integral proteins of spinach leaf plasma membranes are putative aquaporins and are phosphorylated in response tu Ca2+ and apoplastic water potential. //The Plant Cell. 1996.8. P. 1181 – 1191. 27. Katon Kiyoshi, Furunoto Muneyoshi. A mechanism of respiration dependent water uptake in higher plants // Protoplasma. 1986. 130. N 1. p. 80-82. 28. Kitajima K., MulkeyS.S., Wright S.J. Decline of photosynthetic capacity with leaf age in relation to longevities’ fi ve tropical canopy tree species.// Am.J.Bot.1997. 84. P. 702 – 708. 29. Kramer P.J. Channing concepts regarding plant water relations // Plant Cell Environ. 1988. V. 11. P. 565-568. 30. Kramer P.J., Boyer J.S. Water Relations of Plants an Soils.//Academic Press. SanDiego.1995. 31. Lamont B.B., Lamont H.C. Utilizable water in leaves of 8 arid species as derived from pressure-volume curves and chlorophyll fl uorescence. // Physilolgia plantarum. 2000. 110. P. 64 – 71. 32. Leprince O. Etude des mécanismes de la résistence à la déshydration dans les embryons de plantes supérieures // Photosinthesis. 1992. 33. Leprince O., Deltour R..,Thorpe P.C., Atherton N.M., Hendry G.A.F. The role of free radicals and radical processing systems in loss of desiccation tolerance in germinating maize (Zea mays L.) // New Phytol. 1990. V. 116. P. 573-580. 34. Levitt J. Recovery of turgor by wilted, excised cabbage leaves in the absence of water uptake. A new factor in drought acclimation // Plant Physiol. 1986, V.82. N 1. p. 147-153. 35. Levitt J. Response of plants to environmental stress. N.Y. Acad. Press. 1995. 2 .497p. 36. Lovisolo C., I. Perrone, A. Carra A. Ferrandino, J. Flexas, H. Medrano and A. Schubert. Drought – induced changes in development and function of grapevine (Vitis spp.) organs and in their hydraulic and non – hydraulic interactions at the whole – plant level: a physiological and molecular update. // Functional Plant Biology. 2010. V. 37. P. 98 – 116. 37. Mansfi eld T.A., Mc Ainsh M.R. Hormones as regulator of water balance. //Plant hormones. London: Kluwer. 1995. P. 598 – 616. 38. Maurel C. Aquaporins and water permeability of plant membranes.// Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 1997. 48. P. 399 – 429. 39. Maurel C., Chrispeels M. J. Aquaporins: a molecular entry into plant water relations. //Plant Physiology. 2001. 125. P. 135 – 138. 40. Maurel C., Simonneau T., Sutka M. The signifi cance of roots as hydraulic rheostats // Journal of Experimental Botany.2010. 61. P. 3191 –3198. 41. McIntyre Gordon I. The role of water in the regulation of plant development // Can. J. Bot. 1987. V. 65. N 7. p. 1287-1298. 42. Meinzer F.C. Co-ordination of vapour and liquid phase water transport properties in plants.//Plant Cell Environment. 2002.25. P. 265 – 274. 43. Melenciuc M., Ştefîrţă A. Conductibilitatea hidraulică a plantelor de Zea mays L. şi Sorghum bicolor L. în condiţii de insufi cienţă moderată de umiditate. //Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. Seria şt. biol., chim. şi agricole. 2007. 3(302). P. 31 – 40. 44. Morillon R., Chrispeels M.J. The role of ABA and the transpiration stream in the regulation of the osmotic water permeability of leaf cells. //Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2001. 98. P. 14138 – 14137. 45. Nardini A., Salleo S. Limitation of stomatal conductance by hydraulic traits: Sensing or

49 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond preventing xylem cavitations? //Trees-Structure Function. 2000. 15. P.14 -24 46. North G., Peterson C. Water fl ow in roots: Structural and Regulatorz Features,// Vascular transport in Plants. Elsevier. 2005. P.131-156. 47. Passioura J. The drought environment: physical, biological and agricultural perspectives. // Jornal of Experimental Botany. 2007, V. 58, N. 2, P. 113 – 117. 48. Passioura J.B.,Condon A.G., Richards R.A. Water defi cits, the development of leaf area and crop productivity. //Water defi cits, plant responses from cell to community. / Editor J. Smith, H.Griffi ths.1993. P. 253 – 264. 49. Pritchard J. , Ford-Lloyd B., Newbury I. Roots as Integrated Part of the Translocation Pathway // Vascular transport in Plants. Elsevier. 2005. P.157-179. 50. Quintero J. M., Fournier J. M., Ramos J., Benlloch M. Status and ABA Affect Both Exudation and Hydraulic Conductivity in Sunfl ower Roots. // Physiol. Plant. 1998, V. 102, P. 279 – 284. 51. Radford J. E., White R. G. Localization of Myosin – Like Protein into Plasmodesmata. //Plant J. 1998, V. 14, P. 743 – 750. 52. Raschke K. Action of abscisic acid on guard cells. // Stomatal function. Ed. E. Zeiger, G.D. Farqhas, J. R. Cowan. Standford: Univ. press. 1987, P. 253-280. 53. Rawyler A., Arpagaus S., Braendle R. Impact of oxygen stress and energy availability on membrane stability of plant cells. // Annals of Botany (London). 2002.90. P. 499 - 507. 54. Revilla M.E., Martin L., Nicolas G., et al. Effect of high temperature on the variation and transport of endogenous cytokinins during the germination of chik-pea seeds // Plant. Physiol. 1988. V. 132. N. 2. P. 223-228. 55. Rose E. The ethylene-forming enzyme in two cultivars of winter wheat differing in drought resistance // Abstr. Plant Physiol. 1984. V. 75. N. 1. P. 89. 56. Ruiz-Lozano J.M., Alguacil M.M., Barzana G.,VernieriP., Aroca R. Exogenous ABA accentuates the differences in root hydraulic properties between mycorrhizal and non mycorrhizal maize plants through regulation of PIP aquaporins. //Plant Molecular Biology. 2009.70. P.565 – 579. 57. Sack L., M.T. Tyree. Leaf Hydraulics and its Implications in plants Structure and Function.// Vascular transport in Plants. Elsevier. 2005. P.93 -114. 58. Sauter A., Davies W. J., Hartung W. The long - distance abscisic acid signal in the droughted plant: the fate of the hormone on its way froom root to shoot. //Journal of Experimental Botany. 2001. V. 52. P. 1991 – 1997. 59. Sharp R.E., Wu Y, Voetberg G. S., Saab I. N., LeNoble M. E. Confi rmation that abscisic acid accumulation is required for maize primary root elongation at low water potentials. // Journal of Experimental Botany. 1994. V. 45. P. 1743 – 1751. 60. Shinozaki Kazuo, Kazuko Yamaguchi-Shinozaki. Molecular Responses to Cold, Drought Heat and Salt Stress in Higher plants. R. G. Landes Company. Austin. Texas. U.S.A. 1999. 170 p. 61. Sperry J. S. , Hacke U.G., Oren R., Comstok J.P. Water defi cits and hydraulic limits to leaf water supply//Plant Cell Environ., 2002. 25. P. 251 – 263. 62. Spollen W. G., Sharp R E. Spatial distribution of turgor and root growth at low water potentials. // Plant Physiol. 1991. V. 96. P. 438-443. 63. Spollen W.G., Sharp R.E., Saab I.N., Wu I. Regulation of cell expansion in roots and shoots at low water potentials. //Water defi cits, plant responses from cell to community. // Editor J. Smith, H.Griffi ths.1993. P. 37 – 52. 64. Steudle E. The cohesion-tension mechanism and the acquisition of water by plant roots.//Annual review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 2001. 52. P. 847 – 875. 65. Steudle E., Peterson C.A. How does water get through roots?// Journal of Experimental

50 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond Botany. 1998.49. P.775 – 788. 66. Ştefîrţă A., Aluchi N., Melenciuc M., Buceaceaia S. Toleranţa la secetă şi oxidarea peroxidică a lipidelor în frunzele plantelor de Zea mays L.// Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2010. N 3. P. 62 – 70. 67. Ştefîrţă Anastasia, Aluchi N., Melenciuc M., Buceaceaia Svetlana. Antrenarea enzimelor peroxidazice în protecţia antioxidativă a plantelor în condiţii de secetă. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. ISSN 1857-064X. Chişinău 2011. N 1. P. 51 - 62. 68. Ştefîrţă A., Brînză L. Corelaţia activităţii unor enzime antioxidative şi status-ului apei frunzelor de zea mays l.in condiţii de secetă . //Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2008. N2 (305), p. 41 – 50. 69. Ştefîrţă A., Aluchi N. Gradienţii status-ului hidric la plantele de Zea mays L. în condiţii de stress hidric//Mat. Simp. II “Seceta şi căile fi ziologo-biochimice de atenuare a consecinţelor ei asupra plantelor de cultură”. Chişinău, 1999. P. 143-144. 70. Ştefîrţă A., Aluchi N., Vrabie V. Menţinera integrităţii funcţionale – premiză a rezistenţei plantelor de Zea mays L. la secetă // Lucrările ştiinţifi ce a Univers. de ştiinţe Agricole şi Medicină Veterinară „Ion Ionescu de la Brad” Iaşi, România, 2002. 2. 159 MB. 71. Tardeu F., Davies W. J. Root-shoot communication and whole –plant regulation of water fl ux // water defi cits plants responses from cell to community. Editor: Davies W. J. Lancaster: University of Lancaster, 1993. p. 147-162. 72. Thorpe M., P. Minchin, N. Gould, J. McQueen. The Stem Apoplast: A Potential Communication Chanel in Plant Growth Regulation// Vascular transport in Plants. Elsevier. 792005. P. 201-218. 73. Timmermann B. N., Steelin K. S. Introductory chapter // Phytochemical adapt. Stress: Proc. Annu. Symp. Phytochem. Soc. N. Amer., Tuscon. Ariz., July 5–8, 1983. N. Y: London. 1984. P. 1-6. 74. Uren N.C. Types, Amounts and Possible Function of Compounds Released into the Rhizosphere by Soil-Grown Plants // The Rhizosphere: Biochemistry and Organic Substances at the Soil-Plant-Interface. Ed. By Pinton R., et al., 2001. Chapter 2. P. 19 – 40. 75. Walton D.C., Harrison M.A., Cotê P. The effects of Water Stress on Abscisic - acid Levels and Metabolism in Roots of Phaseolus vulgaris and other Plants // Planta. 1976. P. 141-144. 76. Wilkinson, S. and Davies, W.J. ABA-based chemical signalling: the co-ordination of responses to stress in plants. // Plant Cell and Environment 2002. V. 25. P. 195-210. 77. Wright S.T.C. The effect of light and dark periods on the production of ethylene from water-stressed wheat leaves // Planta. 1981. V. 153. N. 2. P. 172-180. 78. Yamada S., Katsuhara M., Kelly W.B.,Michalowski C.B., Bohnert H.J. A family of transcripts encoding water chanel proteins: tissue- specifi c expression in the common ice plant. // The Plant Cell. 1995. 7. P 1125 – 1142. 79. Ye Q., Steudle E., Oxidative gating of water channels (aquaporins) in corn roots.// Plant, Cell and Environment. 2006. 29. P. 459 – 470. 80. Zongin Lu, Neumann P.M. Water-stress inhibits Hydraulic Conductance and Leaf Growth in Rice Seedlings but Not the Transport of Water via Mercury-Sensitive Water Channels in the Root // Plant Physiology. 1999. V. 120. N. 1. P. 143-151 81. Аксёнов С. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов. 2004. Ижевск, АНО «ИКИ», 212 стр. 82. Великанов Г. А., Волобуева О. В., Хохлова А. П. Изучение водопроницаемости транспортных каналов плазмодесм по данным импульсного метода ЯМР. //Физиология растений. 2001, Т. 48, С. 375 – 383. 83. Высоцкая Л.Б., Тимергалана Л.Н., Симонян М., Веселов С.Ю. Регуляция содержания цитокининов у проростков пшеницы с частично удаленной корневой системой

51 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Articole de fond // Тезисы докладов Междун. Конф. «Физиология растений – наука III Тысячелетие». М.: 1999. С. 141. 84. Гамалей Ю. В. Надклеточная организация растений. //Физиология растений. 1997, Т. 44, С. 819 – 846. 85. Григорюк И. А., Шматько И. Г,. Берштейн Б. И. Калий и водообмен растений. B: Физиология и биохимия культурных растений. 1989, Т. 21, N. 5, С. 429 – 431. 86. Жолкевич В. Н. Транспорт воды в растении и его эндогенная регуляция. Москва: Наука, 2001. 80 с. 87. Зялалов А. Водный ток в высших растениях: физиология, эволюционное становление, системный анализ. //Физиология растений. 2004, Т. 51, N.4. 88. Кузнецов. В.В. Молекулярные механизмы устойчивости и адаптации целого растения к стрессовым фаторам. //Тезисы докладов III съезда Всероссийского общества физиологов растений. 1993. Т. 6. С.42. 89. Леопольд А. Рост и развитие растений. Москва: Мир, 1968. 494 с. 90. Мелещенко С. Н. Динамика водного обмена как показатель продуктивности растений в регулируемых условиях // 2 съезд Всес. Об-ва физиол. раст. Тез. Докл. ч.2. М.,1992.с. 135. 91. Мерзляк М.Н. Активированный кислород и окислительные процессы в мембранах растительной клетки // Итоги науки и техники. Сер. Физиология растений. 1989. Т. 6. 167 с. 92. Мустафина А.Р., Веселов Д.С., Сабиржанова И.Б., Кудояроова Р.П. Быстрая гормональная реакция на осмотический шок у проростков пшеницы // Тезисы докладов Междун. Конф. «Физиология растений – наука III Тысячелетие». М.: Наука. 1999. С. 425. 93. Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высшая школа. 1989. 464 c. 94. Полевой В.В. Внутриклеточные и межклеточные системы регуляции у растений. // СОЖ. 1997. 95. Пустовойтова Т. Н., Жолкевич В. Н. Основные направления в изучении влияния засухи на физиологические процессы у растений. //Физиология и биохимия культурных растений. 1992, Т. 24, № 1, С. 14-27. 96. Хочачка П., Сомеро Д. Биохимическая адаптация. М.: Мир, 1988. 568с. 97. Чайлахян М. Х. Регуляция цветения высших растений. М.: Наука, 1988. 560с. 98. Шевырева Т. А., Жесткова И. М., Трофимова М. С. Латеральная гетерогенность аквапоринов PIP – типа в плазмаллеме растительных клеток. //Международная конференция «Современная физиология растений: от молекул до экосистем.» Сыктывкар, Республика Коми, Россия, 2007. 99. Штефырцэ А.А. Водный обмен яблони в условиях неблагоприятной перемены влагообеспеченности. Автореф. дис. доктора биол. наук. Кишинев, 1990. 49 с. 100. Штефырцэ A. Физиолого-биохимические особенности адаптации яблони к неустойчивому влагообеспечению. Кишинев: Штиинца. 1993. 200 с.

52 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia FIZIOLOGIA ŞI SANOCREATOLOGIA

СПЕЦИФИКА ИЗМЕНЕНИЙ ЭКГ ПОД ВЛИЯНИЕМ НОРМОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ

Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Каратерзи Г.И.

Институт физиологии и санокреатологии Академии Наук Молдовы

Rezumat

În articol sunt prezentate date privind infl uenţa antrenamentului hipoxiei normobarice asupra indicilor electrocardiogramei. Conform efectului infl uenţei hipoxiei normobarice au fost evidenţiaţe diferite grupe de investigaţi: cu sporire a capacităţilor funcţionale ale sistemului cardiovascular şi toleranţă la efort, cu ameliorare moderat pronunţată a indicilor studiaţi şi cu lipsa efectului pozitiv. La majoritatea investigaţilor s-a observat sporirea capacităţilor funcţionale ale cordului, în bază la ce se face concluzia despre posibilitatea folosirii în perspectivă în sanocreatologie a acestei metode cu condiţia determinării individuale a capacităţilor funcţionale ale sistemului cardiorespirator şi a sensibilităţii la hipoxie. Cuvinte-cheie: hipoxie - hipoxie normobarică-cord - electrocardiogramă - sistem cardiovascular - sistem cardiorespirator. Depus în redacţie 29 martie 2012 ------Adresa pentru corespondenţă: Ciochină Valentina, Institutul de Fiziologie şi Sanocreatologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei, 1, MD- 2028, Chişinău; Republica Moldova, e-mail: [email protected], tel. (+373 22) 73-71-42. Введение

Влияние гипоксии на организм достаточно хорошо изучено. Основная роль в этом принадлежит таким известным исследователям, как Сиротинин Н.Н., Барбашова З.И., Миррахимов М.М., Меерсон Ф.З., Агаджанян Н.А., Колчинская А.З., Чижов А.Я. и др. Благодаря им стало возможным использовать гипоксию, как метод повышения неспецифической резистентности организма человека. С развитием санокреатологии [10-13], естественна, стала попытка определить возможность применения нормобарической гипоксии в целях решения её задач, в частности – повышения функциональных возможностей различных физиологических систем организма. При изучении эффекта влияния режима нормобарической гипоксической тренировки (НГТ) на респираторную систему, разработанного в Институте физиологии и санокреатологии (ИФС), нами было установлено, что таковой проявляется не на всех испытуемых [5]. Это послужило основанием исследовать, как скажется этот же режим тренировки на показатели функции сердца, в частности, электрокардиографически.

53 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia Материалы и методы В исследование были включены 15 практически здоровых добровольцев (13 мужчин, 2 женщины) в возрасте от 21 до 35 лет. От испытуемых было получено письменное согласие на участие в эксперименте. Для изучения функциональной перестройки деятельности сердца, возникающей при гипоксии, все участники прошли курс нормобарической гипоксической тренировки, включающий в себя дыхание газовой гипоксической смесью (ГГС). Гипоксия вызывалась ГГС с различным содержанием кислорода (1-й день – 19%; 2-й, 3-й – 17%; 4-й, 5-й – 15%; 6-й, 10-й – 12%), создаваемая при помощи оригинальной установки нормобарической газовой гипоксии, разработанной в ИФС АН Молдовы. Установка содержит многоканальный газоанализатор, позволяющий осуществлять контроль над содержанием кислорода в газовой смеси. Исследуемые помещались в биолого-технические боксы, подключенные к системе автоматической подачи газовой смеси. Сеансы осуществлялись ежедневно в течение 10 дней, продолжительностью 30 минут. Следует отметить, что ни у одного из исследуемых во время сеансов не было выявлено ухудшения самочувствия. Перед началом гипоксической тренировки, а также после 1-го, 5-го, 10-го сеанса проводилось субмаксимальное нагрузочное тестирование на велоэргометре Schiller с использованием ступенчатого протокола нагрузки, с мониторированием ЭКГ (электрокардиограммы) и газоанализом (Schiller Cardiovit АТ-104 РС). Добровольцами выполнялся субмаксимальный уровень нагрузки: в зависимости от пола, веса и возраста величина ЧСС составляет 85- 90% от значения максимального пульса. Мы придерживались общепринятой

формулы определения субмаксимального пульса: ЧСС субмакс = 200–возраст [1]. Что касается протокола теста, то последние зарубежные и отечественные руководства по нагрузочному тестированию рекомендуют выбирать такой протокол, который позволяет достигнуть планируемого критерия прекращения теста за 6 -12 минут работы. Именно этого времени достаточно для того чтобы, с одной стороны - оценить адекватность гемодинамических параметров на каждой ступени, с другой – обеспечить преимущественно аэробный характер нагрузки [1-4, 7, 15-17]. Исходя из этого, в ходе велоэргометрического теста нами использовался следующий протокол: начальная нагрузка – 100 Вт, ступень – 50 Вт, продолжительность ступени – 3 мин. Темп вращения педалей составлял 60 оборотов в минуту. При достижении субмаксимальной ЧСС нагрузка снижалась до 25 Вт и оставалась неизменной до восстановления физиологических показателей. В покое, во время нагрузки и в течение фазы восстановления регистрировали ЭКГ в 12 отведениях модифицированным методом Мейсона - Линкара до начала НГТ, после 1-го, 5-го и 10-го сеансов. Для определения функционального состояния сердца в процессе НГТ исследовались следующие показатели: ЧСС, амплитуда отрезка ST, зубца Т и

время работы. ЭКГ–показатели анализировали в отведении V5. Установлено, что 89% всех изменений, выявляемых при проведении нагрузочной пробы в 12 отведениях, отражаются именно в этом грудном отведении по Вильсону [8].

54 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia Результаты и их обсуждение Анализ регистрируемой в покое и во время нагрузочного тестирования ЭКГ до и после гипоксических сеансов показал, что не у всех исследуемых изменения однонаправлены. В целом у всех можно отметить хорошее состояние сердечнососудистой системы (ССС). Ритм сердца у большинства синусовый, (на ЭКГ все зубцы Р – положительные и предшествуют каждому желудочковому комплексу), регулярный правильный. У нескольких добровольцев отмечена синусовая аритмия, которая характеризуется удлинением RR на выдохе и укорочением на вдохе. С повышением мощности нагрузки учащался и сердечный ритм, что на ЭКГ отражалось укорочением интервала QT. Анализ результатов нагрузочной ЭКГ, основанный на оценке динамики амплитудных характеристик зубцов, показал, что они соответствуют показателям, характерным для здоровых лиц при физической нагрузке. По эффекту влияния НГТ на отдельные показатели ЭКГ выявлены 3 группы: первая, для которой характерно повышение функциональных возможностей и толерантности на нагрузку; вторая группа, у которой отмечается слабовыраженное улучшение исследуемых параметров; третья – с отсутствием положительного эффекта. Учитывая однородность изменений исследуемых параметров в каждой группе, в работе приведены данные только трех добровольцев, а именно – по одному из каждой группы. Первая группа испытуемых представлена добровольцем М. (рис. 1). Считается, что изменения отрезка ST и зубца Т являются наиболее показательными для диагностики состояния сердца при кислородном голодании [6], что послужило основанием их детального рассмотрения на усредненных циклах ЭКГ. До начала НГТ в условиях покоя при ЧСС 86 уд/мин амплитуда ST составляла 1,1 мм (рис. 1а). Далее наблюдается известная закономерная линейная связь между мощностью нагрузки и ЧСС, которая прослеживалась у всех исследуемых. При нагрузке мощностью 100 Вт ЧСС увеличилась до 102 уд/ мин, а амплитуда ST – до 1,6 мм (рис.1б). При повышении мощности нагрузки до 200 Вт исследуемые параметры составляли, соответственно, 160 уд/мин и 1,7 мм (рис.1в). Достижение субмаксимальной ЧСС произошло на 9:44 минуте. На 2-ой минуте после нагрузки, хотя ЧСС и уменьшалась до 112 уд/мин, амплитуда ST продолжала косовосходяще увеличиваться до 2,5 мм (рис.1г), что, как правило, сопровождает тахикардию, указывая на ритмозависимый характер изменений [9]. Наряду с этим отмечается увеличение зубца Т, что, по мнению ряда авторов, происходит при падении насыщения крови кислородом, связанном с гипоксией, возникающей в результате высокой функциональной нагрузки на сердце на фоне снижения оксигенации артериальной крови [2]. На 5-ой минуте восстановления ЧСС снижалась до 96 уд/мин, амплитуда ST – до 1 мм (рис. 1д), т.е. видно, что амплитуда ST восстанавливается, тогда как ЧСС остается несколько выше инициального значения. После 1-го сеанса ЧСС в покое составляла 85 уд/мин, а амплитуда ST – 1,7 мм (рис 2а). Нагрузка мощностью 100 Вт вызывала увеличение ЧСС до 102 уд/мин и амплитуды ST до 1,8 мм (рис. 2б). Нагрузка мощностью 200 Вт приводила к

55 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia учащению сердцебиения до 165 уд/мин, что на 5 уд/мин больше, чем до гипоксии, а также к росту амплитуды ST до 2,4 мм (рис. 2в) и уменьшению времени работы на 0:17 мин. Такие изменения отражают повышение напряженности функционирования кислородотранспортной системы организма и увеличение реактивности сердечной деятельности. На 2-ой мин восстановительного периода ЧСС снижалась до 113 уд/мин, а амплитуда ST и зубца Т, как и в предыдущем тесте, продолжала увеличиваться (рис. 2г). На 5-ой минуте после прекращения внешней нагрузки наблюдалось прогрессирующее урежение ритма до 98 уд/мин и восстановление амплитуды ST до 0,9 мм (рис. 2д).

а б и г д Рис. 1. Изменения амплитуды сегмента ST при нагрузочном тестировании в

отведении V5 у исследуемого М. до НГТ (а – в покое; б – при мощности нагрузки 100 Вт; в - при мощности нагрузки 200 Вт; г – на 2-ой минуте восстановления д – на 5-ой минуте восстановления).

а б и г д Рис. 2. Изменение амплитуды сегмента ST при нагрузочном тестировании в отведении V5 у исследуемого М. после 1-го сеанса НГТ (а – в покое; б – при мощности нагрузки 100 Вт; в - при мощности нагрузки 200 Вт; г – на 2-ой минуте восстановления; д - на 5-ой минуте восстановления). Как видно из приведенных данных, сеанс НГТ продолжительностью 30 мин вызывал совсем незначительное напряжение систем компенсации артериальной гипоксемии и, как следствие, сходную реакцию сердца по направленности и величине изменений, практически не отличающуюся от описанных до НГТ. После 5-и дней НГТ в условиях покоя ЧСС у испытуемого М. составляла 81 уд/мин, а амплитуда ST 1,5 мм (рис. 3а). Нагрузка мощностью 100 Вт вызывала повышение ЧСС до 100 уд/мин и увеличение ST до 1,7 мм (рис. 3б), а нагрузка мощностью 200 Вт – увеличение этих же показателей, соответственно, до 162 уд/ мин и 2,2 мм (рис. 3в). На 2-ой минуте восстановления ЧСС составляла 112 уд/ мин, амплитуда ST – 3,2 мм (рис. 3г). Через 5 минут обсуждаемые показатели соответствовали 102 уд/мин и 1,3 мм (рис. 3д). Длительность теста практически не

изменилась, хотя количество O2 в ГГС уменьшилось с 19% до 15%, что отражает запуск механизмов адаптационного ответа на воздействие нормобарической гипоксии.

56 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia После 10-и дней НГТ ЧСС покоя составляла 80 уд/мин, а амплитуда ST – 1,4 мм (рис. 4а). После первой ступени нагрузки ЧСС учащалась до 97 уд/мин, при одновременном подъеме ST до 1,6 мм (рис. 4б). Нагрузка мощностью 200 Вт повысила ЧСС до 153 уд/мин и амплитуду ST – до 2,2 мм (рис. 4в). На 2 минуте восстановления ЧСС снизилась до 111 уд/мин, а амплитуда ST, аналогично предыдущим тестам, увеличилась до 3 мм (рис. 4г). На 5-ой мин постнагрузочного периода ЧСС составляла 94 уд/мин, амплитуда ST – 1,0 мм (рис. 4д). Время до достижения субмаксимальной ЧСС увеличилось до 10:14 мин.

а б и г д Рис. 3. Изменение амплитуды сегмента ST при нагрузочном тестировании

в отведении V5 у исследуемого М. после 5-го сеанса НГТ (а – в покое; б – при мощности нагрузки 100 Вт; в - при мощности нагрузки 200 Вт; г – на 2-ой минуте восстановления; д - на 5-ой минуте восстановления).

а б и г д Рис. 4. Изменение амплитуды сегмента ST при нагрузочном тестировании

в отведении V5 у исследуемого М. после 10-го сеанса НГТ (а – в покое; б – при мощности нагрузки 100 Вт; в - при мощности нагрузки 200 Вт; г – на 2-ой минуте восстановления; д - на 5-ой минуте восстановления). Сравнивая показатели ЭКГ после 5-го и 10-го дней воздействия НГ, видно, что после 10-и дней тренировки восстановление относительно исходных показателей происходит быстрее. После 10-го сеанса наблюдается более низкий ритм сердечных сокращений как в покое, так и на аналогичных ступенях нагрузочного теста. В восстановительном же периоде на 2-ой минуте ЧСС остается практически на одном уровне, а на 5-й минуте – ниже, чем в первый день при увеличившейся длительности теста (рис. 5). Так, время работы исследуемого М. до достижения субмаксимальной ЧСС до НГТ составляло 9:44 мин, после 1-го сеанса – 9:27 мин, после 5-го сеанса – 9:28 мин, после 10-го сеанса – 10:14 мин. Этот факт также демонстрирует положительное влияние НГТ, так как с увеличением времени работы должно увеличиваться и время восстановления ЧСС. Кроме того, отмечается положительная динамика сегмента ST и зубца Т (рис.1, рис.2, рис.3, рис.4), что, вероятно, связано с улучшением кровоснабжения миокарда в результате увеличения его васкуляризации, отмеченной при адаптации к гипоксии [14]. Вышеперечисленные данные указывают на формирование адаптивных изменений после десятидневного курса НГТ, характеризующих повышение функциональных резервов сердца.

57 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia Вторая группа исследуемых представлена добровольцем Б., у которого до начала НГТ определили, что в донагрузочной фазе теста ЧСС была в пределах 96 уд/мин, амплитуда ST – 1,3 мм (рис. 6А). При нагрузке мощностью 100 Вт ЧСС увеличилась до 135 уд/мин, а амплитуда ST – до 1,9 мм (рис. 6Б). Нагрузка мощностью 150 Вт увеличила ЧСС до 167 уд/мин, амплитуда ST при этом была 1,2 мм (рис. 6В). Через 2 минуты после окончания физической нагрузки ЧСС уменьшилась на 29 уд/мин, а амплитуда ST, как и в случае с предыдущим испытуемым, продолжала косовосходяще увеличиваться (рис. 6Г). На 5-ой минуте восстановления ЧСС уменьшилась до 121 уд/мин с параллельным восстановлением амплитуды ST до 1,0 мм (рис. 6Д). Амплитудные характеристики зубца Т в ходе первого и последующих тестирований повторяют динамику изменений, описанную у предыдущего исследуемого.

Рис. 5. Динамика ЧСС у исследуемого М. при нагрузочном тестировании в процессе НГТ. 1 - в покое; 2 - при мощности нагрузки 100 Вт; 3 – при мощности нагрузки 200 Вт; 4 – на 2-ой минуте восстановления; 5 - на 5-ой минуте восстановления.

а б и г д Рис. 6. Изменения амплитуды сегмента ST при нагрузочном тестировании в

отведении V5 у исследуемого Б. до НГТ (а – в покое; б – при мощности нагрузки 100 Вт; в - при мощности нагрузки 200 Вт; г – на 2-ой минуте восстановления; д - на 5-ой минуте восстановления). После 1-го сеанса НГТ в условиях покоя ЧСС была на уровне 93 уд/мин, амплитуда ST – 1,6мм (рис 7а). Нагрузка мощностью 100 Вт вызвала повышение ЧСС до 146 уд/мин, в то время как амплитуда ST оставалась на том же уровне (рис.7б). Нагрузка мощностью 150 Вт приводила к повышению ЧСС до 176 уд/

58 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia мин, при этом амплитуда ST уменьшалась до 1,2 мм (рис. 7в). Через 2 минуты после прекращения нагрузочной фазы ЧСС снизилась до 134 уд/мин на фоне элевации ST до 3 мм, индуцированной предшествовавшей нагрузкой (рис.7г). На 5-ой минуте восстановительного периода ЧСС снизилась до 117 уд/мин, а амплитуда ST – до 0,9 мм (рис. 7д), т.е. амплитуда сегмента ST, отражающая недостаток кислорода в миокарде, является более лабильным показателем, чем ЧСС. Пятидневное воздействие НГ существенно не сказалось на ЧСС и амплитуде ST в условиях покоя (рис. 8а). Физическая нагрузка мощностью 100 Вт вызывала большее увеличение ЧСС на 17 уд/мин по сравнению с исходными данными, в то время как амплитуда ST находилась в тех же пределах (рис. 8б). Увеличение нагрузки до 150 Вт вызвало увеличение амплитуды ST до 2,0 мм и учащение сердцебиения до 178 уд/мин (рис. 8в). Через 2 минуты после физической нагрузки ЧСС и амплитуда ST были примерно такими же, как и после 1-го дня –138 уд/мин и 2,8 мм (рис. 8г). После 5-ой минуты ЧСС мало чем отличалась от первого дня, а амплитуда ST увеличилась на 0,7 мм (рис. 8д).

а б и г д Рис. 7. Изменение амплитуды сегмента ST при нагрузочном тестировании

в отведении V5 у исследуемого Б. после 1-го сеанса НГТ (а – в покое; б – при мощности нагрузки 100 Вт; в - при мощности нагрузки 200 Вт; г – на 2-ой минуте восстановления; д – на 5-ой минуте восстановления).

а б и г д Рис. 8. Изменение амплитуды сегмента ST при нагрузочном тестировании

в отведении V5 у исследуемого М. после 5-го сеанса НГТ (а – в покое; б – при мощности нагрузки 100 Вт; в - при мощности нагрузки 200 Вт; г – на 2-ой минуте восстановления; д - на 5-ой минуте восстановления). После 10 дней НГ ЧСС в покое уменьшалась до 78 уд/мин, что меньше относительно 1-го и 5-го дня, а амплитуда ST увеличивалась до 1,5 мм (рис.9а). Нагрузка мощностью 100 Вт увеличивала ЧСС до 142 уд/мин, что меньше частоты сердцебиений, зарегистрированной на аналогичной ступени нагрузочного теста после 5-дневного воздействия, на 10 уд/мин. Амплитуда ST несколько возросла: после 5-го сеанса она была 1,9 мм, а после 10 сеанса - 2,3 мм (рис. 9б). При нагрузке мощностью 150 Вт ЧСС увеличивалась до 178 уд/мин, а амплитуда ST – до 1,7 мм (рис. 9в). Через 2 минуты после прекращения физической нагрузки, сердцебиение уменьшалось до 125 уд/мин, т.е. в большей степени, чем после 5-го

59 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia дня (138 уд/мин), а амплитуда ST стала выше на 0,8 мм (рис. 9г). Показатели ЧСС (115 уд/мин) и амплитуды ST (1,6 мм) на 5-ой минуте восстановления указывают на их более динамичную нормализацию относительно 5-го дня НГТ (рис. 9д). Если проследить динамику ЧСС по дням в ходе нагрузочного тестирования, видно, что наибольшая реактивность и напряжение кислородотранспортных

систем наблюдается после 5-го сеанса при содержании О2 в ГГС 15% (рис.10). После 10-го сеанса НГТ сердечные сокращения на аналогичных этапах теста становились реже, чем после 5-го сеанса. В условиях покоя ЧСС уменьшается на 15 уд/мин относительно зарегистрированных инициальных значений (рис.10). Субмаксимальная ЧСС достигалась за 5:07 мин, тогда как на 10-й день – за 5:11 мин. Динамика зубца Т аналогична предыдущему исследуемому. Данные свидетельствуют о том, что к 10-му сеансу реактивность ССС снижается и в динамике отмечается некоторое повышение резервных возможностей сердца. Однако, надо отметить, что это улучшение получено при выполнении меньшей физической нагрузки, чем до начала исследования.

а б и г д Рис. 9. Изменение амплитуды сегмента ST при нагрузочном тестировании

в отведении V5 у исследуемого Б. после 10 сеанса НГТ (а – в покое; б – при мощности нагрузки 100 Вт; в - при мощности нагрузки 200 Вт; г – на 2-ой минуте восстановления; д – на 5-ой минуте восстановления).

Рис. 10. Динамика ЧСС у исследуемого Б. при нагрузочном тестировании в процессе НГТ. 1 - в покое; 2 - при мощности нагрузки 100 Вт; 3 – при мощности нагрузки 200 Вт; 4 – на 2-ой минуте восстановления; 5 - на 5-ой минуте восстановления.

60 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia У испытуемого А., представителя третьей группы, перед началом исследования

в условиях покоя ЧСС находилась в пределах 93 уд/мин, а амплитуда ST в V5 – 0,5 мм (рис. 11а). Физическая нагрузка мощностью 100 Вт вызывала увеличение ЧСС до 125 уд/мин, не оказывая существенного влияния на амплитуду ST (рис. 11б). При мощности нагрузки 150 Вт ЧСС составляла 152 уд/мин, а амплитуда ST реагировала повышением до 0,9 мм (рис.11в). На 2-ой и 5-ой минуте восстановления ЧСС снизилась до 135 уд/мин и 122 уд/мин, соответственно, а амплитуда ST, как и в предыдущих случаях, возрастала в начальный период восстановления до 2,2 мм и снижалась к 5-ой минуте до 0,8 мм (рис. 11г, 11д).

а б и г д Рис. 11. Изменения амплитуды сегмента ST при нагрузочном тестировании в

отведении V5 у исследуемого A. до НГТ (а – в покое; б – при мощности нагрузки 100 Вт; в - при мощности нагрузки 150 Вт; г – на 2-ой минуте восстановления; д – на 5-ой минуте восстановления). После 1-го сеанса ЧСС в донагрузочной фазе находилась в пределах 106 уд/ мин, а амплитуда ST – 1,1 мм (рис.12а). При физической нагрузке мощностью 100 Вт сердцебиение увеличивалось до 141 уд/мин, тогда как амплитуда ST не изменялась (рис. 12б). При физической нагрузке мощностью 150 Вт ЧСС достигала 159 уд/мин с одновременным косовосходящим подъемом ST до 1,3 мм (рис. 12в). На 2-ой минуте восстановительного периода ЧСС снижалась до 135 уд/мин, а амплитуда ST (1,5 мм) менялась незначительно (рис. 12г). На 5-ой минуте наблюдалось уменьшение ЧСС до 122 уд/мин, а амплитуда ST опускалась до 0,7 мм (рис. 12д).

а б и г д Рис. 12 Изменение амплитуды сегмента ST при нагрузочном тестировании

в отведении V5 у исследуемого A. После 1 сеанса НГТ (а – в покое; б – при мощности нагрузки 100 Вт; в - при мощности нагрузки 200 Вт; г – на 2-ой минуте восстановления; д – на 5-ой минуте восстановления). После 5-и дней гипоксии в условиях покоя ЧСС составляла 108 уд/мин, что на 15 уд/мин больше, чем до начала исследования, а амплитуда ST становится отрицательной (-0,1 мм) (рис. 13а). При физической нагрузке мощностью 100 Вт ЧСС повышается до 147 уд/мин с подъемом ST до 1,1 мм выше изолинии (рис. 13б). При воздействиях силой 150 Вт ЧСС увеличивается до 166 уд/мин при одновременном увеличении амплитуды ST до 2,1 мм (рис. 13в). Указанное повышение ЧСС свидетельствует о том, что после 5-дневной нормобарической

61 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia гипоксической тренировки сердце работает в более напряженном режиме. Восстановительный период на 2-ой мин сопровождался снижением ЧСС до 133 уд/мин и амплитуды ST – до 1,6 мм (рис. 13г), а после 5-и минут, соответственно, до 120 уд/мин и 0,5 мм (рис. 13д). После проведения 10-и сеансов НГТ в условиях покоя ЧСС составляла 124 уд/мин, что выше исходных данных на 31 уд/мин и свидетельствует о еще более напряженной деятельности сердца относительно 5-го сеанса. Амплитуда сегмента ST (0,4 мм), зарегистрированная в покое, увеличилась во время нагрузки до 1,4 мм и 1,3 мм (рис. 14б, 14в). Частота сердцебиений на первой ступени нагрузки возросла до 149 уд/мин, а на второй – до 176 уд/мин. На 2-й минуте восстановления ЧСС составляла 134 уд/мин, а амплитуда ST – 0,9 мм (рис. 14г). На 5-й минуте эти же показатели составляли 121 уд/мин и 0,5 мм, соответственно (рис. 14д).

а б и г д Рис. 13. Изменение амплитуды сегмента ST при нагрузочном тестировании

в отведении V5 у исследуемого А. после 5-го сеанса НГТ (а – в покое; б – при мощности нагрузки 100 Вт; в - при мощности нагрузки 200 Вт; г – на 2-ой минуте восстановления; д - на 5-ой минуте восстановления).

а б и г д Рис. 14. Изменение амплитуды сегмента ST при нагрузочном тестировании

в отведении V5 у исследуемого А. после 10 сеанса НГТ (а – в покое; б – при мощности нагрузки 100 Вт; в - при мощности нагрузки 150 Вт; г – на 2-й минуте восстановления; д - на 5-й минуте восстановления).

Приведенные данные свидетельствуют, что 10-дневная НГТ у испытуемого А. вызвала увеличение ЧСС как в покое, так и при нагрузках (рис.15). По существу, 10-дневная НГТ вызвала более напряженную деятельность сердца. Об этом же свидетельствует и время работы испытуемого до достижения субмаксимальной ЧСС. Если до начала сеансов НГТ субмаксимальная ЧСС при нагрузке мощностью 200 Вт достигалась на 8:31 мин, то после 1-го сеанса – на 6:58 мин, после 5-го сеанса – на 6:44 мин. После 10-го сеанса эти показатели были достигнуты при мощности нагрузки 150 Вт на 5:24 мин, что указывает на снижение толерантности на физическую нагрузку. Такая динамика позволяет сделать заключение о некотором понижении функциональных возможностей сердца, связанном, вероятно, со значительным напряжением адаптивных процессов у данного добровольца.

62 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia Таким образом, испытанный нами режим сказался на исследуемых параметрах функции сердца следующим образом: у 10-ти участников исследования повышались функциональные возможности сердца и толерантность на нагрузку; у 4-х - отмечалось слабовыраженное улучшение; у 2-х – в динамике наблюдалось некоторое ухудшение функциональных возможностей сердца.

Рис. 15. Динамика ЧСС при нагрузочном тестировании в процессе НГТ у исследуемого А. 1- в покое; 2 – при мощности нагрузки 100 Вт; 3 – при мощности нагрузки 200 Вт; 4 – на 2-й минуте восстановления; 5 - на 5-й минуте восстановления.

Разнонаправленный эффект, видимо, обусловлен неоднородностью лиц по уровню физического состояния и различным порогом гипоксической чувствительности. Возможно, у 2-ой и 3-ей группы испытуемых порог чувствительности был понижен, и испытанный режим превышал саногенные лимиты его влияния. Выводы: 1. НГТ продолжительностью 10 дней, вызванная вдыханием ГГС с различным

содержанием О2 (1-ый день – 19%; 2-ой, 3-ий – 17%; 4-ый, 5-ый – 15%; 6-ой, 10-ый – 12%) оказывает неодинаковый эффект на функциональные способности ССС. У большинства испытуемых (66,7 %) он выражался увеличением адаптивных способностей сердца, у незначительного количества добровольцев (20%) эффект проявлялся несущественно, а у двух добровольцев (13,3 %) эффект был негативным. 2. Использование НГТ в целях санокреатологии – повышение и поддержание функциональных возможностей сердечнососудистой и дыхательной систем – возможно лишь при их индивидуальном определении и соответствующем подборе людей к данному режиму гипоксии.

63 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia Литература 1. Аксельрод А.С., Чомахидзе П.Ш., Сыркин А.Л. Нагрузочные ЭКГ – тесты: 10 шагов к практике. М.: МЕДпресс -информ, 2008, 208 с. 2. Белоцерковский З.Б. Эргометрические и кардиологические критерии физической работоспрособности у спортсменов. Москва: Советский спорт, 2005, 312 с. 3. Бобоходжаев, М.К. Применение инструментальных неинвазивных методов исследования в кардиологии. Душанбе, 1983, 344 с. 4. Власов В.В. Стандартизация оценки физической работоспособности при велоэргометрии . // Кардиология, 1995, № 11, С. 55. 5. Каратерзи Г.И. Эффект влияния прерывистой нормобарической гипоксии на некоторые показатели функции дыхательной системы. // Известия Академии Наук Молдовы. Науки о жизни, 2011, №3 (315), С. 62-71. 6. Караш Ю.М., Стрелков Р.Б., Чижов А.Я. Нормобарическая гипоксия в лечении, профилактике и реабилитации. Москва, 1988, 351с. 7. Полтавская, М.Г. Пробы с физической нагрузкой у больных с хронической сердечной недостаточностью. // Сердце: журнал для практикующих врачей, 2003, том 2, № 2, С. 81-83. 8. Применение проб с физической нагрузкой в кардиологии. Методические рекомендации (под ред. проф. Сидоренко Б.А.). Москва, 2002, 36 с. 9. Рябыкина Г.В. Диагностика ишемии миокарда методом холтеровского мониторирования ЭКГ. // Вестник аритмологии, 2002, № 26, С. 27-31. 10. Фурдуй Ф.И. Проблемы стресса и преждевременной биологической деградации человека. Санокреатология. Их настоящее и будущее. //Современные проблемы физиологии и санокреатологии. Кишинев, 2005, С.16-36. 11. Фурдуй Ф.И. Санокреатология – новая отрасль биомедицины, призванная приостановить биологическую деградацию человека. В сб.: «Стресс, адаптация, функциональные нарушения и санокреатология». Кишинев, Cartea Moldovei, 1999, с. 36-43. 12. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Фурдуй В.Ф. и др. Понятие здоровье – отправная точка санокреатологии. В сб.: «Стресс, адаптация, функциональные нарушения и санокреатология». Кишинев, Cartea Moldovei, 1999, С. 44-51. 13. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Фурдуй В.Ф. др. Потребности медицинской практики обусловили развитие новой области биомедицины – санокреатологии. //«Биология: теория, практика, эксперимент», Саранск, 2008, С. 50-54. 14. Шидаков Ю.М., Каркобатов Х.Д., Такеева Ф.А. и др. Высокогорная кардиология. Бишкек, 2001, С. 108. 15. Gibbons R.J., Balady G.J., Bricker J.T. et al. A Report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines (Committee to Update the 1997 Excercise Testing Guidelines). // Circulation, 2002, Vol. 106, Р. 1883-1892. 16. Myers J., Froelicher V.F. Optimizing the exercise test for pharmacological investigations. // Circulation, 1990, Vol. 82, N 5, Р. 1839-1846. 17. Pina I.L., Balady G.J., Hanson P. et al. Guidelines for clinical exercise testing laboratories: a statement for healthcare professionals from the Committee on Exercise and Cardiac Rehabilitation, American Heart Association . // Circulation, 1995, Vol. 91, N 3, Р. 912-921.

64 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia MODIFICĂRI MOLECULARE SI MORFOLOGICE DIRIJATE ALE CELULELOR SPERMATICE ÎN PROGRESIA SPERMATOGENEZEI Balan Ion Institutul de Fiziologie şi Sanocreatologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei Rezumat Au fost generalizate şi analizate datele cercetărilor contemporane privind infl uenţa unor factori asupra spermatogenezei, în scopul ameliorării fertilităţii spermei de cocoş. Rezultatele prezentelor cercetări arată efi cacitatea factorilor epigenetici în ameliorarea calitativă a spermei la stimulare în diverse etape ale spermatogenezei. S-a demonstrat necesitatea şi benefi ciile dezvoltării în continuare a cercetărilor în reglementarea proceselor spermatogenezei. Cuvinte - cheie: spermă- fertilitate- antioxidanţi- Seleniu- Zinc-vitamine-carnitină - glutationperoxidaza - superoxiddismutaza Depus în redacţie 10 aprilie 2012 ------Adresa pentru corespondenţă: Balan Ion, Institutul de Fiziologie şi Sanocreatologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei, 1, MD-2028 Chişinău , Republica Moldova, e-mail:, [email protected], tel. (+373 22) 737138.

Fertilitatea reprezintă un proces de prima necesitate şi este cea mai importantă în creşterea păsărilor. Numărul de ouă fertile, produse pentru incubaţie elucidează rentabilitatea fi nală a găinilor de prăsilă. Fertilitatea scăzută în reproducţia păsărilor este considerată, în mare măsură, o problemă a efectivului masculin. Exista mai multe cauze de fertilitate scăzută, dintre care, este bine documentat faptul infl uenţei factorilor alimentari şi de vârstă, care au un efect negativ asupra succesului de reproducere al cocoşilor [51, 104, 114]. În ultimele decenii, cercetările efectuate în domeniul optimizării raţiilor păsărilor, paralel cu complimentarea anorganică a lor s-a evidenţiat biodisponibilitatea şi activitatea biologică sporită a compuşilor organici. Efectele lor benefi ce au fost înregistrate în biotehnologiile de reproducţie a păsărilor agricole şi, în special, asupra proceselor de derulare a spermatogenezei şi de ameliorare a proprietăţilor vitale ale spermatozoizilor. Unele dintre mineralele organice de mare importanţă pentru nutriţia păsărilor de prăsilă sunt seleniul şi zincul [3, 86, 87, 102, 120, 122]. În acelaşi timp, este cunoscut că dezechilibrul dintre concentraţia pro- şi antioxidanţi are impact negativ asupra calităţii spermei [92]. Aceasta duce la creşterea peroxidării lipidelor, scăderea mobilităţii şi viabilităţii spermei, şi, în cele din urmă, la infertilitate. Antioxidanţii biologici bine cunoscuţi sunt superoxid dismutaza (SOD) si glutation peroxidaza (GSH-Px), care au fost bine documentate în literatura de specialitate [22, 51]. În categoria antioxidanţilor chimici, atît produselor naturale cît şi sintetice, s-a atras o atenţie deosebită pentru utilitatea lor în reproducere şi în gestionarea fertilităţii [2]. S-a accentuat, asupra faptului, că antioxidanţii naturali (vitamina E, acidul ascor- bic) şi enzimele (SOD şi GSH-Px) creează în materialul seminal un sistem integral de protecţie contra reacţiilor de oxidare specifi că (ROS) şi produselor toxice ale metabo- lismului [19, 22, 28, 51, 75, 119].

65 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia Conform relatărilor academicianului T. Furdui [126] echilibrul fi ziologic optimal al fenomenelor biologice ale sistemului reproductiv şi intensităţii degradării funcţionale şi morfologice a lui, precum şi echilibrul dintre producţia ROS şi antioxidanţii protectori sunt considerate ca factori ai calităţii materialului seminal şi, în special, ai capacităţii de fertilizare [92, 116]. Paralel, este cunoscut, că matricele structural al spermatogenezei, care este condiţionat de integritatea organogenezei sistemului reproductiv, se afl ă în corelaţie, atît cu factorii genetici, cît şi cu cei epigenetici [123]. Ultimii includ şi infl uenţe ale mediului ca factori determinanţi ai spermatogenezei (acţiuni teratogenice, remediile farmaceutice, dereglări alimentare etc). Organismul continuu este supus acţiunilor schimbătoare ale mediului, ceea ce poate determina sporirea frecvenţei de formare a gameţilor anormali [128]. Relaţiile dintre ROS şi statutul antioxidanţilor în sperma aviară, dintre morfologia şi funcţionalitatea spermatozoizilor, precum şi posibilităţile de modulare ale lor prin diverse mijloace [81, 117], inclusiv şi cele nutriţionale, au o importanţă considerabilă [105]. Antioxidanţii, în general, pot fi împărţiţi în două grupe, şi anume, enzimatici şi non enzimatici, iar rolul lor în materialul seminal aviar este elucidat mai jos [2, 115]. Formarea spermatozoizilor implică o serie de modifi cări moleculare si morfologice in celulele germinale masculine, care sunt reprezentate prin celule stem diploide şi spermatogonii, al caror stoc este intreţinut prin mitoze, îndeosebi, în fazele iniţiale ale spermatogenezei [79, 123]. Menţinerea intensităţii spermatogenezei ca proces fi ziologic, care cuprinde totalitatea transformărilor prin care trec spermatogoniile, reprezintă una dintre sarcinile prioritare ale sanocreatologiei şi se realizează prin formarea dirijată şi reglementarea statusului fi ziologic, inclusiv şi al cordului în condiţiile variabile ale mediului [130]. Pentru depăşirea problemelor de fertilitate din cauza performanţei slabe ale efectivului masculin, mai multe studii au arătat, că anume infl uenţarea proceselor de spermatogeneză prin intermediul factorilor esenţiali, participanţi în spermoproducţie ar putea reglementa creşterea proprietăţilor biologice ale spermatozoizilor [123, 124, 126]. Aplicarea varietăţilor mecanismelor de apărare şi de menţinere a evoluţiei proceselor, care cuprind enzimele antioxidative, biomoleculele şi vitaminele, disponibile şi benefi ce pentru derularea reacţiilor specifi ce, ar servi ca una dintre soluţii pentru supravieţuirea şi funcţionarea fi ziologică a spermatozoizilor. Prin urmare, scopul prezentului articol este de a revizui efectul micronutrienţilor esenţiali, enzimelor antioxidative şi a vitaminelor cu proprietăţi antioxidative în procesele de sprmatogeneză şi acţiunea lor asupra calităţii materialului seminal de cocoş. Obiectivele trasate vin în concordanţă cu principiile dezvoltării ştiinţifi ce ale sanocreatologiei, care prevăd elaborarea teoriei şi practicii dirijate în formarea şi menţinerea sănătăţii nu numai a organismului integru, dar şi a tuturor structurilor morfo-funcţionale, inclusiv şi a sistemuli reproductiv [13,125]. Efi cienţa activităţii de reproducere a cocoşilor se reduce semnifi cativ la defi cienţe de micronutrienţi (seleniu sau zinc), care apare prin medierea dezvoltării testiculelor şi prin scăderea calităţii materialului seminal [6, 86, 100, 118].

66 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia Seleniul

Unul dintre efectele biologice ale seleniului constă în faptul, că este componentul unei proteine, formate din patru subunităţi identice, fi ecare subunitate incluzînd un atom de seleniu sub formă de selenocisteină. Această proteină, care conţine seleniu, intră în compoziţia enzimei glutation-peroxidaza, care este enzima principală de luptă contra excesului producerii radicalilor liberi. Meritul acestei descoperiri îi revine lui Rotruck [33, 34]. Selenocisteina este un seleno-aminoacid în care seleniul a luat locul sulfului şi acest aminoacid, care conţine sulf, se numeşte cisteină. Seleniul este un element esenţial care are un rol important in reproducerea păsărilor [5, 17, 49, 101]. Neve J. [67], studiind funcţiile biologice ale seleniului, a constatat că agresiunile care se produc în timpul proceselor metabolice normale sau în timpul unui mare număr de circumstanţe patologice (maladii degenerative, dereglarea spermatogenezei etc.) sunt legate de radicalii liberi şi de pericolele pe care aceştia le cauzează. Un defi cit de seleniu, chiar neînsemnat, afectează activitatea GSH-Px şi duce la peroxidarea membranelor celulare şi intracelulare [22, 103]. Permeabilitatea celulară este afectată, inclusiv şi numeroase biomolecule, ca de exemplu ADN şi ARN continuă să funcţioneze, dar din cauza acestor anomalii, deja codul genetic al lor produce anumite devieri [31, 47, 59, 89, 108, 53]. Anume posibilele deteriorări ale ADN pot provoca dereglarea procesului de reproducere. Deteriorarea ADN-ului şi proteinelor de legare, de asemenea, poate perturba calitatea materialului seminal [90]. Spermatozoidul cu ADN-ul disfuncţionabil nu este apt pentru a participa la fecundarea ovulei. Prin urmare, rata de fertilizare scade concomitent cu deteriorarea ADN-ului [98]. La fel şi fragmentarea ADN este o cauză, deseori întîlnită, în spermatozoizii infertili. Conţinutul ADN fragmentat al spermatozoizilor, corelează negativ cu calitatea spermei [46, 93]. Conform teoriei apoptozei, fragmentarea ADN este iniţiată de activarea endonucleazelor [45, 52, 77]. Totodată, conform acestei teorii, defectarea fenomenului menţionat este determinată de substituirea histonilor cu protamine în procesul spermatogenezei, ce provoacă condensarea cromatinei şi ADN-lui [31, 47, 59, 89, 108, 53]. Ca micronutrient, seleniul are o deosebită importanţă în nutriţia păsărilor. Sub forma organică, seleniul este legat chimic de un agent chelant, sau ligant, reprezentat de aminoacizi sau peptide. De aici provine şi denumirea de minerale sau oligoelemente proteinate [8, 32]. Seleniul organic, ca şi majoritatea mineralelor organice are o biodisponibilitate şi activitate biologică mult mai mare comparativ cu cea a seleniului anorganic [86, 43]. Seleniul poate determina modifi cări fi ziologice în ţesuturi, inclusiv şi în testicule, ceea ce are o infl uenţă directă asupra calităţii produselor care vor fi destinate consumului uman [14] şi calităţii materialului seminal [48]. Integrarea seleniului organic în lanţul alimentar favorizează un transfer mai mare al seleniului într-o formă ce poate fi asimilată la maximum de către organism [8]. Seleniul interacţionează cu un număr mare de minerale, potenţial toxice. La niveluri micronutriţionale seleniul este capabil de a preveni manifestările toxice ale acestor

67 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia substanţe, probabil, prin formarea derivaţilor mai puţin toxici sau inactivi. În rezultat, seleniul modulează toxicitatea metalelor grele, avînd ca unul dintre efectele benefi ce asupra organismului diminuarea pericolelor gonadice [3, 4, 21, 85, 112]. Funcţia esenţială pe care seleniul o are în organism este cea de component al glutation-peroxidazei, enzima plasmatică şi cito-plasmatică, care interacţionează cu radicalii liberi cu efecte negative asupra stării de sănătate a organismului şi reduce excesul producerii lor [56, 57, 73, 74]. De asemenea, seleniul este implicat şi în reglarea mai multor sisteme enzimatice, care participă, inclusiv şi în desfăşurarea metabolismului energetic al spermatozoizilor [27]. O altă funcţie importantă a seleniului în organism este condiţionată de rolul antioxidant al lui. Efectul antioxidant al seleniului a fost explicat prin rolul său ca parte componentă a enzimei antioxidante GSH-Px [22, 103]. Există diferite tipuri de selenoproteine, care participă la reglementarea funcţiilor fi ziologice, inclusiv la protecţia antioxidantă şi stabilizatoare a membranei celulare a spermiului. Recent a fost stabilit că o parte a GSH-Px din formă enzimatică convertibilă trece în partea structurală a spermei. Importanţa seleniului reese şi din faptul, că seleniul adăugat în spermă sporeşte caracteristicile de păstrare şi mobilitate a spermei şi micşorează eliberarea totalului de lipide şi fosfolipide din spermatozoizi în plasma seminala în timpul păstrării [17]. Acţiunea antioxidantă este predeterminată şi de interacţiunile existente între seleniu şi vitamina E prin potenţarea mecanismelor de protecţie contra peroxidării fosfolipidelor membranice [22, 35, 103]. Seleniul, component al glutationperoxidazei, acţionează printr-un mecanism secundar de apărare ca urmare a incapacităţii vitaminei E de a distruge total peroxizii metabolismului [68, 101]. În calitate de component intracelular al glutation-peroxidazei, seleniul acţionează împreună cu vitamina E şi considerabil reduc stresul celular [19, 91]. Concomitent, există legături strînse între consumul de seleniu şi vitamina E şi calitatea produselor de pasăre [14]. Ca urmare a proprietăţilor sale, prezenţa suplimentară a seleniului în alimentaţie are infl uenţe benefi ce asupra ameliorării funcţionale a sistemului reproductiv şi altor sisteme vitale ale organismului [8, 32]. S-a constatat, că aportul suplimentar de seleniu organic în organism duce la vindecarea infertilităţii masculine şi dublează capacităţile imune ale celulelor implicate în răspunsul imun [86]. Deosebit de importantă este şi declanşarea mecanismelor metabolice prin intermediul căror seleniul manifestă proprietăţi amelioratoare şi biologice benefi ce [21, 50, 65]. Totodată, în carenţă de seleniu la cocoşi, scade semnifi cativ numărul de celule Sertoli si Leydig, care sunt necesare, respectiv, pentru spermatogeneză şi producţia de testosteron [20]. Cercetările anterioare au demonstrat, că defi citul de seleniu provoacă scăderea fertilităţii la cocoşi şi afectează funcţia de reproducere [5]. Selenoproteinile contribuie la stabilizarea spermatozoizilor şi, prin urmare, la apariţia defi cienţei de seleniu, scade calitatea spermei [49]. Surai şi al. [101] au raportat că GSH-Px este enzimă dependentă de seleniu, care reprezintă un component esenţial al sistemului antioxidant al spermei de pasăre. Barber şi al. [5] au demonstrat că adăugarea seleniului în materialul seminal de broiler în doze foarte mari (7896 micrograme/l), este nocivă şi deminuiază indicii calităţii spermei.

68 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia Este cunoscut, că defi citul de selen negativ infl uenţează mecanismele de apărare antioxidativă a spermei de cocoş [103]. Edens şi Sefton [20] au demonstrat că, atunci când cocoşii au fost hrăniţi prin suplimentare de seleniu cu 0,2 ppm la raţia de bază, care conţinea seleniu 0,28 ppm, procentul de spermatozoizi normali a crescut iar anomaliile spermiilor semnifi cativ au scăzut. Prezenţa seleniului organic în alimentaţia omului are infl uenţe benefi ce asupra reducerii multor maladii, iar în raţiile alimentare ale păsărilor duce la sporirea semnifi cativă a productivităţii şi ameliorarea funcţiilor de reproducţie [4]. Concomitent, conform avantajelor sanocreatologiei, în scopul prevenirii posibilelor acţiuni nocive ale factorilor epigenetici asupra spermatogenezei este necesar de asigurat o alimentaţie integră şi de exclus acţiunea factorilor stresogeni din activitatea vitală masculină [123, 127]. În contextul interesului crescînd pentru efectele benefi ce ale alimentelor asupra sănătăţii umane, creării şi menţinerii dirijate a statusului fi zic, fi ziologic, morfologic şi psihic al omului [13], rezultatele succesului înregistrat în urma consumului produselor bogate în selen au predeterminat direct proporţional benefi ciile aduse sănătăţii, decizia cumpărătorului şi intensitatea de profi l a producătorului. O preocupare majoră în Europa reprezintă concentraţia seleniului în sînge la populaţia umană. Consumul redus de seleniu din ultimii 20 de ani poate avea infl uenţe asupra creşterii incidenţei infertilităţii şi apariţiei altor devieri ale organismului. Prin administrarea de seleniu organic în raţiile pentru găinile ouătoare, necesarul zilnic (20-100 mcg), recomandat pentru om, se poate asigura prin consumul de două ouă în zi [50]. Suplimentarea hranei cu selenium organic nu numai că îmbunătăţeşte starea de sănătate şi productivitatea păsărilor, dar poate servi şi ca o sursă naturală de alimente, care au o importanţă vitală pentru procesele fi ziologice ale organismului, respectiv şi pentru producţia de ouă şi carne de pasăre îmbogăţită cu seleniu [48]. Este important deci, în practică, de a se evita prescrierea administrării unui singur element în doze mari, dar este binevenită administrarea micronutrienţilor într-o manieră multielementară şi într-un bun interechilibru [121], care asigură, în acelaşi timp, şi o derulare optimă a proceselor de digestie a nutrienţilor în tractul digestiv [131]. Zincul Un rol nu mai puţin important în funcţionarea sistemelor şi organelor organismului îl are zincul (Zn). Ca element de bază, acest constituent coordonează şi participă în reglarea unui număr multiplu de procese biologice şi metabolice, care decurg în organism. În particular, Zn este implicat în procesele metabolice şi balanţa electrolitică, formarea structurală a scheletului, creşterea şi dezvoltarea organismului, tonusul muscular şi activitatea sistemului enzimatic, fortifi carea sistemului imun, transferul energetic şi metabolismul carbohidraţilor, balanţa acido-bazică şi altele. În acelaşi timp, Zn participă în sinteza proteinelor şi menţinerea compoziţiei aminoacizilor esenţiali asigurînd funcţia de reproducere şi a stării generale echitabile a organismului [9]. Zincul joacă roluri importante în diverse activităţi biologice, fi ind urmate de o gamă largă de relatări ştiinţifi ce, inclusiv şi de informaţii disponibile cu privire la funcţiile sale in spermatogeneză. Cercetările actuale au relevat faptul că Zn se acumulează în celulele germinale, în special, în mitocondriile spermatogoniilor şi spermatozoizilor [33, 96, 111].

69 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia Zincul prin proprietăţile sale biologice împiedică atrofi erea prematară a timusului, stimulează digestia, asimilarea şi are un rol important în activitatea organelor reproductive şi metabolismul tractului digestiv [6, 40]. Zincul este bine cunoscut ca un element esenţial în activităţi biologice ale organismului. În sistemele biologice, Zn este prezent în formă de proteine şi ionică, joacă un rol important în medierea funcţiei şi structurii proteinelor, precum şi în menţinerea echilibrului fi ziologic [24]. Zn se acumulează în testicule la nivel identic cu concentraţia lui din alte ţesuturi vitale ale organismului [25]. Din motivul lipsei constituirii unei rezerve constante de zinc, pentru asigurarea optimală a acestui mineral, organismul se afl ă în dependenţă directă de asimilarea necesarului de zinc din alimente. Zn se acumulează în testicule în concentraţii ridicate, care sunt comparabile, în special, cu cele din fi cat şi rinichi [7]. Peste 300 de enzime cu funcţii vitale în organism depind de aportul zincului în funcţionarea fi ziologică a lor. Unele dintre aceste metaloenzime au ca component structural principal ionul de zinc [80]. Printre ele, cele cu roluri vitale esenţiale în organism sunt anhidraza carbonică, care produce excreţia CO2; fosfataza alcalină, care eliberează fosfaţii anorganici ai metabolismului oaselor; superoxid dismutaza (SOD), care protejează celulele contra radicalilor liberi; alcool-dehidrogenaza (ADH), care asigură detoxicarea fi catului de alcool; carboxipeptidaza, implicată în digestia proteinelor alimentare şi al. Mai mult, meioza celulară fi ziologică nu poate avea loc în lipsa unei cantităţi optime de zinc, necesară pentru sinteza ADN, ARN şi a proteinelor. Zincul este o componentă structurală de legătură a proteinelor ADN şi protejează membrana celulară contra lizării ei [86]. În studiile contemporane, inhibarea spermatogenezei si anomaliilor spermei au fost observate în patologiile, care induc defi cit de Zn [25, 78]. Defi citul de Zn poate provoca leziuni severe ale testiculelor, cum ar fi , atrofi a la nivelul tubilor testiculari şi inhibarea spermatidelor [78, 41]. În acelaşi timp, există unele relatări, care denotă, că prezenţa Zn poate atenua deteriorarea testiculelor, provocată de metalele grele, fl uoruri şi de căldură [11]. Aceste constatări denotă faptul, că testiculele ar putea include o sursă de Zn-încorporat şi, că Zn poate exercita un efect protector contra leziunilor testiculare şi joacă un rol esenţial în menţinerea funcţiilor reproductive. Cu toate acestea, nu există nici o dovada de acţiune directă a Zn asupra spermatogenezei. În comparaţie cu spermatogeneza, efi cienţa Zn asupra mobilităţii spermatozoizilor a fost examinată la diferite vertebrate si nevertebrate [64]. La om, scade mobilitatea spermei, în asociere cu creşterea concentraţiei Zn în plasma seminală [36]. Morisawa şi Yoshida, de asemenea, au relatat, că Zn în plasma seminală suprimă mobilitatea spermei, iar înlăturarea lui ameliorează mobilitatea [11]. Aceste rezultate sugerează asupra faptului că Zn extracelular afectează mobilitatea spermatozoizilor. În plus, s-a raportat că Zn este prezent în mitocondrii şi fl agelul spermatozoizilor [64, 96], dar nu există date cu privire la rolul Zn intracelular în funcţiile vitale ale spermei. Concomitent, sunt clarifi cate unele mecanisme de reglementare care stau la baza evoluţiei spermatogenezei [61, 62]. Paralel cu investigaţiile de distribuire a concentraţiei de Zn au fost arătate efectele inhibatoare ale patru oligoelemente (plumb, molibden, rubidiu, şi arseniu) asupra spermatogenezei [110]. Unele studii au arătat că o concentraţie mare de Zn se determină în testicule la diferite nivele, iar un defi cit de Zn inhibă spermatogeneza si produce anomalii ale

70 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia spermei [37, 58]. În prezent există unele relatări, care vizează, în detalii, funcţia Zn în procesul spermatogenezei. Sorensen şi coautorii au demonstrat că Zn este prezent în spermatogoniile şi spermatocitele primare [94]. S-a demonstrat, deasemenea, că Zn se acumulează în testicule în timpul spermatogenezei precoce si poate juca un rol-cheie în reglementarea proliferării spermatogoniilor şi în meioza celulelor germinale [24, 61]. Experimental s-a stabilit acumularea Zn în mitocondrii, spermatogonii, spermatide şi spermatozoizi. Costello şi al. [15] au arătat că Zn este importat în mitocondriile prostatei şi celulelor hepatice, în forma unor complexe de Zn-ligande [15]. Există numeroase dovezi ale prezenţei sistemului de transport pentru Zn [12]. Zn, la rîndul său, ar putea avea un rol important în funcţiile mitocondriale şi celulele germinale [33, 39]. În plus, Zn a fost depistat şi în alte zone ale citoplasmei. Zn se acumulează în citoplasmă, cât şi în spermatogonii, spermatocite [95]. Acest lucru denotă că Zn este un element esenţial pentru menţinerea celulelor germinale. Prin sondaj fl uorescent s-a constatat că Zn se acumulează în mitocondriile celulelor germinale şi acest lucru poate spori protecţia acestor celule de la apoptoza [106, 38]. Unele studii au demonstrat corelaţia dintre Zn şi apoptoză şi arătă că Zn ar putea funcţiona ca un antioxidant în celule [106]. Studii suplimentare vor fi necesare pentru stabilirea rolului Zn în integritatea celulelor germinale. Unele cercetări au demonstrat, că sub infl uenţa Zn se intensifi că spermatogeneza, se înnoiesc spermatogoniile, sporeşte meioza şi concentraţia celulelor germinale [60, 61, 62, 63, 72]. Rezultatele cercetărilor au arătat, de asemenea, că Zn are un rol important în sinteza ADN-ului prin proliferarea celulelor şi meiozei. În plus, receptorii hormonilor steroizi - progesteronului, androgenilor, estrogenilor si cei ai Zn reciproc interacţionează în ansamblul structurilor lor [26], care nemijlocit sunt implicate în procesul spermatogenezei [82]. Aceste constatări sugerează, că în timpul sintezei ADN hormonii steroizi şi celulele embrionare pot încorpora Zn pentru a activa o serie de enzime specifi ce si proteine. Prin urmare, analize de perspectivă vor fi necesare pentru clarifi carea rolului Zn cu privire la îndeplinirea funcţiilor de receptori ai hormonilor steroizi şi de factori ai tranzacţiilor în timpul spermatogenezei. O importanţă deosebită în mobilitatea spermei îi revine Zn intracelular, care preponderent se acumulează în mitocondriile spermatice [95] şi este important pentru mobilitatea spermei. ATP sintetizat de către mitocondrii cu participarea Zn este necesar pentru mobilitatea spermatozoizilor [107]. Paralel, în mobilitatea spermatozoizilor participă şi anhidraza carbonică (AC), care se menţine în membranele spermatice. AC catalizează hidratarea reversibilă a carbonului si reglează pH-ul în lichidele celulare., care infl uenţează mobilitatea spermatozoizilor [62]. AC este o proteină Zn-obligatorie, iar activitatea ei este direct dependentă de concentraţia de Zn [99]. În concluzie, s-a demonstrat că concentraţia de Zn în testicule creşte în timpul spermatogenezei şi, în general, Zn se acumulează în celulele germinale, dar nu şi în celulele interstiţiale Sertoli. În acelaşi timp, s-a demonstrat că defi citul de Zn determină inhibarea sintezei ADN-ului din celulele germinale şi induce un răspuns apoptotic. Defi citul de Zn a suprimat mobilitatea spermatozoizilor în modele experimentale. Aceste rezultate denotă că Zn este un element esenţial pentru menţinerea şi reglementarea, atît a spermatogenezei, cît si a mobilităţii spermatozoizilor. Cu toate acestea, mecanismele de acţiune detaliată a Zn în procesul spermatogenezei, rămân de a fi clarifi cate în studii

71 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia suplimentare. Investigaţiile suplimentare vor avea succes în cazul excluderii efi ciente a acţiunilor accelerate ale factorilor variabili ai mediului asupra organelor şi sistemelor, la care procesele adaptive nu sunt sufi ciente pentru menţinerea homeostazei, ceea ce implicit determină apariţia diverselor dereglări morfofuncţionale. Aceste obiective pot fi realizate numai în condiţiile de creare şi menţinere dirijată a activităţii statusului morfo-funcţional şi în cele de aplicare a metodelor de combatere a infl uenţei nocive a factorilor menţionaţi asupra activităţii fi ziologice a organelor şi sistemelor vitale şi a organismului integru [129]. Vitamina E O atenţie deosebită s-a atribuit antioxidantului dietetic, vitaminei E. A fost demonstrat că 88% a vitaminei E din sperma de cocoş se găseşte în spermatozoizi. În funcţie de dietă, concentraţia vitaminei E in materialul seminal de cocoş variază între 0,46 micrograme/ml (fără suplimentarea raţiei cu vitamina E), până la 1,04 micrograme/ ml (cu suplimentarea raţiei cu vitamina E la nivelul de 200 mg/kg) [104]. Vitamina E este formată din compuşi de tocoferoli şi tocotrienoli, importanţi, mai cu seamă, prin rolul lor în funcţiile antioxidante, rezistenta la boli şi interacţiunile cu seleniu în integritatea ţesutului [100]. În plus, compuşii bioactivi ai vitaminei E sunt, de asemenea, implicaţi în stabilizarea membranelor, reducerea reacţiilor oxidative, detoxicarea metalelor grele, sinteza prostoglandinelor, sinteza si metabolismul unor vitamine şi metabolismul aminoacizilor [10, 44]. Potrivit lui Lin şi al. [51] fertilitatea şi durata de fertilitate sunt însuşirile biologice şi economice cele mai importante pentru cocoşi, care pot fi infl uenţate de factorii de mediu, cum ar fi , temperatura şi iluminarea, precum şi aportul alimentar al vitaminei E [22]. Vitamina E efi cient purifi că radicalii liberi şi interacţionează cu ei formînd grupe stabile ROOH. În legătură cu aceasta s-a înaintat ipoteza despre proprietăţile vitaminei E de a acorda stabilitate biologică membranei plasmatice a spermatozoidului [101]. Sporirea conţinutului de vitamină E în spermă a produs o reducere semnifi cativă în susceptibilitatea materialului seminal vis-a-vis de peroxidarea lipidelor [51, 68]. Nivelul înalt al vitaminei E în spermatozoizii de cocoş este condiţionat de diminuarea susceptibilităţii inductive a Fe+2 la peroxidarea lipidelor [104]. Suplimentarea raţiei cu vitamina E pentru menţinerea şi ameliorarea productivităţii pe larg este utilizată în creşterea intensivă a păsărilor, iar rezultatele variază în funcţie de nivelul şi durata suplimentării cu vitamina E, rezervele genetice şi vârstă [91]. Cercetările au demonstrat, că vitamina E reprezintă unul dintre principalele elemente, participante în lanţul antioxidant al membranelor spermatice. Acţiunea de ameliorare a calităţii spermei de către vitamina E a fost asociată cu prevenirea reacţiei de oxidare în lanţ [68] şi inhibarea peroxidării lipidelor în spermă [29, 109]. Lin et al. [51] au demonstrat că, vitamina E în concentraţii optime ameliorează viabilitatea şi mobilitatea spermei de cocoş şi sporeşte concentraţia ei în spermatozoizi, iar utilizarea de lungă durată a vitaminei poate duce la efecte adverse. De asemenea, s-a stabilit că carenţa de vitamina E duce la scăderea calităţii spermei, iar fertilitatea găinilor sporeşte concomitent cu suplimentarea raţie pînă la 160 mg/kg cu această vitamină [51]. În plus, adausul de seleniu sporeşte rolul anioxidant al vitaminei E, prin creşterea activităţii GSH-Px, reducînd sensibilitatea spermatozoizilor la peroxidarea lipidelor [103].

72 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia O altă posibilitate pentru inhibarea peroxidării lipidelor se face prin includerea directă a vitaminei E în solvenţii materialului seminal de cocoş, efi cienţa cărei a fost mult mai joasă decît integrarea ei în raţia alimentară [101, 103]. Vitamina C Vitamina C (acidul ascorbic) este un antioxidant solubil în apă şi, în mod natural, se sintetizează de către organism. A fost recomandat în hrana păsărilor ca supliment pentru a atenua stresul, deoarece în timpul stresului cerinţele organismului în vitamina C pot depăşi capacitatea de sinteză a ei [30]. Stresul fi ziologic, cum ar fi , căldura, bolile sau suprapopularea poate spori necesitatea organismului în acid ascorbic [69]. Vitamina C este implicată în ciclul aminoacizilor şi al metabolismului mineral, precum şi participă în sinteza testosteronului [56], care este esenţial în funcţiile de reproducere a cocoşilor. Nowaczewski şi Kontecka [70] au demonstrat şi au documentat faptul, că acidul ascorbic asigură potenţialul antioxidativ al plasmei seminale în mărime de 65%. Pardue şi Thaxton [75] au raportat că suplimentarea cu acid ascorbic (100 ppm/kg de furaj), a accelerat considerabil creşterea greutăţii testiculare a cocoşilor reproducători la vîrsta de 8 săptămîni. Dobrescu [18] a demonstrat că la suplimentarea cu vitamina C, în rată de 150 ppm/kg de hrană a crescut volumul materialului seminal, concentraţia spermei si numărul total de spermatozoizi, precum şi s-au redus considerabil aglutinarea gameţilor în ejaculat. De asemenea, la complimentarea raţiilor cocoşilor cu acidul ascorbic a sporit fertilitatea şi a diminuat aglutinarea spermiilor [34], s-a ameliorat productivitatea de reproducţie [76], s-au îmbunătăţit proprietăţile materialului seminal şi ale fertilităţii [54], s-a mărit volumul ejaculatului, concentraţia spermei si mobilitatea spermatozoizilor de cocoş [23]. De asemenea, s-a stabilit că vitamina C în rată de 200 mg/kg acţionează benefi c asupra proprietăţilor de reproducere a cocoşilor în condiţii de stres termic. Cu toate acestea, McDaniel şi al. [55] au constatat că administrarea excesivă (500 şi 1000 ppm) de acid ascorbic a dus la scăderea capacităţilor de fertilitate pentru fi ecare zi post- însămînţare în condiţii de stres termic a cocoşilor şi au concluzionat, că doar un anumit nivel de acid ascorbic este benefi c pentru dezvoltarea normală a spermatogenezei şi reproducerea păsărilor. Carnitina Carnitina reprezintă un vitamino-aminoacid, sintetizat din metionină şi lizină, care acţionează ca receptor intercelular pentru activarea acizilor graşi [1]. Carnitina posedă proprietăţi antioxidante, care protejează membrana spermatozoizilor împotriva toxinelor reacţiilor de oxidare specifi că (ROS) [1, 66, 88, 97]. Concentraţii mari de carnitină sunt prezente atît in plasma seminala, cît şi în spermatozoizi, care reduc peroxidarea lipidelor prin transportul acizilor graşi polinesaturaţi în mitocondrii pentru β-oxidare şi pentru producerea energiei necesare mobilităţii spermatozoizilor [66, 113]. Carnitina poate proteja alţi antioxidanţi împotriva potenţialelor deteriorări peroxidative, de exemplu, funcţionează concomitent cu SOD în protecţia membranei lipidice a spermatozoizilor şi joacă un rol esenţial în reducerea peroxidării lipidelor, protejînd celulele de deteriorări peroxidative [28, 97]. Suplimentarea raţiei cocoşilor cu L-carnitină a înregistrat îmbunătăţiri ale indicilor materialului seminal şi ai parametrilor de fertilitate prin inhibarea peroxidării lipidelor

73 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia din membranele spermatozoizilor de cocoş [1, 66, 88]. Includerea în raţia dietetică a L-carnitinei în doză de 250-500 mg/kg a stabilit o sporire semnifi cativă a numărului de spermatozoizi normali şi ameliorarea calităţii spermei de cocos [1, 66, 88]. Nuerman şi al. [66] au demonstrat că alimentarea cu L-carnitină în scop de ameliorare a funcţiilor reproductive ale cocoşilor a provocat creşterea numărului de spermatozoizi, iar intensitatea peroxidării lipidelor şi numărul celulelor multinucleate gigante s-a redus. De asemenea, Sarica şi al. [88] au confi rmat faptul că la includerea a 250 mg/kg sau 500 mg/kg în dieta de bază a masculilor de prepeliţe a crescut în mod semnifi cativ viabilitatea spermei şi a scăzut cantitatea de celule multinucleate gigantice în testicule. Adabi şi al. [1] au concluzionat că L-carnitina, în raţia alimentară, în concentraţie de 250 şi 500 ppm, a produs rezultate optime în volumul materialului seminal, mobilitatea spermatozoizilor şi numărul de spermatozoizi vii, fără efecte semnifi cative asupra procentului de spermii anormali. Zhai şi al. [113] au arătat că la cocoşii albi Livorno, care consumau un timp îndelungat cîte 125 ppm L-carnitină s-a înregistrat o creştere persistentă a concentraţiei spermei şi au sugerat, precum-că, infl uenţa antioxidativă a L-carnitinei asupra producţiei de spermă începe înainte de debutul pubertăţii. Rolul carnitinei ca antioxidant poate fi explicat prin modul în care aceasta îmbunătăţeşte utilizarea piruvatului, un substrat electiv energetic pentru mobilitatea spermatozoizilor. Carnitina se transformă în acetylcarnitină prin carnitină-acil-transferază (CAT), care reduce raportul acetil-CoA/CoA cu creşterea producţiei de ATP, păstrînd mobilitatea înaltă a spermatozoizilor [1, 66, 97]. Mai mult decât atât, este bine cunoscut faptul că stabilizarea capului si cozii spermiului are loc în epididim prin formarea disulfi delor intra- şi intermoleculare [1]. Acest proces are o importanţă fundamentală pentru mobilitatea spermei, care se realizează prin oxidarea proteinelor tiolice (-SH) cu formarea disulfi delor (S-S) şi prin creşterea raportului (-SH) şi (-SH+S-S). În acest context, este interesant de notifi cat că, carnitina acţionează ca antioxidant pentru repararea deteriorărilor secundare şi astfel ameliorează activitatea glutationului şi atenuează acţiunea tiolilor şi metioninei [97]. Aceasta denotă despre faptul că corelaţii majore între carnitină şi concentraţia spermatozoizilor pot să existe numai din contul sporirii concentraţiei intracelulare a carnitinei. Glutationperoxidaza Glutationperoxidaza (GSH-Px) este o enzimă importantă, care joacă un rol-cheie în detoxicarea peroxidelor lipidice in sperma de cocoş [28, 103]. GSH-Px este un antioxidant deosebit datorită rolului său de conversie a peroxidului de hidrogen în componente mai puţin nocive [51, 71, 22]. Această enzimă este considerată calitativ superioară catalazei, deoarece menţine scăzută acţiunea celulară a H2O2 [51]. GSH-Px şi vitamina E sunt considerate componentele principale ale sistemului antioxidant şi aceste două componente acţionează efi cient, ca sinergiste în procesul de protecţie a spermei de cocoş împotriva stresului oxidativ [22]. GSH-Px acţionează în concordanţă cu alte enzime, de exemplu, catalază şi poate modifi ca statusul unor componente structurale [51]. Acest sistem asigură protecţie împotriva peroxizilor lipidici din membranele celu- lelor spermatice de cocoş prin blocarea progresivă a lanţului de peroxidare a lipidelor. Se neutralizează, de asemenea, peroxidul de hidrogen, ca iniţiator în peroxidarea lipi- delor. GSH-Px a fost depistată, atât în plasma materialului seminal, cît şi în spermato-

74 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia zoizi [103], însă există particularităţi de specie în activitatea şi dislocaţia GSH-Px in sperma de păsări. Surai şi al. [103] au demonstrat că cea mai mare activitate a GSH-Px se înregistrează în plasma seminala de curcan şi cea mai mică la raţe şi gîşte. GSH-Px este o enzimă dependentă de seleniu şi, dacă acest microelement este defi citar in raţie, materialul seminal poate fi vulnerabil la atacul de peroxidare a lipidelor Surai şi al. [103] au demonstrat că la includerea seleniului în raţia cocoşilor creşte în mod semnifi cativ concentraţia GSH-Px în testicule, spermatozoizi şi plasma seminală. Acest efect de protecţie a fost mai pronunţat în sperma stocată un oarecare timp, comparativ cu materialul seminal proaspăt recoltat. Prin urmare, s-a menţionat că GSH-Px selendependentă (Se-GSH-Px), reprezintă mai mult de 75% din totalul activităţii enzimatice a spermilor de cocoş şi mai mult de 60% în testiculele de cocoş. Surai şi al. [103] au concluzionat că adaosul de 0,3 mg/kg de seleniu sporeşte activitatea GSH-Px şi îmbunătăţeşte protecţia împotriva peroxidării lipidelor. De asemenea, autorii [103] au depistat şi faptul, că includerea lui în raţia cocoşilor de rasa Rhode Island Red a produs o stimulare semnifi cativă a activităţii GSH-Px în plasma seminala, spermatozoizi şi testicule. Superoxiddismutaza Superoxiddismutaza (SOD) este un component important al plasmei seminale şi joacă un rol esenţial în echilibrul dintre generarea ROS şi degradarea purităţii anionului de superoxid [22, 51]. SOD modifi că anionul de superoxid în peroxid de hidrogen, care ulterior se transformă în apă [51]. Scăderea concentraţiei de SOD a coincis cu mobilitatea anormală a spermei [16]. Materialul seminal aviar întruneşte două varietăţi de SOD, forma mitocondrială (Mn-SOD) şi forma citoplasmatică (Cu,Zn-SOD). Există particularităţi de specie în activitatea şi distribuţia SOD în material seminal al păsărilor. De exemplu, Mn-SOD este principala varietate a acestei enzime în spermatozoizi aviari, variind de la 57% (la cocoş), la 69% (la alte specii) din totalul SOD [103]. Mn-SOD, prioritar, este prezentă în spermatozoizi, în timp ce Cu,Zn-SOD se afl ă în plasma seminala [103]. SOD este sintetizată şi reglementată endogen şi funcţionează în cooperare cu alte enzime, cum ar fi GHS-Px [51]. O cantitate semnifi cativă de SOD este secretată de epididim. Această enzimă purifi că anionul de superoxid extra- şi intracelular, precum şi inhibă peroxizii lipidelor din membranele spermatice [22, 51]. De asemenea, acţionează împotriva peroxidului de hidrogen prin conjugarea sa cu catalaza sau GSH-Px [42, 51]. SOD preîntîmpină hyperactivaţia şi capacitaţia prematură cauzate de radicalii de superoxid înainte de ejaculare [16]. Pe baza studiilor in vitro, Froman şi Thurston [28] au constatat o cantitate minoră de SOD în modelele probelor de material seminal de curcan, examinarea căror paralel a stabilit o sensibilitate mai înaltă la stresul oxidativ comparativ cu sperma de cocoş. Concluzii Ameliorarea fertilităţii masculine a fost în centrul cercetărilor majore din domeniul conservării spermei de cocoş din ultimele decenii. O mai bună înţelegere a mecanismelor de derulare a spermatogenezei a predeterminat studierea diverşilor factori, ca produşi de remediere a fertilităţii scăzute. Datele actuale demonstrează proprietăţi foarte benefi ce ale factorilor epigenetici, însă concluzii defi nitive din studiile existente nu

75 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia pot fi făcute numai în derularea spermatogenezei, deoarece nu este singura cauză a infertilităţii cocoşilor. Dozele şi durata de aplicare a factorilor sunt critice şi specifi ce, mai cu seamă, că cercetătorii nu au stabilit nivelele necesare ale acţiunilor factoriale concrete, în scopuri fi ziologice normale ale spermatogenezei. Unele studii au arătat, de asemenea, lipsa de efi cienţă a folosirii factorilor esenţiali asupra parametrilor spermei. Pe de altă parte, doze de niveluri ridicate au demonstrat, fi e nici un efect asupra calităţii materialului seminal sau efecte negative. Indiferent de cele menţionate, există dovezi ample în avantajele utilizării factorilor sus menţionaţi pentru a îmbunătăţi calitatea materialului seminal, care a putut fi afectată la expunerea carenţelor sau a nivelurilor ridicate a lor în procesul de menţinere, reglare, protecţie, stimulare etc la diverse etape evolutive ale spermatogenezei la cocoş. Drept soluţie ar servi stabilirea optimă a tipurilor, dozelor şi duratelor de acţiune a factorilor, care ar putea fi utilizate în derularea parametrilor studiaţi pentru a spori proprietăţile biologice ale materialului seminal. În plus, numeroase cercetări multicentrice şi un număr mai mare de probe studiate pe şeptele vaste de cocoşi sunt unele necesităţi prioritare pentru a obţine o imagine amplă în avantajele de perspectivă ale acestei probleme esenţiale. Bibliografi a

1. Adabi S.G. et al. L.carnitine effects on quantity and quality of African black neck ostrich sperm. // Journal of Veterinary and Animal Advance, 2008, 7, 51-55. 2. Agarwal A. and Prakaran S.A. Oxidative stress and antioxidants in male fertility: a diffi cult balance. // Iranian Journal of Reproductive Medicine, 2005, 3, 1-8. 3. Anciuti M.A. et al. Effect of dietary inorganic by organic selenium ( Sel-plex) on performance of broilers / Proceedings of the 20th Annul Alltech Symposium Re-immaging the Feed Industry, Kentucky, USA, suppl., 2004, 11, 14. 4. Arruda J.S. et al. Infl uence of replacing dietary inorganic selenium (Sel-plex) on performance of broilers. / Proceedings of the 20th Annual Altech Symposium Re-immaging the Feed Industry, Kentucky, USA, suppl., 2004, 11, 13. 5. Barber S.J. et al. Broiler breeder semen quality as affected by trace minerals in vitro. // Poultry Science, 2005, 84, 100-105. 6. Bartsevich V.V. et al. Engineered zinc fi nger proteins for controlling stem cell fate. // Stem Cells., 2003, 21, 632-637. 7. Bedwal R.S., Bahuguna A. Zinc, copper and selenium in reproduction. // Cell Mol Life Sci., 1994, 50, 624-640. 8. Berdanier C.D. et al. Advanced Nutrition and Human Metabolism, 3rd Ed.; Wadsworth Thomson Learning: Belmont CA, 1999, 87-105. 9. Black M.M. Zinc difi ciency and child development. // Am J. Clin. Nutr., 2000, 68, 4645-4695. 10. Boa-Amponsem K. et al. Antibody responses of hens fed vitamin E and passively acquired antibodies of their chicks. // Avian Diseases, 2001, 45, 122-127. 11. Boran C., Ozkan K.U. The effect of zinc therapy on damaged testis in prepubertal rats. // Pediatr Surg Int., 2004, 20, 444-448. 12. Chi Z.H. et al. ZNT7 and Zn2+ are present in different cell populations in the mouse testis. // Histol Histopathol., 2009, 24, 25-30. 13. Ciochină V., Furdui V. Dezvoltarea fi ziologiei şi sanocreatolgiei. Rezultate şi perspective. // Buletinul Academiei de ştiinţe a Moldovei, 2006, 1, 12-18. 14. Ciofu C. Nutriţie si alimentaţie. In: Ciofu E., Pediatrie, ed. I, 2001, 90-92.

76 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia 15. Costello L.C. et al. Metallothionein can function as a chaperone for zinc uptake transport into prostate and liver mitochondria. // J Inorg Biochem., 2004, 98, 664-666. 16. DeLamirande, E. and Gagnon C. Human sperm hyperactivation in whole semen and its association with low supeoxide scavenging capacity in seminal plasma. // Fertility and Sterility, 1995, 59, 1291-1295. 17. Dimitrove S.G. et al. Effect of organic selenium on turkey semen quality during liquid storage. // Animal Reproduction Science, 2007, 100, 311-317. 18. Dobrescu O. Vitamin C addition to breeder diets increase turkey semen production. Feedstuffs, 1987, 59, 18. 19. Donoghue A.M. and Donoghue D.J. Effects of water- and lipid-soluble antioxidants on turkey sperm viability, membrane integrity, and motility during liquid storage. // Poultry Science, 1997, 76, 1440-1445. 20. Edens F.W. and Sefton A.E. Selenomethionine supplementation to diets of broiler breeders improves performance. // Poultry Science, 2002, 81, 91. 21. Edens F.W. et al. Infl uence of selenium yest (Sel-plex) on performance and carcass yeld of broiler males grown in e cage environment. / Proceedings of the 20th Annual Alltech Symposium Re-immaging the Feed Industry, Kentucky, USA, suppl. 2004, 11, 31. 22. Eid Y. et al. Vitamin E supplementation reduces dexamethasone-induced oxidative stress in chicken semen. // British Poultry Science, 2006, 47, 350-356. 23. Elansary E. et al. Effect of ascorbic acid on semen characteristics of Al exandria cockerels under hot ambient temperatures. // Poultry Science, 1999, 78, 35. 24. Elgazar V. et al. Zinc-regulating proteins, ZnT-1, and Metallothionein I/II are present in different cell populations in the mouse testis. // J Histochem Cytochem., 2005, 53, 905-912. 25. El-Tawil A.M. Zinc defi ciency in men with Crohn’s disease may contribute to poor sperm function and male infertility. // Andrologia, 2003, 35, 337-341. 26. Freedman L.P. Anatomy of the steroid receptor zinc fi nger region. // Endocrine Rev., 1992, 13, 129-145. 27. Froman D.P. Deduction of a model for sperm storage in the oviduct of the domestic fowl (Gallus domesticus). // Biology of Reproduction, 2003, 69, 248-253. 28. Froman D.P. and Thurston R.J. Chicken and turkey spermatozoal superoxide dismutase: a comparative study. // Biology of Reproduction, 1981, 24, 193-200. 29. Fujihara N. and Howarth J.R.B. Lipid peroxidation in fowl spermatozoa. // Poultry Science, 1978, 57, 1766-1768. 30. Gous R.M. and Morris T.R. Nutritional interventions in alleviating the effects of high temperatures in broiler production. // World’s Poultry Science Journal, 2005, 61, 463-475. 31. Govin J. et al. The role of histones in chromatin remodelling during mammalian spermiogenesis. // Eur J Biochem., 2004, 271, 3459-3469. 32. Gropper S.S. et al. Advanced Nutrition and Human Metabolism, 4th Ed.; Thomson Wadsworth Publishing Co.: Belmont CA, 2005, 600. 33. Guan Z. et al. Kinetic indentifi cation of a mitochondrial zinc uptake transport process in prostate cells. // J Inorg Biochem., 2003, 97, 199-206. 34. Harris W.P. et al. Effect of ascorbic acid medication on semen metal levels. // Fertility and Sterility, 1974, 32, 455-459. 35. Hemingway R.G. The infl uences of dietary intakes and supplementation with selenium and vitamin E on reproduction diseases and reproductive effi ciency in cattle and sheep. // Vet. Res. Comm., 2003, 27, 159-174. 36. Henkel R.. et al. Molecular aspects of declining sperm motility in older man. // Fert Ster., 2005, 84, 1430-1437. 37. Hidiroglou M., Knipfel J.E. Zinc in mammalian sperm: A review. // J Dairy Sci., 1984, 67, 1147-1156.

77 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia 38. Hirano T. Et al. Improvement and biological applications of fl uorescent probes for zinc, ZnAFs. // J Am Chem Soc., 2002, 124, 6555-6562. 39. Ho L.H. et al. Labile zinc and zinc transporter ZnT4 in mast cell granules: Role in regulation of caspase activation and NF-κB translocation. // J Immunol., 2004, 172, 7750-7760. 40. Hudson B.P. et al. Live performance and immune responses of straight-run broilers: infl uences of zinc sourcein broiler breeder hen and progeny diets and ambient temperature during the broiler production period. // Journal of Applied Poultry Research, 2004, 13, 291-301. 41. Jankowski-Henning M.A. et al. Zinc-defi cient rat embryos have increased caspase 3-like activity and apoptosis. // Biochem Biophysic Res Commun., 2000, 271, 250-256. 42. Jeulin C. et al. Catalase activity in human spermatozoa and seminal plasma. // Gamete Research, 1989, 24, 185-196. 43. Khan R.U. Antioxidants and poultry semen quality. // World’s Poultry Science Journal, 2011, 67, 297-308. 44. Kidd M.T. Vitamins, Minerals and Micronutrients.Biology of breeding poultry. / Poultry science symposium series, 2009, 29, 361-373. 45. Lachaud С. et al. Apoptosis and necrosis in human ejaculated spermatozoa. // Hum Reprod., 2004, 19, 3, 607-610. 46. Lara Tamburrino et al. Mechanisms and clinical correlates of sperm DNA damage. // Asian Journal of Andrology, 2012, 14, 24-31. 47. Leduc F. et al. DNA damage response during chromatin remodeling in elongating spermatids of mice. // Biol Reprod., 2008, 78, 324-32. 48. Leng R. et al. Comparative metabolic and immune responses of chickens fed diets contining inorganic selenium and Sel-plex M organinic selenium. / Nutritional Biotechnology in the Feed and Food Industries, Lyons, T.P. and Jaques K.A. Eds., 2003, 131-145. 49. Leonhard M.S. Why do trace elements have an infl uence on fertility? // Tierarztl Prax., 2000, 28, 60-65. 50. Levis Sheena E.M. Is sperm evaluation useful in predicting human fertilyty? // Reproduction, 2007, 134, 1, 31-40. 51. Lin Y.F. et al. Effects of supplemental vitamin E during the mature period on the reproduction performance of Taiwan native chicken cockerels. // British Poultry Science, 2005, 46, 366-373. 52. Marchiani S. et al. Characterization of M540 bodies in human semen: evidence that they are apoptotic bodies. // Mol. Hum. Reprod., 2007, 13, 621-631. 53. Marcon L., Boissonneault G. Transient DNA strand breaks during mouse and human spermiogenesis new insights in stage specifi city and link to chromatin remodeling. // Biol. Reprod., 2004, 70, 910-918. 54. McDaniel C.D. et al. Use of a sperm quality analyzer for evaluating broiler breeder males: Effects of altering sperm quality and quantity on the sperm motility index. // Poultry Science, 1998, 77, 888-893. 55. McDaniel C.D. et al. An attempt to alleviate heat stress infertility in male broiler breeder chicken with dietary ascorbic acid. // International Journal of Poultry Science, 2004, 3, 593-602. 56. McDowel L. R. Vitamins in Animal Nutrition. Academic Press, Inc., San Diego., 1989, SF98, 5, 32. 57. McDowel L. R. Minerals in Animal and Human Nutrition. Academic Press, Inc., San Diego., 1992, QP53, 3, 37. 58. Merker H.J., Günther T. Testis damage induced by zinc defi ciency in rat. // J Trace Element, 1997, 11, 19-22. 59. Meyer-Ficca M.L. et al. Poly (ADP-ribose) polymerases PARP1 and PARP2

78 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia modulate topoisomerase II beta (TOP2B) function during chromatin condensation in mouse spermiogenesis. // Biol. Reprod., 2011, 84, 900-909. 60. Miura T. et al. Comparative studies between in vivo and in vitro spermatogenesis of Japanese eel (Anguilla japonica). // Zool Sci., 2002, 19, 321-329. 61. Miura T. et al. Progestin is an essential factor for the initiation of the meiosis in spermatogenic cell of the eel. // Proc Natl Acad Sci USA, 2006, 103, 7333-7338. 62. Miura T., Miura C. Japanese eel: A model for analysis of spermatogenesis. // Zool Sci., 2001, 18, 1055-1063. 63. Miura T. et al. Hormonal induction of all stages of spermatogenesis in vitro in the male Japanese eel (Anguilla japonica). // Proc Natl Acad Sci USA, 1991, 88, 5774-5778. 64. Morisawa M., Yoshida M. Activation of motility and chemotaxis in the spermatozoa: From invertebrates to humans. // Reprod Med Biol., 2005, 4, 101-114. 65. Narahari D. et al. Sel-plex spares vitamin E in egg yolk of commercial layers. / Proceedings of the 20th Annual Altech Symposium Re-immaging the Feed Industry, Kentucky, USA, suppl., 2004, 11, 18. 66. Neuman S.L. et al. The effect of dietary carnitine on semen trait of white leghorn roosters. // Poultry Science, 2002, 81, 495-503. 67. Neve J. et al. Selenium supplementation in healthy Belgian adults: response in platelet glutathione peroxidase activity and other blood indices. // Am J Clin Nutr., 1988, 48, 1, 139-143. 68. Niki E. Function of vitamin E as antioxidant in the membranes, in: Mino M., Nakamura N., Diplock A. & Kayden H. (Eds) Vitamin E: Its Usefulness in Health and Curing Diseases. Japan Scientifi c Societies Press, 1993, 23. 69. Nockels C.F. Effects of ascorbic acid on chicken metabolism, in: Workshop. Ascorbic Acid in Domestic Animals. Ed. Wegger I., Tagwerker F.J. & Moustgaard J. Royal Danish Agri. Soc. (Copenhagen), 1984, 175-184. 70. Nowaczewski S. and Kontecka H. Effect of dietary vitamin C supplement on reproductive performance of aviary pheasants. // Czech Journal of Animal Science, 2005, 50, 208-212. 71. Olafsdottir K. and Reed D.J. Retention of oxidized glutathione by isolated rat liver mitochondria during hydroperoxide treatment. // Biochica et Biophaysica Acta, 1988, 964, 377-382. 72. Olesen C. et al. Tesmin transcription is regulated differently during male and female meiosis. // Mol Reprod Dev., 2004, 67, 116-126. 73. Pappas A.C. et al. Maternal organo-selenium compounds and polyunsaturated fatty acids affect progeny performance and levels of selenium and docosahexaenoic acid in the chick tissues. // Poultry Science, 2006, 85, 1610-1620. 74. Pappas A.C. The selenium intake of the female chicken infl uences the selenium status of her progeny. // Comparative Biochemistryand Physiology B, 2005, 142, 465-474. 75. Pardue S.L. and Thaxton J.P. Ascorbic acid in poultry: a review. // World’s Poultry Science Journal, 1986, 42, 107-123. 76. Peebles E.D. and Brake J. Relationship of dietary ascorbic acid to broiler breeder performance. // Poultry Science, 1985, 64, 2041-2048. 77. Perdichizzi A. et al. Effects of tumour necrosis factor-alpha on human sperm motility and apoptosis. // J Clin Immunol., 2007, 27, 152-162. 78. Prasad A.S. Zinc defi ciency. // British Med J., 2008, 326, 409-410. 79. Raicu Florina şi al. Rolul proteinelor de legare la ARN în spermatogeneză şi infertilitatea masculină. Progrese în Biotehnologie. Editura Ars Docendi: 2002, 2, 133-141. 80. Rana U. et al. Zinc binding ligands and cellular zinc traffi cking: Apo- metallothionein, glutathione, TPEN, proteomic zinc, and Zn-sp1. // J Inorg Biochem., 2008, 102, 489-499. 81. Roşca N. Modifi cările morfofuncţionale ale gameţilor de tauri şi cocoşi în dependenţă

79 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia de modalitatea stresării animalelor: Autoref. tezei… de doct. şt. biol. Chişinău, 2000, 22. 82. Rossi P. et al. Analysis of the gene expression profi le of mouse male meiotic germ cells. // Gene Expr Patterns, 2004, 4, 267-281. 83. Rotruck I. I. Descovery of the role of selenium in glutathione peroxidase. In: Selen. in biology and medicine. Spallholz I., Martin I. L, Ganther H. (eds.), 1981, 10-15. 84. Rotruck J.T. et al. Selenium: biochemical role as a component of glutathione peroxidase. // Science, 1973, 179, 588-590. 85. Rutz F. et al. Meeting selenium demands of modern poultry: responses to Sel-plex TM organic selenium in broiler and breeder diets, Nutritional Biotechnology in the Feed and Food Industries, Lyons, T.P. and Jaques K.A. Eds., 2003, 147-161. 86. Şara A., Antonina Odagiu. Disponibilitatea probioticelor şi mineralelor în creşterea ecologică a animalelor. ProEnvironment, 2008, 2, 89-93. 87. Şara, A. şi al. Efectele utilizării mineralelor organice in nutriţia animalelor. Buletin USAMVCN, seria ZB, 2004, 60, 100-103. 88. Sarica S. et al. The effect of dietary L.carnitine supplementation on semen trait, reproductive parameter and testicular histology of Japanese quail breeders. // Journal of Applied Poultry Research, 2007, 16, 178-186. 89. Schlegel P.N., Paduch D.A. Yet another test of sperm chromatin structure. // Fertil Steril., 2005, 84, 4, 854-859. 90. Sharma R.K. and Agarwal A. Role of reactive oxygen species in male infertility. // Journal of Urology, 1996, 48, 835-850. 91. Siegel P.B. et al. Performance of pureline broiler breeders fed two levels of vitamin E. // Poultry Science, 2001, 80, 1258-1262. 92. Sikka S.C. et al. Role of oxidative stress and antioxidants in male infertility. // Journal of Andrology, 1995, 16, 464-468. 93. Simon L. et al. Sperm DNA damage measured by the alkaline Comet assay as an independent predictor of male infertility and in vitro fertilization success. // Fertil Steril., 2011, 95, 2, 652-657. 94. Sørensen M.B. et al. Histochemical tracing of zinc ions in the rat testis. // Mol Hum Reprod., 1998, 4, 423-428. 95. Sørensen M.B. et al. Chelation of intracellular zinc ions affects human sperm cell motility. // Mol Human Reprod., 1999, 5, 338-341. 96. Stoltenberg M. et al. Autometallographic demonstration of zinc ion in rat sperm cell. // Mol Hum Reprod., 1997, 3, 763-767. 97. Stradaioli G. et al. Effect of L.carnitine administration on the seminal characteristics of oligoasthenospermic stallions. // Theriogenology, 2004, 62, 761-777. 98. Sun J.G. et al. Detection of deoxyribonucleic acid fragmentation in human sperm: correlation with fertilization in vitro. // Biology of Reproduction, 1997, 56, 602-607. 99. Supuran C.T. et al. Carbonic anhydrase inhibitors // Med Res Rev., 2003, 23, 146-189. 100. Surai P.F. Mineral and anti-oxidants. In: Taylor-Pickard, J.A. and Tucker, L.A. (eds) Redefi ning Mineral Nutrition. Nottingham University Press, Nottingham, UK, 2005, 147-177. 101. Surai P.F. et al. Phospholipids fatty acid composition, vitamin E content and susceptibility to lipid peroxidation of duck spermatozoa. // Theriogenology, 2000, 53, 1025-1039. 102. Surai P.F. et al. Selenium distribution in the eggs of ISA Brown commercial layers, Proceedings of the 20th Annual Alltech Symposium Reimmaging the Feed Industry, Kentucky, Usa, suppl., 2004, 11, 17. 103. Surai P.F. et al. Effect of vitamin E and selenium supplementation of cockerel diets on glutathione peroxidase activity and lipid peroxidation susceptibility in sperm, testes, and liver. // Biology of Trace Element Research, 1998, 64, 119-132.

80 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia 104. SuraI P.F. et al. The relationship between the dietary provision of alpha-tocopherol and the concentration of this vitamin in the semen of chicken: effects on lipid composition and susceptibility to peroxidation. // Journal of Reproduction and Fertility, 1997, 110, 47-51. 105. Surai P.F. et al. Comparative aspect of lipid peroxidation and antioxidant protection in avian semen, in: Speake, B.K., Sparks, N.H.C. & Surai, P.F. (Eds) Male Fertility and Lipid Metabolism, 2003, 211-249. 106. Truong-Tran A.Q. et al. The role of zinc in caspase activation and apoptotic cell death. // Biometals, 2001, 14, 315-330. 107. Turner R. M. Moving to the beat: A review of mammalian sperm motility regulation. // Reprod Fert Devlop., 2006, 18, 25-38. 108. Vilfan I.D. et al. Formation of native-like mammalian sperm cell chromatin with folded bull protamine. // J Biol Chem., 2004, 279, 9, 20088-20095. 109. Wishart G.J. Effects of lipid peroxide formation in fowl semen on sperm motility, ATP content and fertilising ability. // Journal of Reproduction and Fertility, 1984, 71, 113-118. 110.Yamaguchi S. et al. Effects of lead, molybdenum, rubidium, arsenic, and organochlorines on spermatogenesis in fi sh: Monitoring at Mekong Delta area and in vitro experiment. // Aquat Toxicol., 2007, 83, 43–51. 111. Yamaguchi S. et al. Zinc is an essential trace element for spermatogenesis. // Proc Natl Acad Sci U S A, 2009, 106, 26, 10859-10864. 112. Yaroshenko F.O. et al. Selenium-enriched chicken production in Ukraine. / Proceedings of the 20th Annual Alltech Symposium Re-immaging the Feed Industry, Kentucky, USA, suppl., 2004, 11, 131. 113. Zhai W. et al. The effect of dietary L-carnitine on semen traits of White Leghorns. // Poultry Science, 2007, 86, 2228-2235. 114. Zhang X. et al. Body weight and semen production of broiler breeder males as infl uenced by crude protein levels and feeding regimens during rearing. // Poultry Science, 1997, 78, 190-196. 115. Балан И.В. Bидовые особенности структуры плазматических мембран и функциональная полноценность гамет петуха и хряка при криоконсервации: Aвтореф. дис. ... канд. биол. наук. Kишинев, 1992, 17. 116. Борончук Г.В. Специфика изменений физиолого–биохимических реакций спермы различных видов животных в процессе криоконсервации и разработка методов повышения ее криорезистентности: Автореф. дисс… докт. хаб. биол. наук. Кишинев, 1998, 32. 117. Борончук Г.В., Балан И.В. Криомембранология. Сh.: Tipografi a AŞM, 2003, 336. 118. Борончук Г.В., Балан И.В. Структурно-функциональные и биохимические изменения в биологических системах при криоконсервации. Сh.: Tipografi a AŞM, 2008, 633. 119. Наук В.А. Структура и функция спермиев сельскохозяйственных животных при криоконсервации. Кишинев: Штиинца, 1991, 200. 120. Пономаренко Ю. А. и др. Корма, кормовые добавки, биологически активные вещества для сельскохозяйственной птицы. М.: 2009, 655. 121. Струтинскй Ф. А. Физиологически адекватное питание и здоровье. Ch.: Tipografi a A.Ş.M, 2006, 408. 122. Фисинин В.И. и др. Кормление сельскохозяйственной птицы. Сергиев Посад: 2003, 375. 123. Фурдуй Ф. И., Чокинэ В.К., Вуду Г.А. и др. Гаметогенез как начальный этап закладки генетических механизмов здоровья. // Buletinul Academiei de ştiinţe a Moldovei. 2002. 2. 30-39. 124. Фурдуй Ф. И., Чокинэ В.К., Вуду Г.А. и др. Оплодотворение как завершающий

81 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Samocreatologia этап закладки генетических механизмов здоровья и нарушающие их факторы. // Buletinul Academiei de ştiinţe a Moldovei, 2002, 2, 40-45. 125. Фурдуй Ф. И., Чокинэ В.К., Фурдуй В.Ф. Концепция о санокреатологии респираторной системы. // Buletinul Academiei de ştiinţe a Moldovei, 2008, 1, 4-14. 126. Фурдуй Ф.И. Проблемы стресса и преждевременной биологической деградации человека. Санокреатология. Их настоящее и будущее. Современные проблемы физиологии и санокреатологии. Сh.: Tipografi a AŞM, 2005, 16-35. 127. Фурдуй Ф.И. Физиологические механизмы стресса и адаптации при остром действии стресс-факторов. Кишинев: Штиинца, 1986, 240. 128. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Фурдуй В.Ф. и др. Здоровье человека – важнейшая комплексная задача многих биологических и медицинских наук. // Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii, 2005, 1, 4-14. 129. Чoкинэ В.К. Физиологические основы кардиосанокреатологии. Современные проблемы физиологии и санокреатологии. Сh.: Tipografi a AŞM, 2005, 234-242. 130. Чокинэ В.К. Саногенические системы регуляции ритмики сердца. // Buletinul Academiei de ştiinţe a Moldovei, 2002, 45-60. 131. Шептицкий В.А. Роль катехоламинов в перестройке мембранного гидролиза и всасывания углеводов в тонкой кишке при кратковременном срессе и пути реализации их эффектов. // Buletinul Academiei de ştiinţe a Moldovei, 2003, 2, 54-69.

82 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor

FIZIOLOGIA ŞI BIOCHIMIA PLANTELOR

DETERMINAREA ACCELERATĂ A TERMOTOLERANŢEI FRUNZELOR DE BUXUS SEMPERVIRENS L. CU AJUTORUL METODEI DE SCURGERE A ELECTROLIŢILOR Nemerovschii A., Dascaliuc A.

Institutul de Genetică şi Fiziologie a Plantelor al Academiei de Ştiinţe a Moldovei Rezumat

A fost investigată rezistenţa frunzelor de cimişir (Buxus sempervirens L.) la şocul termic (şt). În baza infl uenţei şt asupra cineticii de scurgere a electroliţilor din segmentele frunzelor, dozele şt au fost divizate în trei zone: provocătoare de deteriorări moderate(1), intermediare (2), şi grave (3). În cadrul dozelor care iniţial induceau scurgerea a 18-82% din electroliţi, creşterea dozei şt prin ridicarea temperaturii, sau duratei de expunere, a cauzat respectiv creşterea exponenţială şi liniară a deteriorărilor. Energia de activare a deteriorărilor membranelor şi fracţiunea deteriorărilor ireversibile sporea odată cu creşterea temperaturii şt, iar dinamica de recuperare a lor, dimpotrivă, devenea mai lentă. Cuvinte cheie: Buxus sempervirens L. – şocul termic – scurgerea electroliţilor – energia de activare. Depus la redacţie 10 februarie 2012. ------Adresa pentru corespondenţă: Dascaliuc Alexandru, Institutul de Genetică şi Fiziologie

82 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor a Plantelor al Academiei de ştiinţe a Moldovei, str. Pădurii, 20, MD-2002 Chişinău, Republica Moldova, e-mail: [email protected], tel.: (+373 22) 53-01-77

Introducere

Problema rezistenţei plantelor la arşiţă atrage de mai mult timp atenţia cercetătorilor. În ultimii ani, ca urmare a tendinţelor de încălzire globală a climei [12], această problemă a devenit deosebit de relevantă. Temperaturile ridicate au un impact negativ asupra mai multor procese fi ziologice care depind de funcţiile membranelor celulare. Acestea includ reducerea reacţiei Hill a cloroplastelor [2], pierderea capacităţii membranelor celulare de a reţine electroliţii [5], reducerea respiraţiei în mitocondrii [6], diminuarea randamentului cuantic a fotosintezei [17]. Scurgerea electroliţilor (se) este un indicator important a stării membranelor celulare, deteriorarea cărora corelează cu rezistenţa plantelor la şocul termic (şt). Modifi cările structurale şi funcţionale ale membranelor cauzate de şt nu sunt bine cunoscute, dar este stabilit faptul că în urma expunerii plantelor la diferiţi factori de stres starea funcţională a membranelor poate fi determinată prin aprecierea gradului de permeabilitate a lor faţă de electroliţi, adică determinând intensitatea se, care poate fi uşor măsurată prin metoda de conductometrie, metodă deseori utilizată pentru aprecierea rezistenţei plantelor la temperaturi ridicate [7, 17]. Rezistenţa şi capacitatea adaptivă a plantelor faţă de arşiţă se determină cu ajutorul unor metode accelerate care presupun expunerea de scurtă durată a lor la temperaturi ridicate, temperaturi care provoacă şt [7, 14]. A fost demonstrat că în urma acţiunii şt nivelul de scurgere a electroliţilor corelează negativ cu rezistenţa plantelor la arşiţă. Deteriorările plantelor provocate de şt se determină după expoziţii relativ scurte (până la câteva ore) şi la temperaturi extreme (40 - 60°C) [17]. Dereglarea integrităţii membranelor celulare după acţiunea şt sunt cauzate de denaturarea proteinelor şi lipidelor [17]. Ele sunt însoţite de erorile în reglajul proceselor biochimice, dinamica înlăturării cărora depinde de gravitatea deteriorărilor. Nivelul de rezistenţă a plantelor la şt depinde de mai mulţi factori de ordin genetic [13], fi ziologic [10], precum şi biochimic [1]. Rezistenţa plantelor la arşiţă poate varia în mod semnifi cativ în funcţie de faza ontogenezei şi efi cacitatea proceselor de adaptare a lor la condiţiile de mediu. În prezent nu există claritate cu privire la relaţiile dintre rezistenţa primară şi cea indusă faţă de diferiţi factori de stres, incluzând şi cea faţă de temperaturile ridicate. De aceia este difi cil de a prezice exact care va fi impactul încălzirii globale a climei asupra adaptării diferitor specii de plante la condiţiile noi şi care va fi rolul relativ a rezistenţei iniţiale şi celei induse în fenomenele de adaptare a speciilor la condiţiile mediului. Având aceasta în vedere, noi am decis să creăm condiţii artifi ciale cu ajutorul şt, condiţii care induc deteriorări de nivel diferit, iar ulterior să urmărim recuperarea lor, precum şi schimbările adaptive posibile a rezistenţei plantelor la temperaturi ridicate. În acest scop, au fost alese frunzele de cimişir (Buxus sempervires L.) expuse diferitor doze ale şt aplicate separat, sau în două fracţii. În intervalul dintre cele două fracţii ale dozei plantele erau menţinute în condiţii care favorizează recuperarea deteriorărilor şi inducerea rezistenţei sporite datorită includerii proceselor adaptive după aplicarea primei fracţii a şt.

83 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor Materiale şi metode Materialul vegetal. Studiul a fost realizat cu frunzele de cimişir (Buxus sempervirens L.), care creşte ca un arbust decorativ pe teritoriul Institutului de Genetică şi Fiziologie a Plantelor al AŞM. Pentru analize au fost colectate doar frunzele în vârstă de doi ani. Înainte de analiză, pentru a elimina infl uenţa variaţiei aleatorii ale condiţiilor de umiditate, temperatură şi iluminare asupra rezistenţei la şt, după colectare frunzele au fost amplasate pentru 12 ore în cristalizator la umiditatea relativă de 93-95%, temperatură de 25°C şi iluminare 20 lucşi. Imediat înainte de a analiza scurgerea electroliţilor, frunzele au fost spălate prin imersie în apă distilată, uscate pe hârtie de fi ltru. A urmat decuparea unor porţiuni circulare de limb foliat cu diametrul de 9 mm, cu ajutorul ştanţei. Determinarea termotoleranţei frunzelor. Şt a fost aplicat prin incubare la diferite temperaturi şi durate. După expoziţie la st eprubetele variantelor experimentale au fost introduse pentru 2 ore în apă la 25°C, agitate constant în amestecător (Wstrzasarka uniwersalna typ WU-4, Polonia). Aceasta a asigurat echilibrarea concentraţiei de electroliţi între mediul apos şi discurile foliate, marcată prin atingerea fazei staţionare de conductibilitate a mediului apos. În experimente au fost prevăzute două probe martor. Primul martor a fost pregătit prin incubarea a câte 6 discuri circulare în 5 eprubete cu 3,5 ml apă deionizată, agitate în continuare timp 2 ore la temperatura de 25°C. Probele pentru al doilea martor au fost preliminar supuse şt timp de 10 minute la temperatura de 100°C, răcite şi ţinute pentru a determina scurgerea electroliţilor în condiţiile indicate mai sus. La toate variantele conductibilitatea mediului apos a fost determinată după 2 ore de incubare la 25°C, utilizând conductometrul N 5721 (Polonia). Infl uenţa şt a fost apreciată în baza creşterii conductibilităţii mediului apos din variantele experimentale (incubate la temperaturile şt) in comparaţie cu cea a martorului. A fost calculată scurgerea relativă a electroliţilor (SRE) din ecuaţia:

SRE = (µt – µ25) / (µ100 – µ25) (1)

în care: µt – conductibilitatea variantei experimentale (expusă şocului termic la o temperatura t), în mS/m; µ25 – conductibilitatea variantei martor (incubată la 25 C),

în mS/m; µ100 – conductibilitatea totală (măsurată după incubarea fi nală la 100°C), în mS/m. Diferenţa dintre conductibilitatea mediului de incubare apreciată după şt la o anumită doză şi cea a variantei martor este proporţională cu cantitatea suplimentară de electroliţi care s-au scurs din celulele ţesuturilor frunzelor în urma aplicării şt. Diferenţa dintre conductibilitatea mediului apos determinată după deteriorarea totală şi cea a variantei martor caracteriza integral sporirea cantităţii de electroliţi care se scurg în urma deteriorării totale. Raportând mărimea cantităţii suplimentare de electroliţi care se scurg sub acţiunea unei anumite doze ale şt la valoarea cantităţii totale de electroliţi eliberaţi din probele frunzelor se obţine indicele SRE. Valoara lui este determinată de infl uenţa specifi că a dozei şt fi ind proporţională cu gradul de afectare a capacităţii membranelor celulare ale frunzelor de a menţine electroliţii. Determinarea energiei de activare. În primul rând, după analiza rezultatelor aplicării şt, au fost construite grafi cele care descriau SRE în dependenţă de durata de incubare

84 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor la fi ecare temperatură a şt. În baza acestor curbe a fost estimată durata şt care provoca scurgerea a 18, 50 şi 82% din electroliţi. După aceia, pentru fi ecare temperatură a şt, a fost aproximată linia care descria SRE în dependenţă de durata lui. Aceasta a dat posibilitatea de a determina rata de creştere a SRE în urma măririi duratei la fi ecare temperatură a şt. În baza parametrilor determinaţi, a fost calculată energia de activare (A) a procesului de suprimare a funcţiilor membranelor celulare în urma acţiunii şt, în conformitate cu ecuaţia lui Arrhenius [7]:

2,3 lg k’’ / k’= (A / R) (1 / T’-1 / T’’) (2)

unde k’ şi k’’ - constanta de SRE care se observă după şt cu temperaturile T’ şi T’’, exprimate după scara Kelvin; R – constanta gazelor. Determinarea capacităţii adaptive a frunzelor utilizând metoda de fracţionare a dozei şt. În scopul identifi cării proceselor de reparaţie şi a dinamicii schimbării stării membranelor celulare după doze diferite ale şt a fost determinată SRE din segmentele frunzelor, scindate la perioade relativ îndepărtate de la aplicarea şt. Frunzele intacte au fost supuse şt, după ce au fost plasate în exsicatoare cu umiditatea relativă 93-95%, temperatura 25°C, iluminarea 20 lucşi şi foto-perioadă 16 ore lumină - 8 ore întuneric. Din frunzele individuale, la diferite momente după aplicarea primei doze a şt, au fost excizate segmente cu diametrul 9 mm şi determinat nivelul de SRE în acelaşi mod ca şi din frunzele martor. Primele doze ale şt au fost realizate cu temperaturi diferite. Durata lor a fost ajustată astfel, încât să genereze SRE la nivelul de 20-25% şi 50-55% faţă de scurgerea maximală (după incubarea la 100oC). Aceste experimente au avut ca scop obţinerea informaţiei despre specifi cul restabilirii funcţiilor membranelor celulare după aplicarea şt la diferite durate şi temperaturi. Suplimentar au fost determinate particularităţile SRE după expunerea secvenţială a frunzelor la două facţiuni ale şt. Între cele două fracţiuni ale şt frunzele erau menţinute în condiţii normale (descrise mai sus pentru primul martor). A doua doză a şt a fost administrată imediat, sau după 24 şi 48 ore de incubarea în exsicatoare la umiditatea relativă de 93-95%, temperatura de 25°C şi iluminare de 20 lucşi cu foto-perioadă de 16 ore de lumină - 8 ore întuneric. Măsurarea scurgerii electroliţilor a fost realizată la fel ca şi la frunzele variantei martor. Durata primei doze a şt a fost aleasă astfel, încât după aplicarea ei nivelul SRE să atingă 20 - 25%. Doza a doua a fost aleasă în aşa fel, ca ea în mod separat să provoace scurgerea a 50 - 55% din electroliţi. Aceste studii au dat posibilitatea de a aprecia dinamica schimbării rezistenţei frunzelor după expunerea lor la prima doză a şt cu diferite temperaturi. Analiza statistică a datelor. Experimentele au fost efectuate în 3 - 5 repetări. La fi ecare măsurare au fost folosite discuri din 6 frunze. Fiecare experiment a fost repetat cel puţin 3 ori (pentru a obţine rezultate reproductibile în diferite experimente). Datele prezentate sunt rezultatul determinării mediei şi abaterii standard a mediei [3, p. 9] a unei experienţe tipice din serie (indicat în grafi ce) sau a mediei din întreaga serie de experimente (tabelul 1). În fi gura 5 şi tabelul 2 este prezentat coefi cientul de corelaţie pentru regresia liniară.

85 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor Rezultate şi discuţii Dinamica deteriorărilor provocate de şt cu diferite temperaturi. Pe fi gura 1 sunt prezentate datele privind SRE din segmentele frunzelor de cimişir în funcţie de durata şt, indusă cu temperaturi diferite. Odată cu creşterea duratei şt, SRE a crescut la toate temperaturile de expoziţie, dar dinamica creşterii ei a depins substanţial de valoarea temperaturii şt. După incubarea la temperatura de 50 şi 51oC SRE în urma sporirii duratei şt creştea foarte lent: nivelul de SRE n-a atins 0,6 chiar şi după 90 de minute de aplicare a şt cu aceste temperaturi. După şt cu temperaturi mai mari efectul deteriorator creştea uniform odată cu sporirea temperaturii până la 54oC. Expunerea la temperaturi mai mari de 55oC ducea la creşterea bruscă a SRE odată cu creşterea duratei şt (scurgerea totală a electroliţilor a fost observată deja după 18 min de aplicare a şt). Deoarece valorile SRE depind de starea membranelor celulare, temperaturile care provoacă şt pot fi divizate în trei zone: 1 - zona temperaturilor moderate (până la 51oC): 2 - medii (între 52 la 54oC) şi 3 - înalte (55oC şi mai mari). În cadrul acestor zone durata necesară pentru a obţine un anumit nivel de SRE diminuează în mod diferit. De exemplu, nivelul 0,5 de SRE în zona 3 este atins după şt pe parcursul nu mai mult de 13 minute (după şt cu 56 şi 55 oC - 12 şi 13 min, respectiv). În zona 2 acelaşi efect poate fi atins după şt cel puţin pe parcursul a 19 minute (după 54 şi 53 oC - 19 şi 28 min, respectiv), iar în zona 1 – după o durată a şt de 40 de minute şi mai mare (după 52 şi 51 oC - 40 şi 84 min respectiv).

Figura 1. Infl uenţa duratei şocului termic cu diferite temperaturi asupra scurgerii relative a electroliţilor din segmentele foliare de Buxus sempervirens L. Recuperarea capacităţii membranelor celulare de a menţine electroliţii după şt. Pentru a evalua specifi citatea restabilirii capacităţii frunzelor de a reţine electroliţii, ele au fost supuse şt cu temperaturi şi durate de expunere ajustate astfel, încât la două ore după aplicarea şt să provoace scurgerea a 25% şi 55% din electroliţi. Rezultatele unui astfel de experiment sunt prezentate în fi gura 2. Ele sugerează că capacitatea membranelor celulare de a reţine electroliţii, după aplicarea şt cu doze ce au provocat acelaşi nivel iniţial de SRE, se restabilea mai rapid după şt cu temperaturi mai scăzute. Acest efect s-a manifestat deosebit de clar după dozele care imediat după expunerea la

86 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor şt au cauzat scurgerea 55% din electroliţi. SRE din frunzele supuse şt cu temperaturile de 52 şi 53oC, după 48 de ore de recuperare în condiţii optime, a scăzut de la 55% la 15 şi 17% respectiv. În acelaşi timp, frunzele care au fost expuse şt cu 54 oC, rata de SRE a rămas practic constantă, la nivelul de 55%. Aceste date indică faptul că “gravitatea” deteriorărilor provocate de şt cu temperaturi mai înalte este mai mare, de aceia recuperarea lor se produce mai lent. Şt cu 52 şi 53oC, la durata care iniţial provocau scurgerea a circa 55% din electroliţi, a fost însoţit de fenomenul de recuperare rapidă a integrităţii membranelor, atunci când după şt cu 54oC domina echilibrul dintre procesele de recuperare şi extindere a deteriorărilor (fi gura 2).

Figura 2. Cinetica scurgerii relative a electroliţilor din segmentele frunzelor de Buxus sempervirens L. în dependenţa de perioadă după expunerea la doze diferite ale şocului termic.

În legătură cu specifi cul “sorţii” frunzelor expuse şt provocat cu temperaturi diferite, a fost pusă problema determinării reacţiei lor la o a doua doză a şt, aplicată la diferite perioade după obţinerea primei doze. La 0, 24 şi 48 de ore de la aplicarea primei doze şt cu 52, 53 şi 54oC şi durate care cauzau scurgerea a 25% din electroliţi (fi gura 2), frunzele erau supuse celei de a doua doză a şt cu 52oC pe parcursul a 41 de minute (separat ea provoca scurgerea a 55% din electroliţi, fi gura 2). Rezultatele sunt prezentate în fi gura 3. Datele obţinute indică că temperatura şt are o infl uenţă decisivă asupra schimbării stării funcţionale ale membranelor celulare în perioada după aplicarea şt. Dacă prima doză a şt a fost cauzată de expunerea la 52оС, apoi administrarea dozei a doua îndată după prima a adus la aceia că impactul fi nal a fost egal cu suma efectelor celor două doze administrate separat (fi gura 3, curba 1). Cu creşterea perioadei dintre cele două facţiuni efectul deteriorator sumar a diminuat treptat, la 48 ore dintre cele două doze fi ind practic egal cu efectul izolat al dozei a doua. Un rezultat cu totul diferit a fost obţinut în cazul în care prima doză a şt a fost realizată la 54оС (fi gura 3, curba 3). În acest caz aplicarea dozei a doua imediat după prima cauzează suprimarea totală a capacităţii membranelor celulare de a menţine electroliţii, fenomen care s-a manifestat şi la aplicarea dozei a doua la 24 şi 48 ore de la expoziţia cu prima doză. Efect intermediar a fost observat în cazul în care prima doză a şt a fost realizată cu 53оС (fi gura 3, curba 2). În acest caz: nivelul de SRE după două doze, aplicate consecutiv,

87 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor a fost mai mare decât suma aritmetică a efectelor celor două doze aplicate separat, dar totodată mai mic decât cel ce se manifestă la deteriorarea totală. Cu creşterea perioadei dintre aplicarea celor două facţiuni de la 0 până la 48 de ore efectul dăunător scădea treptat. Aceste date indică faptul că capacitatea membranelor celulare de a menţine electroliţii după aplicarea şt cu 52оС se recupera rapid şi totodată în această perioadă se inducea rezistenţă crescută faţă de şt. După prima doză a şt cu temperaturi mai înalte de 52oC s-a manifestat sensibilizarea frunzelor la temperaturi ridicate, cu atât mai semnifi cativă, cu cât mai înaltă era temperatura dozei a doua a şt. În cazurile în care a doua doză a şt a fost pricinuită de expunerea la 53oC sau de 54 oC, efectul deteriorator la aplicarea consecutivă a celor două doze ale şt se amplifi ca. La aceste temperaturi ale şt, cu creşterea perioadei dintre doza întâia şi a doua până la 48 ore, tendinţa de recuperarea a deteriorărilor se manifesta doar atunci când doza a doua a st a fost realizată cu 53oC.

Figura 3. Scurgerea relativă a electroliţilor din segmentele frunzelor de Buxus sempervirens L., expuse primei doze a şt cu 52oC, 24 min (1); 53oC, 17 min (2); 54oC, 15 min ( 3) la 0, 24 şi 48 ore după prima doză a fost administrat şt cu 52oC, 41 min. Datele care au fost prezentate în fi gura 1 indică faptul că efectul dăunător a sporirii temperaturii cu 1оС la durate concrete ale şt creşte progresiv. Pentru a cuantifi ca acest efect, noi am construit o aproximaţie liniară a procentului de scurgere a electroliţilor în funcţie de durata şt, cauzat de diferite temperaturi (fi gura 4). Putem observa că odată cu creşterea temperaturii şt liniile de aproximaţie se deplasează progresiv în zonele cu durate mai mici ale şt, iar valorile unghiului lor de înclinaţie cresc (fi gura 4). La temperatura şt de 52, 53, 54, 55 şi 56оС acest unghi este egal respectiv cu 1.73, 2.25, 2.37, 4.45 şi 6.4 procente/min. Putem menţiona că odată cu tranziţia temperaturii şt de la 53оС în sus acest unghi creşte brusc, ceia ce indică creşterea respectivă a gravităţii deteriorator provocate de şt cu aceste temperaturi. Dacă punem valorile logaritmilor coefi cienţilor acestor unghiuri în dependenţa de temperatura şt, obţinem o linie dreaptă, (fi gura 5). Aceasta indică faptul că creşterea temperaturii, la aceeaşi durată a şt, duce la sporirea exponenţială a scurgerii electroliţilor. Calculând energia de activare [19] a scurgerii electroliţilor conform ecuaţiei (2), observăm că, în intervalul de temperaturi între 52 -56oC, ea creşte în mediu 70,1 kcal/M cu fi ecare grad de sporire a temperaturii şt. Aceste rezultate susţin punctul de vedere că rata de scurgere a electroliţilor poate servi ca un indice important

88 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor pentru evaluarea funcţiei de barieră a membranelor celulare [9]. Energia de activare a membranelor celulare ale frunzelor de cimişir de către temperaturile şt a fost de aproximativ 10 ori mai înaltă în comparaţie cu cea de activare membranelor seminţelor de soia, determinată în intervalul temperaturilor dintre 20 şi 40оС [3]. Evident, aceasta se datorează diferenţelor dintre procesele de reorganizare/dezintegrare a membranelor şi funcţiilor lor, caracteristice pentru genotipuri, organe şi intervale de temperatură diferite.

Figura 4. Aproximaţia liniară a creşterii vitezei de scurgere a electroliţilor (%/min) de durata şocului termic (şt) la temperaturi diferite. Curbele 1,2,3,4,5,6,7 – temperaturile şt cu 50, 51, 52, 53, 54, 55, şi 560C. Se consideră că scurgerea electroliţilor este determinată concomitent de procesele de difuzie şi de scurgere a lichidului celular prin rupturile membranelor [4]. Depinderea scurgerii malatdehidrogenazei numai de penetrarea enzimei prin rupturile membranelor celulare explică de ce la seminţele de soia energia de activare a acestui proces este mai mare în comparaţie cu cea a scurgerii electroliţilor [4]. Valorile pozitive a energiei de activare indică faptul că, odată cu creşterea temperaturii scad funcţiile de barieră a membranelor, care depind de o serie de procese de echilibru, perturbarea cărora depinde de temperatura şt [7]. Legitatea menţionată depinde de un singur proces, sau grup de procese, care cel mai probabil sunt determinate de funcţiile membranelor celulare. Liniaritatea strictă a logaritmului vitezei de SRE în dependenţă de temperatura şt, fi g. 5, indică creşterea exponenţială a ratei de SRE. În aşa fel, creşterea valorii unghiului de înclinare a aproximaţiei lineare a SRE cu creşterea temperaturii şt (fi gura 4), la fel refl ectă creşterea vitezei de perturbare a capacităţii membranelor celulare de a reţine electroliţii cu creşterea temperaturii şt. În ansamblu, aceste date indică că, odată cu creşterea temperaturii, la aceiaşi durată a şt, degradarea membranelor celulare creşte exponenţial. Deşi şt a fost administrat cu o gamă largă de temperaturi, noi prezentăm

89 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor doar rezultatele obţinute cu temperaturi relativ ridicate. Aceasta este în concordanţă cu strategia bine-cunoscută de determinare a capacităţii genetice, precum şi a limitelor energetice, structurale şi fi ziologice de adaptare [15, 16, 18]. Datele obţinute demonstrează că “severitatea” leziunilor sporeşte odată cu creşterea valorii temperaturilor şt. Recuperarea leziunilor este mai rapidă şi mai completă atunci când temperaturile şt sunt mai moderate (fi gura 2).

Figura 5. Aproximaţia liniară a logaritmului vitezei de creştere a scurgerii electroliţilor ([lg%]/min) în dependenţă de temperatura şocului termic (şt). Aproximaţia lineară este valabilă doar pentru dozele care provoacă scurgerea electroliţilor în intervalul 18 – 82% din cantitatea maximală. Fracţionarea şt a dat posibilitatea de a demonstra că tendinţa de creştere a rezistenţei faţă de doza a doua se manifestă numai atunci când prima doză a fost administrată cu temperaturi relativ moderate (fi gura 3). Pentru a studia multilateral acest fenomen este necesar de realizat cercetarea acţiunii incubării prelungite a plantelor la temperaturi ce provoacă stare de stres moderat [17], de oarece la temperaturi obişnuite rezistenţa dobândită faţă de arşiţă dispare pe parcursul a 4-24 ore [9]. Rezistenţa la căldură a frunzelor de cimişir a fost destul de înaltă. Pentru a provoca scurgerea a 50% din electroliţi a fost necesară aplicarea şt cu 54oC pe parcursul a 20 minute. Pentru comparaţie, chiar şi un minut de scufundare a frunzelor de soia în apă la această temperatură provoca cloroza, iar la 55oC şi mai mult – necroza [11]. După expunerea la temperaturi de mai sus de 55oC cloroplastele frunzelor de arţar pierd ireversibil apa, devin necrotice şi mor pe parcursul a două săptămâni. În procesul de deshidratare, apa se pierde anterior din compartimentele din afara cloroplastelor [8]. Concluzii

1. Scurgerea electroliţilor este un indicator important al schimbărilor dinamice ale deteriorărilor membranelor provocate de şt.

90 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor 2. Pentru frunzele de Buxus sempervirens L.este critic şt cu temperaturi mai sus de 55oC. 3. Efi cacitatea recuperării funcţiilor membranelor celulare, iniţial suprimată de către şt la nivel constant, a fost cu atât mai înaltă, cu cât mai joasă a fost temperatura care a provocat şt. 4. După efectele asupra capacităţii membranelor celulare de a reţine electroliţii, temperaturile care provoacă şt pot fi divizate în trei zone: 1. zona temperaturilor moderate (până la 51 oC): 2. medii (între 52 la 54 oC) şi 3. înalte (mai mari de 55oC). Acumularea deteriorărilor produse de şt şi cinetica de recuperare a lor în interiorul fi ecărei zone este specifi că. 5. Energia de activare a deteriorărilor membranelor celulare ale frunzelor de Buxus sempervirens L., provocate de şt cu temperaturi critice, atinge 70 kcal/ 1oC. Referinţe 1. Ben Zioni A., Itai C. Short and long-term effects of high temperature (47-49oC) on tobacco leaves. III. Effl ux and 32P incorporation into phospholipids // Physiol. Plant. 1973. V. 28. P. 493-497. 2. Boyer J. S. Nonstomatal inhibition of photosynthesis in sunfl ower at low water potentials // Plant Physiol. 1971. V. 48. P. 532-536. 3. Clewer A.G., Scarisbrick D.H. Practical statistics and experimental design for plant crop science // John Wiley & Sons, LTD, Chichester, New York: 2001. 332 p. 4. Duke S.H., Kakefuda G., Harvey T.M. Differential leakage of intracellular substances from imbibing soybean seeds’ // Plant Physiol. 1983. V. 72. P. 919-924. 5. Gupta R.K. A study of photosynthesis and leakage of solutes in relation to desiccation of bryophytes // Can. J. Bot. 1977. V. 55. P. 1186-1194. 6. Koepe D.E, Miller R.J., Bell D.T. Drought-affected mitochondrial processes // Agron. J. 1973. V. 65, P. 566-569. 7. Leopold A.C. Temperature effects on soybean imbibition and leakage // Plant Physiol. 1980. V. 65. P. 1096-1098. 8. Leopold C.A., Musrav E.M., Williams M.K. Solute leakage resulting from leaf desiccation // Plant Physiol. 1981. V. 68. P. 1222-1225. 9. Lester G.E. Physiology of melo leaf membrane thermostability during heat conditioning // J. Am. Hort. Sc. 1986. V. 11. P. 561-564. 10. McCain D.C., Croxdale J., Markley J.L. Thermal damage to chloroplast envelope membranes // Plant Physiol. 1989. V. 90. P. 606-609. 11. Sapra, V.T. , Anaele A.O. Screening soybean genotypes for drought and heat tolerance // J. Agron. Crop Sci. 1991. V. 167. P. 96-102. 12. Schneider S. H. The greenhouse effect: Science and policy // Science. 1989. V. 243. P. 771-81. 13. Wu M.T., Wallner S.J. Heat-stress responces in cultured plant cells: Effect of culture, handling and age // Plant Physiol. 1984. V. 74. P. 944-946. 14. Александров В. Я. Цитофизиологический анализ термоустойчивости растительных клеток и некоторые задачи цитоэкологии // Ботан. журн. 1956. №7. С. 939 – 961. 15. Борисова Н.Н., Бугадже С.М., Ракитин В.Ю., Власов П.В., Кузнецов Вл.В. ТШ

повышает устойчивость растений к УФ-Б облучению. Выделение этилена и СО2 // Физиология растений, 2001. Т. 48. С. 733-738. 16. Евгеньев М. Б. Тепловой шок и работа генов // Химия и жизнь. 1981. № 6. С. 14 – 16.

91 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor 17. Кислюк И.М., Буболо Л.С., Каменцева И.Е., Котлова Е.Р., Шерстнева О.А. Тепловой шок увеличивает терморезистентность фотосинтетического транспорта электронов, количество мембран и липидов в хлоропластах листьев пшеницы // Физиология растений. 2007. Т. 5. С. 517-525. 18. Кузнецов Вл.В., Нето Д.С. Борисова Н.Н. Стресс-индуцируемое формирование САМ и предельный адаптационный потенциал растений Medembrysnthemum crystallinum в экстремальных условиях // Физиология растений. 2000. Т. 47. С.190-198. 19. Олейникова Т. В., Волкова А. М., Пушина Р. М. Действие высоких температур на коферментный состав и активность изозимов пероксидазы листьев пшеницы // Физиология и биохимия культ. растений, 1979. Т. 11. С. 113 – 117.

Cercetările au fost realizate cu suportul parţial a Centrului Ştiinţifi c şi Tehnologic din Ucraina (STCU) (Grantul N 5063).

ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ НА ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ТОМАТОВ Ботнарь В.Ф. Институт генетики и физиологии растений Академии наук Молдовы Rezumat În lucrare este analizată acţiunea irigaţiei asupra umidităţii relative a aerului în timp la cultivarea tomatelor în câmp deschis la diferite înălţimi. Este argumentată necesitatea de orientare a cercetărilor întru perfecţionarea metodelor de irigare şi modelare a proceselor de umectare a solului. Sunt descrise procesele agro-fi zice care au loc în sistema “sol- plantă” la cultivarea tomatelor în scopul realizării unor metode mai performante la calcularea normelor şi termenilor de udare pentru programarea recoltelor la culturile legumicole. Cuvintele cheie: cultivarea tomatelor – irigare - umiditatea aerului – modelarea - sistema “sol-plantă”. Depus la redacţie 19 martie 2012. ------Adresa pentru corespondenţă: Botnari Vasile, Institutul de Genetică şi Fiziologie a Plantelor al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Pădurii, 20, MD-2002, Chişinău, Republica Moldova, e-mail: [email protected]; [email protected], tel.: (+373 22) 66-03-74 Введение Ограниченность водных ресурсов Республики Молдова выдвигает со всей остротой проблему рационального использования воды в орошаемом земледелии. Как было отмечено раннее [3, 4], при существующих уровнях плодородия почвы и агротехники достигнутые уровни урожайности овощных культур значительно ниже действительно возможных. Одной из причин этого положения является недостаточно обоснованные поливные режимы, не обеспечивающие оптимальную влажность почвы в процессе роста и развития растений с учетом меняющейся погодной ситуации [23].

92 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor Одновременно с совершенствованием методов моделирования продуктивно- сти агроэкосистем сформировались объективные условия для управления оро- шением и другими технологическими приемами возделывания сельскохозяй- ственных культур на качественно новом уровне. Прогрессивный эксперимент, позволяющий рассчитывать процесс формирования урожая с учетом современ- ного уровня развития вычислительной техники, его имитирование снимает огра- ничения, накладываемые длительностью полевого опыта [16, 20]. При этом для поиска оптимальных решений применяются более совершенные методы из дру- гих областей науки. Для нормального роста и развития растений необходима влага, которую они получают из внешней среды, главным образом, из корнеобитаемого слоя почвы. Поэтому ее наличие, подвижность и доступность для растений, как уже было показано в предыдущих работах [4, 5, 9], имеет особое значение и характеризует благоприятность того или иного водного режима. Целью данной работы является обоснованное ориентирование дальнейших исследований на совершенствование методов орошения, моделирования процессов влагопереноса в системе «почва-растение». При этом автор не стремился к разработке «собственной» модели, формул или программных средств, а ограничился математической постановкой задач и описания агрофизических процессов, происходящих в системе «почва-растение» при возделывании томатов для реализации более точных методов расчета норм и сроков полива в практике программирования урожаев овощных культур. Материалы и методы В основу исследований положено комплексное обобщение эксперименталь- ных данных, фенологических наблюдений и микроклиматических изменений, полученных при возделывании безрассадных томатов одновременно в условиях орошения и естественного уровня влагообеспечения. В качестве фактологическо- го материала были взяты гидрофизические свойства почвы, агроклиматическая информация в виде среднесуточных значений температуры воздуха и количество выпавших осадков. Относительную влажность воздуха среди растительного по- крова и на других высотах регистрировали с помощью гигрографа М-21А с су- точным вращением барабана с соответствующими поправками по психрометру. Почва опытного участка – чернозем обыкновенный среднемощный, слабогумусный, тяжелосуглинистый, иловато-крупнопылеватый. Содержание гумуса составляло 3,4% преимущественно в верхних слоях, физические свойства почвы опытного участка благоприятны для выращивания овощных культур. Удельная масса почвы в слое 0-110 см составила 2,65-2,67 г/см3, объемная – 1,09-1,39 г/см3, пористость – 47,8-58,9%. Максимальная гигроскопичность равна 8,6-9,4%, влажность увядания – 10,1-11,6%, наименьшая влагоемкость через трое суток после полива – 27,5-22,2%. Безрассадные томаты возделывали по общепринятой технологии близкой к производственным условиям. Однородность почвенного покрова, равнинная поверхность участка полевых опытов с томатами предопределяла выравненность формирования микроклимата для орошаемых и неорошаемых посевов. А

93 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor это в свою очередь, является важной предпосылкой для объективной оценки влияния орошения на процессы накопления влаги по почвенному профилю и формирования микроклимата в посевах овощных культур. Для описания процессов влагопереноса в системе «почва-растение» скомплектована модель, позволяющая осуществлять обработку биологической, агроклиматической и технологической информации в виде соответствующих баз данных. Результаты и обсуждение Если оптимальную влажность почвы понимать как сочетание факторов внешней среды, при которых полностью удовлетворяются потребности растений в воде, то в этом случае приток влаги к корневой системе должен быть сбалансирован с его расходом. Для оптимального роста и развития растений необходимо чтобы вода в почве передвигалась со скоростью 0,15-0,25 мм/час. При снижении влажности движение воды по почвенному профилю замедляется, что приводит к уменьшению притока влаги к корням растений. Нарушаются физиологические процессы и, как следствие, снижается урожай. Из всех форм почвенной влаги подобной подвижностью обладает лишь капиллярная, поэтому она играет важную роль в водном обеспечении растений водой и веществами минерального питания. С учетом указанных форм почвенной влаги и биологической оценки различных степеней увлажнения почвы будет дана характеристика складывающегося водного режима почвы при естественном увлажнении и при орошении за вегетационный период. После выпадения интенсивных осадков или проведения вегетационных поливов вода перемещается вглубь по почвенному профилю под действием суммы двух сил - массы и диффузии воды в более сухие низлежащие горизонты [1, 26]. Движение влаги в зоне неполного насыщения под действием силы тяжести, капиллярного и гидростатического давления при постоянной температуре описывается в соответствии с законом Дарси:

, (1)

в котором K - коэффициент влагопроводности; ∆Х =Х2-Х1 - разность двух

близко расположенных уровней почвенного профиля; ∆H =H(Х2) - H(Х1) - разность напоров воды на этих уровнях. Знак минус свидетельствует о том, что скорость влагопереноса направлена в сторону, противоположную возрастанию напора Р. Для расчета водного баланса почвы удобно пользоваться широко известным уравнением влагопроводности [9, 10, 12, 21]:

, (2)

в котором W - влажность почвы; D(W), K(W) - зависимость диффузии и

коэффициента фильтрации от влажности; Sk (Z, t) - количество воды, поглощаемое

94 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor корнями растений из единичного объема почвы за единицу времени. В моделях формирования урожая овощных культур принято, что корнеобитаемая зона ограничивается метровым слоем почвы, который разделен на десять слоев, пронумерованных сверху вниз (i =1, 2,..., 10). Агрогидрологическая характеристика почвенных компартментов по десятисантиметровым слоям почвенного профиля до глубины 110 см участка, где проводились опыты с томатами, объемная масса, наименьшая (НВ) и полная (ПВ) влагоемкость, влажность увядания (ВУ), пористость, влажность разрыва капилляров (ВРК) приведены в таблице 1. Таблица 1. Гидрофизические свойства чернозема обыкновенного тяжелосуглинистого . Слой, Объемная Влажность почвы (в % от массы) при: Порис- см масса, г/см3 ВУ ВРК НВ ПВ тость, % 0-10 1,09 11,6 18,6 27,5 49,4 58,9 10-20 1,16 11,5 18,0 27,3 45,2 57,4 20-30 1,22 11,5 17,4 26,6 40,3 54,0 30-40 1,24 11,4 17,0 25,9 39,2 53,4 40-50 1,25 11,3 16,4 24,7 37,2 51,3 50-60 1,35 11,2 16,6 23,8 33,8 49,4 60-70 1,39 11,0 16,4 23,1 32,1 49,1 70-80 1,35 10,8 16,6 22,8 33,4 50,0 80-90 1,39 10,4 16,8 22,5 32,1 49,0 90-100 1,38 10,1 16,9 22,5 32,2 49,1 100-110 1,38 10,1 16,5 22,2 31,4 47,8 110-120 1,46 10,1 16,3 22,3 29,2 46,1 120-130 1,31 10,2 16,2 21,8 32,0 46,9 130-140 1,43 10,4 16,2 21,5 29,7 47,0 140-150 1,46 10,8 16,4 21,6 28,1 45,8

Баланс влаги в каждом из выделенных в модели десятисантиметровых слоев почвы учитывается уравнением:

(3)

где Wi - влагозапасы i-го слоя почвы (i =1, 2, ..., 10); qi-1, q - потоки воды через верхнюю и нижнюю границы i-го слоя; TRi - расходы воды на транспирацию из i-го слоя; Е - испарение с почвы; δ - логическая переменная, равная 1 при i=1 и 0 - для всех остальных слоев почвы. Процедура впитывания и передвижения вниз по профилю эффективных запасов влаги организована аналогично изложенной в работе [20]. Количество эффективной влаги, поступающей в почву, прибавляется к влагозапасам первого

95 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor R +Wit>WWi, R +Wit) - WWi слоя; если эф то оставшаяся влага ( эф переходит во второй слой и т.д. - до тех пор, пока избыток влаги не будет исчерпан. В случае, когда после полива выпадает много осадков, что неоднократно имеет место в условиях орошения, и весь почвенный профиль заполнен водой (WWi=НВ), принято, что остальное количество влаги пойдет на насыщение почвенных компартиментов в обратном порядке снизу вверх до WWi=ПВ. После заполнения всего почвенного профиля до ПВ, оставшаяся влага выходит за пределы расчетного слоя. В черноземах обыкновенных тяжелосуглинистых влажность почвы в метровом слое весной перед посадкой или посевом овощных культур обычно находится в пределах 90-93% НВ, но в годы с малым количеством осадков в осенне-зимний и весенний периоды она нередко составляет не более 75-88% НВ. Дефицит влаги, который требуется пополнить для насыщения почвы в метровом слое до ПВ, обычно составляет 20-30 мм, а в засушливые годы возрастает до 70- 75 мм. При глубоком залегании грунтовых вод, как было в наших опытах (h=10- 12 м), влажность почвы на некоторой глубине колеблется незначительно и ее изменением можно пренебречь. Поэтому в “водном” блоке модели выделен 11-й слой (Zw=100-110 см), влажность которого и следующих за ним принимается как постоянная и задается в виде константы. Учету динамики и балансов влаги в почве предшествует анализ эффективных осадков и вегетационных поливов, для расчета которых используют следующее выражение: R = R - S - R , (4) эф аi t lаi

где Rаi - высота слоя выпавших осадков, мм; St и Rlаi - потери на поверхностный сток и смачивание растений. В условиях Молдовы запасы продуктивной влаги пополняются преимущественно в течение осенне-зимнего и весеннего периодов, при выпадении дождей и во время таяния снега. Среднемноголетнее количество осадков в центральной и южной части республики составляет за октябрь- апрель 210-240 мм. Однако не все количество осадков задерживается в почве: часть влаги расходуется на испарение, а часть превращается в поверхностный или внутренний стоки воды [25]. К примеру, в условиях 2012 года во многих местах таяние снега несколько опережало процесс размораживания почвы, что привело к возрастанию потери воды от зимних осадков даже на относительно ровных участках. Впитывание осенне-зимних и весенних осадков зависит от типа и особенности почвы, глубины обработки, степени замерзания, рельефа местности и других факторов. Кроме того, необходимо иметь в виду и ливневый характер атмосферных осадков, а также их неравномерное выпадение в течение вегетационного периода Запасы влаги в почве в наших условиях характеризуются значительной изменчивостью, вызванной резкими колебаниями относительной влажности воздуха. Различное соотношение осадков и испаряемости обуславливает накопление влаги в почве в холодное время года и его расходование - в теплое. Математические модели для описания процессов горизонтального передвижения воды на поверхности почвы в их полной постановке чрезвычайно

96 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor сложны и зависят от многих факторов (типа почвы, гранулометрического состава, вида и степени развития растений в посеве, интенсивности выпадения осадков и т.д.). Поэтому для учета поверхностного стока целесообразно пользоваться уже рекомендованными зависимостями [15]:

(5)

Здесь Rk - средняя многолетняя доля осадков, затрачиваемая на сток. При учете затрат воды на смачивание растений злаковых культур О.Д. Сиротенко [20] предлагает пользоваться константами: 0,2 мм до колошения и 0,9 мм в последующих период, которые малопригодны для овощных культур. Несмотря на некоторые сложности описания этого процесса, перехват осадков растениями в самом упрощенном виде можно записать:

Rlai =Se (C-Cm), (6)

где Se - площадь поверхности наземных органов растений; Сm - максимальная толщина водного слоя, который может удержаться на поверхности растений. Особое значение при учете водного баланса имеет определение суммарного, потенциального и почвенного испарения. Простейшая формула для расчета транспирации, в соответствии с известными работами [2, 7, 8], может быть представлена в виде трех величин испаряемости, некоторой функции от влажности корнеобитаемого слоя почвы и функции от относительной площади ассимиляционной поверхности. В случае, когда транспирация определяется метеорологическими условиями и физиологическим состоянием растительного покрова и не лимитируется влажностью почвы из корнеобитаемой зоны, для вычисления суммарного испарения с поверхности растительного покрова пользуются формулой Пенмана- Монтейна [14]:

(7)

где Еa - интенсивность суммарного испарения с единицы площади, занятой растениями; S - наклон кривой связи удельной влажности воздуха с температурой;

Rr - радиационный баланс; B - суммарный поток тепла в почву; Pa - плотность

воздуха; Ср - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении; qs - удельная влажность; q - удельная влажность насыщения при заданной i температуре воздуха; τ - скрытая теплота парообразования; r st - суммарное

устьичное сопротивление растительного покрова на единицу площади; ra - аэродинамическое сопротивление при переносе водяного пара. Наклон кривой связи удельной влажности воздуха с температурой рассчитывается как функция абсолютной температуры [26]:

97 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor S =(5336/T2 2k)R , (8) k) eхp (2107-5336 T б 2 -1, R Здесь Т k - среднесуточная температура воздуха; k δ - пересчетный коэффициент. Вторая часть уравнений (ехр) (2107-3536 Тk) показывает удельную

влажность насыщения водяного пара (qs) при заданной температуре воздуха. В настоящее время для оценки влажности воздуха используются данные стандартных наблюдений сети метеорологических станций на высоте 2 м от поверхности почвы, то есть на таком уровне, на котором реальные физические условия роста и развития низкорослых растений, какими являются овощные культуры, слабо отражены. При этом следует отметить, что водяной пар в воздухе - это наиболее неустойчивая и подвижная часть атмосферы, находящаяся то в стадии испарения, то в стадии конденсации и характеризуется довольно широким (30-100%) диапазоном изменчивости [11, 12, 24]. В связи с этим, для получения более точных количественных характеристик влажности воздуха в посевах томата и других овощных культур, были проведены дополнительные исследования данного показателя. Существенное воздействие на влажность приземного слоя воздуха, особенно внутри растительного покрова, оказывает орошение. Наиболее значительное повышение влажности воздуха (на 20-30%) в посевах томата после полива отмечено на высоте 0,2 м. С увеличением высоты относительно поверхности почвы содержание влаги уменьшается и уже на уровне 1,0 м повышение относительной влажности воздуха не превышает 12%. На стандартной высоте 2,0 м, различия относительной влажности воздуха между орошаемым и неорошаемым участками не превышает 2%, аналогичные данные получены и другими авторами [21]. В условиях проведения наших опытов (Южное Приднестровье) при ясной погоде относительная влажность воздуха на высоте 2,0 м днем снижалась до 35%, а при пасмурной погоде не опускалось ниже 65% (таблица 2). Таблица 2. Дневной ход относительной влажности воздуха (%) на разных высотах от поверхности почвы при ясной (Я) и пасмурной (П) погоде на неорошаемом участке безрассадных томатов. Высота, 9 ч 12 ч 15 ч 18 ч 21 ч м Я П Я П Я П Я П Я П 2,0 62 80 43 69 35 63 40 68 63 86 0,5 70 81 46 72 43 74 46 70 68 88 0,2 73 82 50 75 49 79 48 74 83 96

На участке без орошения относительная влажность воздуха в ясную погоду на высоте 0,2 м была на 6-10% выше, по сравнению с таковой на уровне 2,0 м от поверхности почвы. В среднем за период вегетации безрассадных томатов относительная влажность воздуха среди растительного покрова на орошаемом участке была на 6-8% выше, чем на высоте 2,0 м, а в отдельные фазы развития - на 12-15%. Более значительное повышение влажности воздуха отмечалось в момент полива при ясной и сухой погоде - на 45-48%, которые сохранялось на относительно высоком уровне в течение 2-3 суток после полива. В суточном разрезе эффективность орошения максимально проявлялась

98 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor в дневное время при ясной погоде. В день полива относительная влажность воздуха в растительном покрове томатов возрастала в среднем на 22%, а дефицит влажности воздуха соответственно снижался на 14 гПа. В пасмурную погоду влияние орошения было значительно слабее - 5-6%. В начале и в конце вегетационного периода разница между относительной влажностью воздуха в растительном покрове орошаемого и неорошаемого участков не превышала 4%. Наибольшая разница этого показателя наблюдалась в фазу плодообразования и составляла 10-15% на уровне 0,2 м. Определенный интерес с научной и практической точек зрения представляет динамика распределения по периодам роста и развития растений вертикальной

разности (∆l0,2, гПа) парциального давления водяного пара, заключенной между высотами 0,2 и 2,0 и от поверхности почвы. В начале и в конце вегетации

безрассадных томатов величина ∆l0,2 относительно мала (1,0- 1,5 гПа) как на неорошаемом, так и на орошаемом участках. По мере роста и развития растений

величина ∆l0,2 возрастала и достигала максимума в фазу плодообразования на контроле до 2,0 гПа, а на орошаемом - 2,5 гПа. Влажность приземного слоя воздуха в течение вегетационного периода подвергалась значительным колебаниям, обусловленным сменой погодных условий. При ясной и сухой погоде значительно снижалась относительная влажность воздуха, а ее дефицит возрастал до максимальных значений. В это время хорошо прослеживался дневной ход характеристик влажность воздуха. При пасмурной погоде наблюдалась обратная картина: относительная влажность воздуха возрастала, его дефицит снижался, а дневной ход характеристик влажности воздуха уменьшался. Устьичное сопротивление растительного покрова является физиологическим параметром, характеризующим суммарное сопротивление, испытываемое водяным паром, проходящим через все устьица растений. Оно является довольно сложной функцией величин, определяющих состояние окружающей cреды (в том числе дефицита влажности в корнеобитаемой зоне, освещенности, температуры воздуха и скорости ветра) и зависит не только от культуры, сорта, но и от уровня агротехники. Исследуя зависимости устьичного сопротивления от водного потенциала листа в посевах озимой пшеницы, О.Д. Сиротенко, В.М. Мокиевский [22] пришли к выводу, что при влажности почвы близкой к ПВ, устьичное сопротивление не зависит от водного потенциала листа. Учитывая, что при полностью закрытых устьицах растение продолжает расходовать воду за счет кутикулярной транспирации [17], вместо устьичного сопротивления в формуле (8) целесообразно использовать устьично- кутикулярное сопротивление:

, (9)

Здесь rcut - диффузное сопротивление кутикулы.

99 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor Для определения величины аэродинамического сопротивления используя предложенная в [26] формула:

(10)

где Zm - высота, на которой производится измерение скорости ветра (Zm = 2 м);

Z1 - высота смещения нулевой плоскости (плоскость, на которой скорость потока

принимается равной 0); Z0 - высота шероховатости; Kr - постоянная Кармана; Wm

- скорость ветра на высоте Zm.

Величины Z1 и Z0 находятся внутри растительного покрова и зависят от

высоты растений. В литературе встречается мнение, в частности, в [27], что Zm и

Z0 составляют соответственно 0,75 и 0,1 от высоты растения. В случае, когда устьичное сопротивление растительного покрова имеет

минимальное значение и ею можно пренебречь (rst =0), то формулу (7) можно преобразовать для расчета интенсивности потенциала испарения:

, (11) Формула (11.) довольно удобна в расчетах, так как она не содержит эмпирических величин или функций, а только физические характеристики над поверхностью посева. Испарение с почвы, покрытой растительностью, существенно отличается от испарения с почвы без растительности, так как солнечная радиация, доходящая до поверхности земли, скорость ветра и дефицит давления водяного пара непосредственно у поверхности земли уменьшается с ростом и развитием растений [24]. В результате пренебрежения в формуле (11) вторым слагаемым в числителе

и замене радиационного баланса (Rr) полным радиационным потоком на

поверхности (Rns) получаем формулу для расчета потенциального испарения с поверхности почвы:

(12)

Применение формул (7)-(12) предполагает, что количество влаги, содержащейся в почве, не лимитировано, что в действительности не всегда так, особенно при возделывании культур в условиях без орошения. Поэтому, при расчете испарения и транспирации необходимо рассматривать и процессы определяющие поглощение влаги корневой системой растений. Скорость поглощения воды корнями растений зависит от осмотического потенциала листа [15, 18]. Силами, препятствующими поглощению воды, являются эластические и неэластические сопротивления в тканях листа, которые

100 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor возрастают с увеличением размеров листа [19]. Прекращение поглощения воды и роста листа происходит по модели тогда, когда эти силы уравниваются с осмотическим потенциалом листа [26]. Для удобства процесс передвижения воды в растении разделен на три этапа. Сначала вода поступает из почвы в корень растения. Обозначим это количество воды WR. Следующим этапом является процесс транспирации (TR). Согласно работам [2, 13, 15, 18], весь процесс транспортировки воды из почвы к листьям у однолетних культур занимает около 1,2-2,0 часа, что позволяет использовать для его описания в суточном интервале времени следующее равенство: TR=RS=WR (13)

По данным [13], скорость поглощения воды корнями в i-ом слое зависит от влажности почвы, ее температуры и массы активных корней в этом слое. Все эти параметры учитывают проводимость системы «почва-корень»:

. 2q Ksr=Ksro Kt(W/Wnв) , (14)

где Ksro - максимальная проводимость системы - корень; Kt - температурная

кривая проводимость; W - фактическая влажность почвы; Wnв - полная влагоемкость.

Приведение в [13] данные позволяют апроксимировать функцию Kt следующим образом:

(15.)

0 Здесь ts(i) - температура i-го слоя почвы в С; tsop - оптимальная температура почвы для поглощения воды; d - эмпирический параметр. Если рассматривать поглощение воды как функцию, зависящую от

распределения корневой системы [17], то глубину проникновения последних mr (i) можно определить по формуле:

, (16)

где i - номер почвенного слоя; С - количество поглощенной воды корнями. При учете проникновения корней по почвенному профилю исходили из того,

что прирост корней ∆mr распределяется так, чтобы минимизировать расходы, связанные с обеспечением растения водой. При этом предполагается, что корень может проникнуть в i+1 слой почвы только при условии, что:

mr(i) > mrk , (17)

где mrk - некоторая критическая масса корней. После определения динамики проникновения корней по почвенному профилю вычисляем коэффициент распределения их биомассы по компартиментам:

101 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor

(18)

При этом:

(19)

Конечный профиль корневой системы на i-ом шаге по времени определяется по выражению: 1 M 2(i) = mr(i) + P(i)∆mr , (20) При этом общее сопротивление корней Rт потоку воды описывается выражением (26):

(21)

где RR- радиальное сопротивление корней на единицу поверхности; а - радиус корня; l - эффективная длина корня. Одним из главных факторов, влияющих на рост и профильное распределение корневой системы, является почвенная влага. При моделировании процессов поглощения воды растениями главная трудность в формулировке теоретических предпосылок состоит в идентификации механизма, контролирующего рост корня. Из надземной части в зависимости от величины листовой поверхности в результате фотозинтеза в корневую систему направляется не больше ассимилятов, чем требуется для поглощения необходимого количества воды и элементов минерального питания. Принято, что рост корней контролируется генетически и условиями среды. Заключение Орошение оказывает существенное воздействие на влажность приземного слоя воздуха, особенно внутри растительного покрова. В среднем за период вегетации безрассадных томатов относительная влажность воздуха среди растительного покрова на орошаемом участке была на 6-8% выше в сравнение с неорошаемым. С увеличением высоты над поверхностью почвы содержание влаги уменьшается и уже на уровне 1,0 м относительная влажность воздуха снижается в 2-2,5 раза. Наиболее значительное повышение влажности воздуха отмечалось в момент полива при ясной и сухой погоде, которое сохранялось на относительно высоком уровне в течение 2-3 суток после полива. В суточном разрезе эффективность орошения максимально проявлялась в дневное время. В день проведения полива относительная влажность воздуха в растительном покрове томатов возрастала в среднем на 22%, в пасмурную погоду влияние орошения было значительно слабее.

102 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor Моделирование водного режима и процессов формирования урожая позволит осуществление необходимого контроля микроклиматических изменений и содержания влаги в почве, совершенствования способов принятия решений для реализации более точных методов расчета норм и сроков полива в практике программирования урожаев овощных культур. Библиография 1. Алпатьев А.М. Влагообороты в природе и их преобразование. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 286 с. 2. Бихеле И.Г., Молдау Х.А., Росс Ю.К.Математическое моделирование транспирации и фотосинтеза растений при недостатке почвенной влаги. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 224 с. 3. Ботнарь В.Ф. Планирование урожаев овощных культур // Библиотека овощевода. Кишинэу, «Центральная типография». 2000. 38 с. 4. Ботнарь В.Ф. Программирование урожаев и управление водным режимом при возделывании овощных культур.// Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei, Ştiinţele Vieţii, 2010, nr.3 (312), p.70-80. 5. Ботнарь В.Ф. Характеристика теплового режима в системе «почва-растение- атмосфера» при возделывании томатов в открытом грунте // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei, Ştiinţele Vieţii, 2011, nr.2 (314), p.80-89 6. Ботнарь В.Ф. Характеристика радиационного режима при возделывании томатов в открытом грунте // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei, Ştiinţele Vieţii, 2011, nr.3 (315), p.79-86 7. Будаговский А.И. Методы оценки параметров моделей испарения почвенных вод // Водные ресурсы, 1986, №6. С. 3-15. 8. Будыко М.И. Испарение в естественных условиях. Л.: Гидрометеоиздат, 1948. 186 с. 9. Глобус А.М. Почвенно-гидрофизическое обеспечение агроэкологических математических моделей. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 427 с. 10. Изотермическое передвижение влаги в зоне аэрации /Под ред. С.Ф. Аверьянова /Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 427 с. 11. Куртенер Д.А., Усков И.В. Управление микроклиматом сельскохозяйственных полей. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 259 с. 12. Кучмент Л.С., Демидов В.Н., Мотовилов Ю.Г. Формирование речного стока. М.: Наука, 1983. 216с. 13. Лархер В. Экология растений. М.: Мир, 1978. 185 с. 14. Математическое моделирование. Процессы в сложных экономических и экологических системах. М.: Наука, 1986. 293 с. 15. Менжулин Г.В. Моделирование влагообмена и транспирации в системе почва- растение-атмосфера //Тр. ГГИ, вып. 247, 1977. С. 36-44. 16. Моделирование роста и продуктивности сельскохозяйственных культур /Отв. ред. Ф.В.Т. Пенинг де Фриз, Х.Х. ван Лаар. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 320 с. 17. Най П.Х., Тинкер П.В. Движение растворов в системе почва-растение. М.: Колос, 1980. 366 с. 18. Обручева Н.В., Ковалев А.Г. О физиологической интерпретации сигмоидных кривых органов растений //Физиология растений, 1979, т.26, вып. 5. С. 1029-1043. 19. Пенман Х.Л. Растения и влага. Л.: Гидрометеоиздат. 1968. 252 с. 20. Полуэктов Р.А. Динамические модели агроэкосистемы. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 312 с.

103 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Fiziologia şi Biochimia Plantelor 21. Сиротенко О.Д. Математическое моделирование водно-теплового режима и продуктивности агроэкосистем. Л.: Гидрометеоиздат 1981. 167 с. 22. Сиротенко О.Д., Мокиевский В.М. Параметризованная модель водно-теплового режима агроэкосистемы для расчета суммарного испарения в задачах нормирования урожая // Тр. ВНИИСХМ, 1991, вып.26. 23. Скуртул А.Г., Гамаюн И.М. Научные основы разработки проектных режимов орошения//Орошение сельскохозяйственных культур. Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1985. С.68-89. 24. Смоляр М.И. Моделирование аэродинамического режима в слое однородной растительности // Агроклимат и программирование урожаев. Л.: 1986 (тр.АФИ). С. 110- 118. 25. Справочник по климату МССР // Влажность воздуха, атмосферные осадки, снежный покров. Л.:Гидрометеоиздат, 1968. 118 с. 26. Jensen K.H. Simulation of Water fl ow in the unsaturaten zone including the root zone. 1983. 260 p (Tech. Univ. Denmark. ser. pap.: N33). 27. Shutteworth W.J. Evaporation. Wallingford//Oxon. 1979. N56, 61p.

104 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea

GENETICA, BIOLOGIA MOLECULARĂ ŞI AMELIORAREA

RANDOM AMPLIFIED POLYMORPHIC DNA (RAPD) VARIATION AMONG POPULATIONS OF THE HYPERICUM PERFORATUM L IN R. MOLDOVA Duca Maria, Budeanu O., Grosu C.A., Ţapu Lucia, Chilari Rodica University of the Academy of Sciences of Moldova Rezumat

Ulilizând tehnica RAPD a fost cercetată variaţia profi lurilor genetice la 8 populaţii de Hypericum perforatum L. în R.Moldova. Diversitatea genetică a fost estimată în 80 mostre. Au fost obţinute 120 profi luri comune pentru toate populaţiile, 85% dintre care au manifestat polimorfi sm intrapopulaţional. Fercvenţa locilor polimorfi ci au variat (40,8- 62,5%), iar distanţa genetică interpopulaţională a variat de la 0,033 la 0,278. Rezultatele arată structurarea genetică discretă a populaţiilor studiate şi oferă informaţii utile pentru măsurile de conservare a biodiversităţii. Cuvinte cheie: Hypericum perforatum L. – RAPD - variabilitate genetică - populaţii. ------Adresa pentru corespondenţă: Budeanu Oleg, Universitatea Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei 3/2, MD-2028 Chişinau, Republica Moldova, e-mail: budeanu. [email protected], tel. (+373 22) 737415 Introduction The genetic diversity is a fundamental component of biodiversity and is closely related to geographic distribution of genotypes that constitutes subspecies, races or ecotypes. The DNA based diversity detected by molecular markers is usually defi ned

104 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea as ‘‘genetic variation’’ to differentiate it from the phenotypic variation evolved due to the adaptive potential of populations. The advent of molecular marker techniques, bioinformatics and the use of geographical information system (GIS) could help to develop better methods to survey, sample and assess the genetic diversity [23]. Molecular markers such as restriction fragment length polymorphisms (RFLPs), random amplifi ed polymorphic DNAs (RAPDs), amplifi ed fragment length polymorphism (AFLP), single sequence repeats (SSR) and single strand conformation polymorphism (SSCP) are widely applied to study genetic diversity, varietal or species identifi cation, to establish phylogenetic relationships and genetic mapping. Hypericum perforatum L. (St. John’s Wort, Hypericaceae) is a member of the genus Hypericum, of which there are 400 species worldwide [17]. It is native to Europe, West Asia, North Africa, Madeira and the Azores and is naturalized in many parts of the world, notably North America and Australia. The plant spreads rapidly by means of runners or from the prodigious seed production and can invade pastures, disturbed sites, dirt roads, the sides of roads and highways, and sparse woods. In recent years, the consumption of H. perforatum-derived products has increased dramatically, and it is presently one of the most consumed medicinal plants in the world [27]. The plant has a wide range of medicinal applications, including skin wounds, eczema, burns, diseases of the alimentary tract and psychological disorders [3]. Materials and methods Leaf tissue of Hypericum perforatum L was collected from eight populations from R. Moldova (tab. 1). A total of 80 individual samples were selected for the analysis. Leaf specimens were placed in liquid nitrogen and chilled until DNA was extracted. Total DNA was extracted from 0.5 to 1 g of fresh leaf tissues using the modifi ed CTAB protocol of Doyle and Doyle [8]. PCR-RAPD analysis was carried out according to Williams et al. [26] protocol using 10 primers (tab.2.): Amplifi cations were performed on GeneAmp 9700 (Applied Biosistems) with 25 µl reaction mixtures containing 50-100 ng of template DNA, 200 mM each of dATP, dTTP, dCTP and dGTP, 3 units of DreamTaq DNA polymerase, 1 ml (20 pm) of each primer and 5 µl Taq buffer with 1.5 mM MgCl2 (Fermentas). The amplifi cation regime was performed with 40 cycles, each of 60s denaturation (94 °C), 60s annealing (33 °C) and 120s extension (72°C). The last cycle was followed by incubation for 10 min at 72°C. The amplifi cation products were electrophoresed on 1% horizontal agarose gel (MERCK KGaA, Darmstadt, Germany) in TBE buffer (40 mM Triseborate, 1 mM EDTA, pH 8.0). The gel, after the completion of electrophoresis was stained with ethidium bromide and bands were compared with DNA markers [100- bp DNA ladder and low range DNA ruler (Fermentas)]. The gels were documented using SONY Digital Science Electrophoresis Documentation and UV Sistem Cambrige. RAPD products were scored for presence (1) and absence (0) of bands. The data matrices were entered into the PopGene Version 1.31 package and pair wise comparison of populations were made [30] and the genetic diversity parameters were determined. Genetic distance [21] between all populations was obtained from PopGene Version

105 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea 1.31. The genetic distances’ matrix was also used to estimate variance components and to test the signifi cance of partitioning of RAPD variation [9] using WINAMOVA.

Table.1. List of population identity. No. Population identity N L population ID 1. Chisinau (Schinoasa) 46°57’ 48,71” 28°48’ 00,56” C46 2. Hincesti 46°50’ 46,89” 28°13’ 15,93” H46 3. Vulcanesti 45°44’ 09,65” 28°22’ 54,89” V45 4. Soldanesti 47°47’ 37,19” 28°37’ 22,76” S47 5. Ungheni 47°13’ 13,10” 27°52’ 58,91” U47 6. Floresti 47°54’ 16,89” 28°18’ 07,32” F47 7. Calarasi 47°22’ 16,71” 28°08’ 12,89” C47 8. Edinet 48°11’ 56,15” 27°17’ 38,60” E48 Table 2. List of primers. Primer Sequences, 5’-3’ Melting point, °C G+C, % OPA1 CAG GCC TTC 30 66 OPA2 TGC CGA GCT G 34 70 OPA9 GGG TAA CGC C 34 70 28 AGG TCA CTG A 30 50 OPA6 GGT CCC TGA C 34 70 OPG5 CTG AGA CGG A 32 60 391 GCG AAC CTC G 34 70 OPA19 CAA ACG TCG G 32 60 OPB10 CTG CTG GGA A 34 70 OPK17 CCC AGC TGT G 34 70

Results

Of the 30 RAPD primers screened, 10 produced repeatable amplifi cation products that yielded a total of 120 scorable markers with molecular size ranging from 100 to 2500 bp. The percentages of monomorphic and polymorphic bands were 15 and 85%, respectively, and the number of scorable bands amplifi ed by each primer varied from 9 (OPA2) to 19 (OPA9). The percentage of polymorphic loci (ppl) varies from 40.80 in C46 population to 62.5 in H46 population. The H46 population had the highest genetic diversity index h 0.23 and C46 population with lowest (0.17) (tab.3). The estimated average genetic distances between populations indicated that the genetic distances between population pairs were ranged from 0.033 (between E48 and C47) to 0.278 (between F47 and C46) (tab. 4). Partitioning of variation within and between populations using an analysis of molecular variance (AMOVA) showed that 73.10% of the genetic variability existed as variation within populations (p < 0.001; tab. 5).

106 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea Table 3. Comparison of populations for various genetic diversity measures. Populations h npl ppl C46 0.173 47 40.80% H46 0.230 78 62.50% V45 0.215 64 55.57% S47 0.210 72 57.43% U47 0.200 64 54.28% F47 0.185 56 49.23% C47 0.210 67 55.24% E48 0.223 68 56.38% Mean 0.206 65 53.93% h ¼Nei’s [21] gene diversity, npl ¼Number of polymorphic loci, ppl ¼Percentage of polymorphic loci.

Table 4. Nei’s [21] genetic distance between populations. Pop ID C46 H46 V45 S47 U47 F47 C47 E48 C46 **** H46 0.188 **** V45 0.198 0.131 **** S47 0.202 0.134 0.066 **** U47 0.203 0.168 0.161 0.136 **** F47 0. 278 0.161 0.160 0.135 0.070 **** C47 0.209 0.150 0.085 0.052 0.140 0.119 **** E48 0.212 0.158 0.099 0.056 0.143 0.131 0.033 ****

Table 5. Hierarchical analysis of molecular variance (AMOVA). SSD (sums of MSD (mean Variance com- Variation square devia- square devia- % p ponent variance tions) tions) Among popu- lation 463.28 64.8 5.31 28.42 <0.001

Within popu- 912.25 12.56 12.42 73.10 <0.001 lation Discussion Assessment of genetic variation is an important step towards executing plant conservation strategies and breeding programmes. Genetic richness can be assessed by estimating the genetic diversity parameters (percentage of polymorphic loci and gene diversity index) [28]. The proportion of polymorphic loci amplifi ed in H. perforatum L. was 85%. The high percentage of polymorphism has been reported in Caesalpinia echinata Lam. [4], Euterpe edulis [5] and in Calamus metzianus [25].

107 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea In contrast to these studies, relatively lower percentage of polymorphic loci was observed in Gliricidia sepium [6] and Theobroma cocao [24]. The high percentage of polymorphism suggests that high level of genetic variation in this plant. It is reported that the high levels of polymorphism are an indicative of high levels of outcrossing among individuals and between populations [14, 16]. Nei’s gene diversity (h) estimate was found to be 0.20 in the present study. This value is low when compared to wind pollinated, woody and long-lived tree species in which comparatively much variability within population is reported [13] as in Populus tremuloides (0.30) [29] and Quercus petrea (0.29) [7]. When compared to outcrossing, herbaceous and insect pollinated species, it was found to be similar as in Lilium martagon (between 0.15 and 0.26) [22] and Argyroxiphium sandwicense (0.19) [10] but higher than those of annual or short lived perennial selfi ng species such as Oryza glumaepatula [2] and perennial Orobanche cumana [11]. Among the eight analyzed populations, the highest genetic diversity measures were observed in H46 population followed by E48. The higher gene diversity of H46 population compared to those of other populations might be due to the high population density compared to those of other populations. Hence, the H46 population can be considered as ‘hot spot’ of genetic variation and important reservoir of potentially useful genes required to provide high priority for management strategies and conservation. The partitioning of genetic variation using AMOVA showed high amount of diversity in intra-populations (69.20%) than inter-populations (30.80%). Hamrick and Godt [13] have reported that the long-lived, woody and late successional organisms typically represent greater percentage of their variation within populations. The same pattern was observed in the studies on Azadirachta indica [15]. Comparative analysis of seed morphometic and allozyme data among four populations of Azadirachta indica [12] and Banksia cuneata [18]. But the studies on O. cumana [11] and O. glumaepatula [2] indicated a reverse trend in which most of the genetic diversity was found among populations than within populations. It is found that the selfi ng species are generally supposed to allocate most of the genetic variability among populations [1]. The mean gene diversity of H. perforatum (0.1794) was higher than outcrossing woody plants (0.154), which have reported by Moran [20] and Martins-Gorder and Lopes [19]. At the population level, the species is under continuous threat of degradation; this situation could compromise the survival of populations and in the long-term species itself would be at risk. All the analyzed populations are fragmented by urban or cultivated land and are in continuous pressure due to overexploitation because of irrational plant collection. Hence, at the species level, actions should be taken to protect the populations in which high level of population genetic diversity was observed. Bibliography 1. Bartish, I.V., Jeppson, N.J., Nybom, H. Population genetic structure in the dioecious pioneer plant species Hippochae rhamnoides investigated by RAPD markers// Molecular Ecology, 1999, 8, 791-802. 2. Buso, G.S.C., Rangel, P.H., Ferreira, M.E. Analysis of genetic variability in South American wild rice populations (Oryza glumaepatula) with isozymes and RAPD markers // Molecular Ecology, 1998, 7, 107-117.

108 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea 3. Butterweck, V. Mechanism of action of St. John’s Wort in depression. What is known? // CNS Drugs, 2003, 17, 539–562. 4. Cardoso, M.A., Provan, J., Powel, W., Ferreira, P.C.G., De Oliviera, D.E. High genetic differentiation among remnant populations of the endangered Caesalpinia echinata Lam. (Leguminosaee Casalpinioideae) // Molecular Ecology, 1998, 9, 601-608. 5. Cardoso, S.R.S., Eloy, N.B., Provan, J., Cardoso, M.A., Ferreira, P.C.G. Genetic differentiation of Euterpe edulis Mart. populations estimated by AFLP analysis // Molecular Ecology, 2000, 9, 1753-1760. 6. Chalmers, K.J., Waugh, R., Sprent, J.I., Simons, M.J., Powel, W. Detection of genetic variation between and within populations of Gliricidia sepium and G. maculata using RAPD markers // Heredity, 1992, 69, 465-472. 7. De Greef, B.L., Triest, S., Cuyper, B.D., Slycken, V.J. Assessment of intra- specifi c variation in half-sibs of Quercus petrea (Matt.) Liebl.’plus trees // Heredity, 1998, 81, 284-290. 8. Doyle, J.J., Doyle, J.L. Isolation of DNA from fresh plant tissues // Focus 1990, 12, 13-15. 9. Excoffi er, L., Smouse, P.E., Quattro, J.M. Analysis of molecular variance inferred from metric distances among DNA haplotypes: application to human mitochondrial DNA restriction data // Genetics, 1992, 131, 479-491. 10. Frier, E.A., Robichaux, R.H., Mount, D.W. Molecular genetic variation following a population crash in the endangered Mauna Kea silversword, Argyroxiphum sandwicense ssp. sanwicense (Asteraceae) // Molecular Ecology, 1996, 5, 678-691. 11. Gagne, G., Rockel-Drevet, P., Greves-Besset, B. Study of the variability and evolution of Orobanche cumana populations infesting sunflower in different European countries // Theoretical and Applied Genetics, 1998, 96, 1216-1222. 12. Genetic Resources and Crop Evolution, 1992, 192-197 13. Hamrick, J.L., Godt, M.J.W. Allozyme diversity in plant species. In: Brown, A.D.H., Clegg, M.T., Kahler, A.L., Weir, B.S. (Eds.), Plant Population Genetics, Breeding and Germplasm Resources Sinauer // Sunderland, MA, 1990, pp. 43-63. 14. Karron, J.D. Pattern of genetic variation and breeding systems in rare plant species. In: Falkand, D.A., Holsinger, K.E. (Eds.) // Genetics and Conservation of Rare Plants. Oxford University Press, New York, NY, 1991, pp. 87-98. 15. Kundu, S.K. Evaluation of Provenance variation on early growth and survival of Neem (Azadirachta indica) in Bangladesh and India // Journal of tropical Forest Science, 2000, Vol. 12. No. 3: 509-523. 16. Loveless, M.D., Hamrick, J.L. Ecological determinants of genetic structure in plant populations // Annual Review of Ecology and Systematics, 1984, 15, 65-96. 17. Mabberley, D.J. The Plant Book // Cambridge University Press, Cambridge, 1987 18. Maguire, T.L., Sedgley, M. Genetic diversity in Banksia and Dryandra (Proteaceae) with emphasis on Banksia cuneata, a rare endangered species // Heredity 1997, 79, 394-401. 19. Martins-Gorder, M.P., Lopes, C.R. Isozyme characterisation of Eucalyptus urophylla (S.T.BLAKE) and E. grandis (HILL et MAIDEN) populations in Brazil // Silvae Genetica, 1997, 46, 192-197. 20. Moran, G.F. Patterns of genetic diversity in Australian tree species // New Forests 1992, 6, 49-66. 21. Nei, M. Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals // Genetics 1978, 89, 583-590. 22. Persson, H.A., Lundquist, K., Nybom, H. RAPD analysis of genetic variation within and among populations of Turk’s cap lily (Lilium martagon L.) // Hereditas, 1998, 128, 213-220.

109 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea 23. Rao, R.,Hoskela, J. Actions plan and research needs to conserve forest genetic resources in Asia. In:UmaShaanker, R.,Ganeshaiah, K.N.,Bawa,K.S. (Eds.), Forest Genetic Resources: Status, Threats and Conservation Strategies // Oxford & IBH Publishing Co. Pvt. Ltd., Calcutta, 2001, pp. 283-301 24. Russell, J.R., Hosein, F., Johnson, E., Waugh, R., Powell, W. Genetic differentiation of cocoa (Theobroma cacao L.) populations revealed by RAPD analysis // Molecular Ecology, 1993, 2, 89-97. 25. Sreekumar, V.B. Systematics and phylogeny of the genus Calamus L. (Arecaceae) in the Western Ghats // Doctoral thesis, University of Calicut, India, 2005. 26. Williams, J.G.K., Kubelik, A.R., Livak, K.J., Rafalski, J.A., Tingley, S.V. DNA polymorphisms amplifi ed by arbitrary primers are useful as genetic markers // Nucleic Acids Research, 1990, 18, 6531-6535. 27. Wills, R.B.H., Bone, K., Morgan, M. Herbal products: active constituents, models of action and quality control // Nutritional Research Reviews, 2000, 13, 47–77. 28. Yeh, F.C., Population genetics. In: Young, A., Boshier, D., Boyle, T. (Eds.), Forest Conservation Genetics. Principles and Practice // CSIRO Publishing, United Kingdom, 2000. 29. Yeh, F.C., Chong, D.K.X., Yang, R.C. RAPD variation within and among natural populations of trembling aspen (Populus tremuloides Michx.) from Alberta // Journal of Heredity, 1995, 86, 454-460. 30. Yeh, F.C., Yang, R., Boyle, T. POPGENE. Version 1.31: Microsoft Windows Based Freeware for Population Genetic Analysis. A Quick User’s Guide // A Joint Project Developed by Centre for International Forestry Research and University of Alberta, Canada, 1999.

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ГЕТЕРОЗИСНЫЕ ГИБРИДЫ ПОЛИКРОСС F1 LAVANDULA ANGUSTIFOLIA MIL. 1Машковцева Светлана, 1Гончарюк Мария, 2Кулчицкий Вячеслав, 1Балмуш Зинаида, 2Сырбу Татьяна, 1Ботнаренко Пантелимон 1Институт генетики и физиологии растений Академии наук Молдовы; 2Институт химии Академии наук Молдовы Rezumat S-a evaluat infl uenţa formelor materne asupra caracterelor cantitative ale 90 hibrizi policross F1 de Lavandula angustifolia Mill. S-a determinat efectul heterozisului manifestat de hibrizii policross F1 la caracterele cantitative ale plantei şi infl orescenţei în raport cu formele materne. S-au evidenţiat 19 hibrizi la caracterul „conţinutul de ulei esenţial.” Efectul heterozisului la acest caracter a fost pozitiv la toţi aceşti hibrizi. S-a selectat cel mai perspectiv hibrid – Fr.5S-8-24 cu cel mai ridicat conţinut de ulei esenţial (5,790% (s.u.). Efectul heterozisului manifestat de hibridul Fr.5S-8-24 la acest caracter constituie +101%. Concentraţia componentului major în uleiul esenţial la hibridul policross F1 Fr.5S-8-24 este de asemenea înaltă şi constituie 44, 713%. Cuvinte cheie: Lavandula angustifolia - Lavandula angustifolia - hibrid ulei esenţial heterozis Depus la redacţie 12 aprilie 2012 ------Adresă pentru corespondenţă: Gonceariuc Maria, Institutul de Genetică şi Fiziologie a Plantelor al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Pădurii, 20, MD-2002 Chişinău, Republica Moldova, e-mail: [email protected], tel.(+373 22) 660 394

110 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea Введение Лаванда как ценнейшее ароматическое, лекарственное и декоративное рас- тение с незапамятных времен использовалось для различных целей в медицине и быту. Родиной лаванды считают страны Средиземноморского бассейна – юг Франции, Италия, Испания, Северная Африка [1,2,3]. С XVI – XVII веков лаван- да, как культурное растение выращивается в Англии и Франции. В Бессарабии лаванда стала известна с 1857 года, как декоративное растение, а с 1948 года появились первые промышленные плантации [1]. Род Lavandula L относится к семейству Lamiaceae и включает в себя более 30 видов [1,3]. Наиболее распро- страненны 2 вида: Lavandula angustifolia Mill (L. offi cinalis Ch.; L. vera D.C.) и Lavandula latifolia Will. (L. spica DC; L. stoechas L.) [4,6]. Вид лаванды узколист- ной характеризуется длинными узкими опушенными листьями бледного зелено- серого цвета. Окраска венчика цветка разнообразна: белая, голубая, розовая или фиолетовая [2,3]. Одно из самых ценных свойств лаванды – это синтез и нако- пление эфирного масла. По запаху эфирное масло L. angustifolia считается более изысканным, чем у других видов лаванды [1,2,3,4]. Эфирное масло лаванды яв- ляется основным сырьевым продуктом ради чего и выращивается эта культура. Лавандовое масло широко применяется в парфюмерии и медицине. Фармаколо- гические исследования показали, что эфирное масло лаванды проявляет седатив- ное, антисептическое, антиоксидантное действие [4,5,6,7]. Селекционная работа в Республике Молдова над этим видом лаванды достигла высоких результатов. Создано и районировано много сортов местной селекции: Moldoveanca - 4; Alba – 7; Vis magic – 10 [3], Кишинёвская – 90 и Кишинёвская–32 [8.9]. Для дальнейшей успешной селекции в этом направлении необходимо создание нового исходного

материала с использованием эффекта гетерозиса гибридов F1. Целью настоящего исследования было изучение проявления гетерозиса

гибридов поликросс F1 и отбор перспективных генотипов для будущих сорто- клонов. Материалы и методы Биологическим материалом послужили 90 гибридов поликросс L. angustifolia

первого поколения (F1). В поликросс участвовали 10 генотипов разного проис- хождения. Материнскими формами для изученных поликросс гибридов послу- жили генотипы французского (Fr.-5) и украинского (Cr.-13; Cr.-26) происхожде- ния. Схема посадки гибридов: 1х0,5м. Исследования проводили в 2011 году, на третий год вегетации после посадки, когда уже сформировались кусты и были заметны различия между гибридами поликросс по количественным признакам куста и соцветия и можно было определить эффект гетерозиса в сравнении с ма- теринской формой.

Оценка гибридов поликросс F1 была проведена по следующим количествен- ным признакам: высота растения, количество соцветий на растенияе длина цве- тоноса и соцветия, количество мутовок в соцветии. Эфирное масло было получено из свежих соцветиях методом гидродистиля- ции на аппаратах Гинзберга в пересчете на сухой вес. После дистилляции, эфирное

111 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea

масло было высушено Na2SO4 и сохранено в морозильной камере. Качественный и количественный состав эфирного масла определялся с помощью газохромато- графического анализа эфирного масла в сочетании с масс-спекторометрией (GC- MS). В цветочных образцах содержание эфирного масла самое высокое. Обору- дование для газохроматографического анализа состоит из газового хроматогра- фа Agelent 7890 оснащенного Selective Mass Detector с Quadruple MSD Agilent Technologies 5975C компании Agilent Technologies, капиллярной колонки (30м/0,25мм/25µм), с неполярной неподвижной фазой HP-мс. Анализ проводил- ся при температуре 250°С инжектора и детектора-280°С, с использованием гра- диента температуры от Т1=70(2 мин), Т2=200°С (5°С/мин), Т=300°С(20°/мин,5 мин). Подвижная фаза: Гелий1мл./ мин. Вводимый объем -0,03мл эфирного масла, сплит-ставка -1:100. Идентифика- ция хроматографических пиков проводили с использованием пакета AMDISTM, в сочетании с базой данных NIST. Эффект гетерозиса определяли в процентах в сравнении с материнской формой. Для классификации гибридов по длине вегетационного периода велись фе- нологические наблюдения. Отмечались все фенологические фазы: отрастания, бутонизации, цветения, техническая спелость. Результаты и обсуждения Большое значение в создание новых сортов L. angustifolia с высоким урожаем соцветий и высоким содержанием эфирного масла имеет использование явления гетерозиса гибридов первого поколения. При гетерозисе происходит увеличение

мощности, жизнеспособности и продуктивности гибридов F1 по сравнению с ро- дительскими формами. Изучив явление гетерозиса в сравнении с материнской формой у перспектив-

ных гибридов поликросс F1 по количественным признакам куста, был определен эффект гетерозиса (таб. 1). По основным количественным признакам куста, от которых зависит продуктивность будущих плантаций и качество продукции, гибриды значительно различаются. Так, к примеру, высота у гибридных расте- ний варьирует от 50 до 75 см. Эффект проявленного гетерозиса по этому призна- ку варьирует в широких пределах: от отрицательных до высоких положительных (табл.1). По высоте куста эффект гетерозиса положителен у 12 изученных гибри- дов и составляет от +1,3% до +39,0% (табл.1). Самый высокий эффект гетерозиса отмечен у гибридов Cr.13S-6-4, Cr.13S-6- 31, Cr.13S-6-35 (+14,0 %) и у гибрида Fr.5S-8-24 (+38,1%). Гибриды поликросс Fr.5S-8-16; Fr.5S-8-3; Fr.5S-8-24; Cr.26S-9-6; Cr.13S-6-35 значительно превысили материнские формы и по признаку «количество соцветий на растение». Эффект гетерозиса у 10 поликросс гибридов по данному признаку составил от + 35,6 (Cr.13S-6-41) до +155.0 % у гибрида Fr.5S-8-24. Анализируя гибридные растения по длине цветоноса, видно, что половина выделившихся гибридов имеют положительный эффект гетерозиса по отношению к материнским формам Fr.-5 и Cr.-26. Наивысший эффект гетерозиса (+28,3%) по этому признаку у гибрида Fr.5S-8-24.

112 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea Таблица 1. Эффект гетерозиса по количественным признакам куста у гибридов

поликросс F1 в соотношении с материнскими формами.

Гибрид, материнская форма

Fr.-5 м.ф. 54.3 - 323.0 - 18.7±0.7 - Fr.5S-8-5 50.0 -7.9 139.0 -56.9 13.9±1.4 -25.7 Fr.5S-8-8 55.0 +1.3 184.0 -43.0 17.3±1.4 -7.5 Fr.5S-8-12 55.0 +1.9 118.0 -63.0 21.4±2.1 +14.4 Fr.5S-8-13 38.0 -30.0 145.0 -55.1 19.4±2.2 +3.7 Fr.5S-8-16 60.0 +10.5 664.0 +105.6 21.7±3.7 +16.0 Fr.5S-8-19 58.0 +6.8 155.0 -52.0 10.6±1.9 -43.0 Fr.5S-8-24 75.0 +38.1 825.0 +155.0 24.0±3.7 +28.3 Fr.5S-8-3 55.0 +1.9 490.0 +53.1 12.5±1.9 -33.2 Fr.5S-8-2 50.0 -7.9 465.0 +49.9 16.5±1.4 -11.8 Cr.26 м.ф. 55.4 - 320.0 - 13.3±2.9 - Cr.26S-9-4 60.0 +8.3 258.0 -19.4 20.1±0.8 +13.6 Cr.26S-9-6 55.0 -0.7 538.0 +68.1 16.0±1.4 +20.3 Cr.26S-9-2 49.0 -11.6 144.0 -55.0 17.7±3.1 -5,3 Cr.26S-9-11 62.0 +11.9 478.0 +49.4 16.7±1.5 +27.1 Cr.13 м.ф. 57.0 - 435.0 - 20.2±3.1 - Cr.13S-6-4 65.0 +14.0 480.0 +10.3 18.5±1.7 -8.4 Cr.13S-6-31 65.0 +14.0 341.0 -21.6 16.0±1.3 -20.7 Cr.13S-6-35 65.0 +14.0 808.0 +85.0 17.8±1.5 -11.8 Cr.13S-6-41 60.0 +5.3 590.0 +35.6 16.2±0.9 -19.8 Cr.13S-6-43 55.0 -3.5 685.0 +57.5 13.2±1.4 -34.6 Основным критерием для отбора 19 приведенных в таблицах 1 и 2 гибридов явилось высокое содержание эфирного масла в соцветиях от 2,78 % (на абсолют- но сухой вес) до 5,79 % (на абсолютно сухой вес) при 2,58 - 2,87 % (на абсолютно сухой вес) у материнских форм (таб. 2). От этого признака зависит не только продуктивность плантации, качество сырья, но и рентабельность культуры. Эффект гетерозиса по содержание эфир- ного масла в процентном соотношении варьирует от +6,7% до +101,3%. Такие

гетерозисные поликросс гибриды F1 как Fr.5S-8-3 (+53.7%); Fr.5S-8-2 (+80.1%); Cr.26S-9-4 (+85%) и Fr.5S-8-24 (+101.3%) представляют наибольший интерес для создания сорто-клонов с высоким содержанием эфирного масла. Анализ данных по количественным признакам соцветия показал, что только гибрид Fr.5S-8-24 значительно превышает материнскую форму Fr.-5 по всем количественным при- знакам соцветия: по длине цветоноса, количеству мутовок и содержанию эфир- ного масла на абсолютно сухой вес соцветий (таб. 2).

113 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea

Таблица 2. Эффект гетерозиса у гибридов поликросс F1 по количественным признакам соцветия в соотношении с материнскими формами.

Гибрид, материнская форма

Fr.-5м.ф. 9,4±2,7 - 7,2±1,3 - 2,876 - Fr.5S-8-5 8,4±0,7 -13,4 8,0±0,6 +11,1 3,070 +53,7 Fr.5S-8-8 7,1±1,4 -26,8 8,0±0,8 +11,1 3,110 +6,7 Fr.5S-8-12 8,5±1,9 -12,8 5,7±0,7 -20,8 3,150 +8,1 Fr.5S-8-13 10,5±1,7 +8,2 5,8±1,8 -19,4 3,860 +9,5 Fr.5S-8-24 10,1±1,5 +4,1 7,0±0,7 -2,8 4,320 +34,2 Fr.5S-8-19 5,8±0,9 -40,2 6,6±0,5 -8,3 3,390 +50,2 Fr.5S-8-3 7,7±1,5 -20,6 6,9±0,6 -4,2 4,420 +38,7 Fr.5S-8-24 13,5±2,5 +39,2 9,9±0,7 +37,5 5,790 +101,3 Fr.5S-8-2 4,6±1,6 -52,6 7,0±1,6 -2,7 5,180 +80,1 Cr.-26 м.ф. 11,4±2,7 - 6,9±1,1 - 2,588 - Cr.26S-9-2 9,8±2,4 -14,0 6,8±0,5 -1,4 2,330 -9,9 Cr.26S-9-4 6,6±4,6 -42,1 5,8±0,8 -15,9 4,800 +85,4 Cr.26S-9-6 8,4±2,1 -26,3 5,5±0,9 -20,3 4,430 +71,2 Cr.26S-9-11 5,8±1,3 -49,1 4,9±0,3 -37,6 2,780 +7,4 Cr.-13 м.ф. 7,5±1,0 - 5,9±1,2 - 2,763 - Cr.13S-6-4 7,6±1,2 +1,3 5,9±0,6 0 4,770 +72,0 Cr.13S-6-11 4,9±1,2 -34,7 6,0±1,4 +1,6 3,980 +44,0 Cr.13S-6-31 4,6±0,9 -38,7 5,6±0,6 -5,1 3,310 +19,7 Cr.13S-6-35 5,9±1,3 -21,3 6,9±0,6 +16,1 3,390 +22,7 Cr.13S-6-41 9,1±3,2 +21,3 6,1±0,6 +3,4 3,860 +39,7 Cr.13S-6-43 8,7±2,7 +16,0 6,4±0,8 +8,5 3,620 +31,0

Эфирное масло лаванды широко применяется в ароматерапевтических си- стемах различных регионов мира. Первые детальные исследования химического состава масла лаванды (L. angustifolia) были проведены в 19-ом веке. Фармаколо- гические исследования показали, что эфирное масло лаванды проявляет седатив- ное, противосудорожное, антиспастическое действие, способствует активному заживлению ран с полной регенерацией клеток эпидермиса, а также химических ожогов. В результате современных исследований в эфирном масле лаванды вы- явлено более 50 биологически активных соединений, большинство из которых относятся к терпенам [4]. Изучением качества и количественного состава эфирного масла в сравнение с материнскими формами установлено, что количественный и качественный

состав эфирного масла у материнских форм и гибридов поликросс F1 неодно- роден (таб. 3). Материнские формы также различаются по количественному и качественному составу компонентов в эфирном масле. Так, у материнской фор-

114 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea мы Fr.-5 идентифицированы 26 компонентов, а основными является линалоол (34,196%), линалил-ацетат (31,497%), а за ним следует 4-терпеннол (8,449%). В эфирном масле материнской формы Cr-26 идентифицированы 24 компонента, основные компоненты те же три: линалоол (39,554%), линалил-ацетат (35,265%) и 4-терпеннол (9.721%). Рассматривая количественный и качественный состав компонентов эфирно- го масла гибридов поликросс видно, что они имеют различия не только с мате-

ринскими формами, но и между собой. Так гибриды F1, у которых материнская форма Fr.-5, имеют в эфирном масле большее количество идентифицированных компонентов – 26, чем гибриды материнской формы Cr.-26. Известно, что основными компонентами, по которым характеризуется эфир- ное масло лаванды, являются линалил-ацетат и линалоол. Линалил-ацетат при- дает изысканный аромат лавандовому маслу и именно его содержание влияет на парфюмерную оценку, чем выше процент содержания линалил-ацетата, тем выше качество эфирного масла [6]. Существует следующая международная гра- дация эфирного масла на содержание основного компонента линалил-ацетата в эфирном масле Lavandula angustifolia: для парфюмерных целей рекомендуется 50%-ное содержание линалил-ацетата; для туалетной воды и одеколонов – 40%; для изготовления мыла – 30% [6]. В этом контексте, поликросс гибрид Fr.5S-8-24 пригоден для парфюмерной промышленности по содержанию линалил-ацетата – 44,713% и превышает содержание этого компонента, как по материнской форме,

так и по всем остальным гибридам поликросс F1. Сравнивая с существующей международной градацией эфирного масла ла- ванды на содержание основного компонента линалил-ацетата, можно утверж-

дать, что эфирное масло данного гибрида F1, Fr.5S-8-24, может быть использо- вано в парфюмерной промышленности для изготовления туалетной воды или одеколонов (свыше 44,713% линалил-ацетата).

Поликросс гибриды F1 Fr.5S-8-2 Cr.26S-9-4, уступающие материнским фор- мам по содержанию линалил-ацетата, могут быть использованы в парфюмер- ной промышленности для изготовления туалетного мыла. Накопление эфирного масла в соцветиях находится в прямой зависимости от сроков созревания. Поэтому производству необходимы новые сорта и гибриды с разными сроками созревания, которые позволяют убирать каждый сорт в оптимальное сроки, когда содержание эфирного масла достигает наивысшего показателя. Сроки уборки влияют и на качество эфирного масла лаванды, основным показателем которого как уже говорилось выше, является линалил-ацетат. Наличие сортов разных сроков созревания (ранних, средних, поздних) вы- годны еще тем, что позволяют удлинить сроки уборки лаванды. Таким образом, можно увеличить площади плантаций, не увеличивая производственные мощ- ности для переработки и применить конвейерную уборку лаванды (раннеспелый сорт, среднеспелый сорт, позднеспелый сорт).

Результаты изучения фенологических фаз развития показали, что гибриды F1 отличаются не только по фазам отрастания и бутонизации, но и по срокам насту- пления фазы массового цветения.

115 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea Таблица 3. Количественный и качественный состав эфирного масла (%)

гибридов поликросс F1 Lavandula angustifolia Mill. в сравнении с материнскими формами.

Состав Материнские формы Гибриды поликросс F1 компонентов, % Cr.-26 Fr.-5 Cr.26S57 Cr.26S-9-4 Fr.5S-8-24 Fr.5S-8-2 n-октена-л-ол 0.235 0.186 0.566 0.924 0.213 0.221 3-октена 0.399 0.184 β-мирцен 0.265 0.365 0.249 0.365 3-октанол 0.194 3-карене 0.35 0.601 0.157 лимонен 0.197 0.351 эвкалиптол 0.437 0.229 0.629 0.844 1.459 транс-оцимен 1.599 1.501 2.394 1.196 0.517 0.301 цис-оцимен 0.918 0.535 0.849 0.315 0.554 0.33 γ-терпинен 0.128 гексил-ацетат 0.145 0.124 цис-линалоол оксид 0.227 α-терпинен 0.128 0.31 0.17 0.198 линалоол 39.554 34.196 61.16 57.361 37.25 50.542 n-октан-аллил-ацетат 0.605 1.23 0.751 0.765 0.49 камфара 0.166 0.753 0.453 0.186 0.524 борнеол 0.596 2.491 1.244 3.396 0.374 1.401 4-терпиниол 9.721 8.449 9.969 3.641 1.718 4.654 карвакрол 0.143 α-терпинеол 3.551 4.11 2.529 2.433 3.899 3.691 нерол 0.432 0.47 0.246 0.494 0.421 линалил ацетат 35.265 31.497 15.507 20.68 44.713 27.676 борнил ацетат 0.135 0.918 0.271 0.825 лавандулил ацетат 0.981 4.511 0.704 3.051 0.707 0.789 тимол 0.205 нерил ацетат 0.555 0.74 0.374 0.353 0.699 0.704 геранил ацетат 0.976 1.417 0.665 0.594 1.26 1.209 β-кариофеллен 1.265 2.609 1.334 2.044 3.598 2.159 жермакрен D 0.527 0.255 0.428 0.737 0.138 кариофеллен оксида 0.201 0.89 0.345 0.551 0.648 β-кадинн 0.552 0.186 Идентифициован- 24 26 15 19 21 25 ные компонентов Итого, % 98.582 99.384 98.703 99.433 99.082 99.382

Эти различия по срокам наступления фаз позволили разделить изученные ги- бриды по срокам созревания. Например: раннеспелый гибрид -Fr.5S-8-24, сред- неспелый гибрид- Fr.5S-8-8, позднеспелый гибрид- Fr.5S-8-3.

116 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea Изучив эффект гетерозиса у выделившихся гибридов было установлено, что

у всех 19 поликросс гибридов F1 эффект гетерозиса положителен по различным признакам в соотношении с материнскими формами. Только гибрид Fr.5S-8-24 превышает материнскую форму по всем количественным признакам куста и со- цветия, а эффект гетерозиса достиг наивысшего уровня по всем перечисленным признакам (таб. 1.2).

Содержание линалил-ацетата у гибрида F1 Fr.5S-8-24 составляет 44.713%. Эффект гетерозиса у гибрида Fr.5S-8-24 по высоте куста составил +38,1%, по количеству соцветий +155%, по длине цветоноса +28,3%. По длине соцветия +39,2% и по количеству мутовок +37,5% у данного гибрида эффект гетерозиса

также положителен. Содержание эфирного масла у поликросс гибрида F1 Fr.5S- 8-24 L. angustifolia Mill составил 5,790% (с.в.), эффект гетерозиса по этому при- знаку достиг +101%. Содержание линалил-ацетата у этого гибрида довольно вы- сокое: 44.713%. Основываясь на полученные данные можно сделать заключения, что

лучшим поликросс гибридом F1 с положительным эффектом гетерозиса по всем количественным признакам куста и соцветия является гибрид Fr.5S-8-24. Все 19 исследуемых гибридов превышают материнские формы по содержанию эфирного масла и имеют положительный эффект гетерозиса по этому признаку. По основным количественным признакам куста и соцветия, у большинства выделившихся гибридов эффект гетерозиса положительный. Содержание основного компонента – линалил-ацетата по наивысшей международной градации соответствует только у гибрида Fr.5S-8-24. Выводы 1. По высоте куста выделилось 12 поликросс гибридов L. angustifolia и эффект гетерозиса составил от +1,3% до +38,1 %. 2. По количеству соцветий выделилось 10 поликросс гибридов L. angustifolia и эффект гетерозиса варьирует от + 10,3% до +155,0 %.

3. По длине цветоноса выделилось всего 8 поликросс гибридов F1, эффект гетерозиса составил от +3,7 % до +28,3 %.

4. По длине соцветия выделилось 6 поликросс гибридов F1 и эффект гетерозиса - от +1,3% до +39,2 %, а по количеству мутовок выделилось 7 поликросс гибридов

F1, у которых эффект гетерозиса составил от +1,6% до +37,5%.

5. По содержанию эфирного масла выделились 19 поликросс гибридов F1от 3,150 до 5.790% (с.в.) и эффект гетерозиса составил от +6,7% до +101,3%.

6. Наилучшим выделившимся поликросс гибридом F1, по количественным признакам куста и соцветия, является гибрид Fr.5S-8-24. 7. Эффект гетерозиса у гибрида Fr.5S-8-24 по высоте куста составил +38,1%, по количеству соцветий +155%, по длине цветоноса + 28,3%, по длине соцветия +39,2% и по количеству мутовок +37,5%.

8. Поликросс гибрид F1 Fr.5S-8-24 отличается самым высоким содержание эфирного масла – 5,790% (с.в.), а эффект гетерозиса по этому признаку +101%.

Содержание основного компонента линалил-ацетата у гибрида F1 Fr.5S-8-24 – 44.713%.

117 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea Литература 1. Буюкли М. Лаванда и её культура. Картя Молдовеняска. Кишинёв.1969. с. 27-56. 2. Gonceariuc M. Genotipuri noi de levănţică (Lavandula angustifolia Mill). Probleme actuale ale Geneticii, biotehnologiei şi ameliorării. Chişinău. 2005. p. 258-262. 3. Gonceariuc M. Plante Medicinale şi Aromatice Cultivate. Chişinău2008.p, 99-119. 4. Карасавиди А. О. Некоторые виды эфиромасличного сырья в медицинской практике.//Вестник ВГУ, Серия: Химия, Биология, Фармация. 2005.№1.с.205-211 5. Paun E. Lavanda. Sănătatea Carpaţilor.Bucureşti. 1995.p.129 - 133. 6. Ламарин М, Куркин В, Мизина П. Важнейшие компоненты Lavandula spica. /Химия природа соединений. Тез, док.. 7-ой Межд. Симп.2007. Ташкент.2007. с.78 7. Gonceariuc M, Balmuş Z, Butnaraş V, Maşcovţeva S. Quantitative characters, content and chemical composition of the esential oil of Lavandula angustifolia Mill. F1 policross hybrids./ Book of abstracts 4th Symposion Ethno pharmacology interface between bio foods and phytomedicines. România.2011. p.19. 8. Попова С.А., Конотоп А.И., Митителу Е.Д. Кишиневская-32 -новый сорт лаванды. Исследования по селекции, семеноводству и технологии возделывания эфироносов. Кишинев, 1988. С.15-18. 9. Машковцева С. 1991. Новые сорта лаванды. Новое в эфиромасличной отрасли Молдовы. Кишинев. c.42-43.

EVALUAREA EFECTULUI BIOCHIMIC AL MUTAŢIEI OPAQUE-2 ÎN GENOMUL PORUMBULUI TETRAPLOID

Palii A., Batîru Gr., Rotari A.*, Rotari E.*, Comarov Galina Universitatea Agrară de Stat din Moldova *Institutul de Fitotehnie “Porumbeni” Rezumat Se prezintă rezultatele studiului calităţii boabelor unor forme tetraploide de porumb ce conţin gena recesivă endospermală opaque-2, obţinute pentru prima dată în Republica Moldova. Cu sporirea nivelului de ploidie conţinutul de proteine în bob a crescut, iar conţinutul de lipide a scăzut. Se analizează, de asemenea şi infl uenţa dozei genei opaque-2 asupra conţinutul de lizină în proteină. Cuvinte- cheie: : porumb – tetraploid – genă - opaque-2 - proteină - lizină Depus la redacţie 12 martie 2012 ------Adresa pentru corespondenţă: Batîru Grigore, Universitatea Agrară de Stat din Moldova, str. Mirceşti, 44, MD-2028 Chişinau, Republica Moldova, e-mail: grigore.batiru@mail. ru, tel. (+373 22) 432-368 Introducere Graţie perfecţionării tehnologiilor şi elaborării metodelor contemporane de cartare genomică a fost depistat faptul că majoritatea culturilor agricole, inclusiv porumbul, sunt poliploizi străvechi (paleopoliploizi), ceea ce a condus la reconsiderarea importanţei pe care îl are fenomenul de poliploidie în evoluţie şi la intensifi carea cercetărilor în această direcţie [9].

118 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea Porumbul (Zea mays L.) s-a răspândit în cultură în formă diploidă (2n=20). Primele forme tetraploide (2n=40) au fost obţinute experimental în SUA, în anul 1932 de către L. F. Randolph [12]. La etapa iniţială a cercetărilor, s-a constatat că pentru porumbul tetraploid sunt caracteristice unele particularităţi morfologice, fi ziologice şi biochimice valoroase [5, 13, 22]. O bună parte din aceste avantaje se utilizează cu succes, atât în investigaţiile teoretice, cât şi în practica ameliorării porumbului. Cercetările efectuate în ultimul timp au contribuit semnifi cativ la obţinerea şi utilizarea în practică a unor forme tetraploide de porumb ce depăşesc formele diploide după o serie de caractere valoroase [24]. În lucrarea prezentată se analizează rezultatele cercetărilor ce ţin de particularităţile biochimice ale unor forme tetraploide de porumb cu conţinut majorat de lizină în bob opaque-2 (o2), în vederea utilizării lor în programele de genetică şi ameliorare a calităţii bobului.

Materiale şi metode În calitate de material iniţial a fost luat hibridul simplu de porumb cu conţinutul majorat de proteină şi lizină Chişiniovschi 307PL, cu endospermul o2, omologat în Republica Moldova şi populaţia tetraploidă sintetică B (creată de D. E Alexander, SUA), amabil oferită de către doctorul în ştiinţe agricole È. B. Hatefov (Institutul de Cercetări Ştiinţifi ce în domeniul Agriculturii din Republica Kabardino-Balkaria al Academiei de Ştiinţe Agricole din Federaţia Rusă). Cercetările experimentale au fost efectuate în cadrul catedrei de Ameliorare, genetică şi biotehnologie a culturilor agricole a Universităţii Agrare de Stat din Moldova şi în laboratorul de biochimie şi fi ziologie al Institutului de Fitotehnie “Porumbeni”. Aplicarea colchicinei în concentraţie de 0,15% prin injectarea plantelor în zona meristemei apicale a acestui hibrid, în faza de 3-4 frunze şi selectarea, după unele particularităţi morfologice ale organelor vegetative şi generative, însoţită de controlul citologic al numărului de cromozomi au permis evidenţierea şi obţinerea unor forme de porumb tetraploid o2 [11]. Formele selectate au fost reproduse prin autopolenizare. Analizele biochimice ale mostrelor obţinute au fost efectuate cu ajutorul unui dispozitiv cu unde infraroşii (modelul IR 4500, SUA), care funcţionează în zona apropiată a spectrului, de asemenea şi cu metode biochimice clasice [15, 18]. Rezultate şi discuţii În anul 2008, la catedra de Ameliorare, genetică şi biotehnologie a culturilor agricole (în prezent catedra de Biologie vegetală) din cadrul Universităţii Agrare de Stat din Moldova a fost iniţiat un program de cercetare având drept scop crearea unor forme tetraploide de porumb în vederea studiului manifestării genei recesive endospermale o2

în genomul tetraploid. În fi gura 1 prezentăm una din formele tetraploide de porumb o2, derivate din hibridul diploid Chişiniovschi 307PL. În studiul particularităţilor morfologice, biologice şi biochimice ale formelor tetraploide o2 în calitate de martori au servit: hibridul diploid Chişiniovschi 307PL cu endospermul o2, hibridul diploid Porumbeni 331 MRf (cu endospermul sticlos) şi sinteticul B tetraploid (cu endospermul sticlos).

119 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea

Figura 1. Ştiuleţi de porumb diploid (2n=20) (Chişiniovshi 307 PL) şi tetraploid (2n=40) (P38-5).

Analizele biochimice efectuate asupra materialului luat în studiu au scos în evidenţă unele deosebiri esenţiale dintre formele diploide şi tetraploide (tab.1). Astfel, ridicarea nivelului de ploidie, indiferent de prezenţa sau absenţa genei o2 în genotip, contribuie la sporirea conţinutului de proteină în bob. Conţinutul de proteină în bob la formele tetraploide o2 a fost în medie cu 17% mai mare faţă de forma diploidă mutantă Chişiniovschi 307 PL şi cu 30% mai mare decât la hibridul diploid Porumbeni 331 MRf cu endospermul obişnuit, iar faţă de sinteticul B tetraploid, nu s-au constatat diferenţe. Rezultatele obţinute confi rmă datele din literatura de specialitate în care se menţionează o creştere a conţinutului de proteine în bob prin poliploidizare [4, 5, 22, 24]. Sporul în conţinutul de proteine nu poate fi , însă, considerat ca o consecinţă doar a dublării numărului de cromozomi. Cercetările efectuate în această direcţie au constatat că cantitatea proteinelor depinde în mare măsură de genotipul formei iniţiale şi, la poliploidizare, nivelul proteinei nu întotdeauna sporeşte [21]. Efectuând o analiză comparativă a boabelor sinteticului B tetraploid şi a unui hibrid comercial diploid, J. E. Freeman şi colaboratorii [6], au constatat că cele două tipuri de boabe nu se deosebesc după conţinutul de proteine, grăsimi, amidon, etc. De altfel, diferenţa constatată în cercetările efectuate după conţinutul de proteină între sinteticul tetraploid B şi hibridul diploid Porumbeni 331 MRf, care au acelaşi tip de endosperm (obişnuit) nu poate fi pusă doar pe seama nivelului de ploidie, deoarece nu se compară genotipuri cu origine similară. Se cunoaşte faptul că proteina din boabele de porumb, după calităţile biologice şi nutritive, este neechilibrată din punct de vedere al conţinutului de aminoacizi esenţiali [20]. Lizina – un aminoacid esenţial – de rând cu alţi aminoacizi esenţiali (triptofan, metionină, etc.), în bobul de porumb se găseşte în cantităţi insufi ciente, în special în endosperm. Lucrările de ameliorare a calităţii proteinelor din bobul de porumb au luat o extindere mare în urma descoperirii efectului biochimic al genelor mutante opaque-2 (o2) şi

fl oury-2 (fl2), care în stare homozigotă controlează structura făinoasă a endospermului şi modifi că compoziţia chimică a acestuia, determinând o acumulare sporită de lizină şi triptofan în proteina din bob [8, 10]. În cercetările ulterioare efectul biochimic al acestor mutaţii endospermale a fost confi rmat şi utilizat în diverse programe de genetică şi

120 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea ameliorare a porumbului la calitate [1, 16, 19, 23]. De altfel şi în experienţele efectuate de noi, s-a constatat că hibridul simplu Chişiniovshi 307 PL, care include în genotipul său gena o2, după conţinutul de lizină depăşeşte de două ori hibridul Porumbeni 331 MRf cu endosperm obişnuit. Concomitent, s-a observat că formele tetraploide, care incorporează în genotipul lor gena o2, după cantitatea de lizină nu se deosebesc de hibridul diploid Chişiniovschi 307 PL. Tabelul 1. Caracteristica biochimică a unor forme experimentale de porumb tetraploid, recolta din anul 2011. % din substanţa uscată a bobului

Genotipul

Porumbeni 331 MRf +/+ 2n 10,93 0,30 2,74 70,91 4,82 -

Chişiniovschi 307 PL o2 2n 12,05 0,52 4,32 71,88 4,98 4,03 Sin. B +/+ 4n 13,04 0,38 2,91 69,58 3,72 3,77

P37-5 o2 4n 13,52 0,54 3,99 68,55 3,87 4,11

P37-9 o2 4n 13,17 0,55 4,19 69,96 3,98 4,14

P38-2 o2 4n 14,06 0,59 4,20 67,84 3,76 3,85

P38-3 o2 4n 12,98 0,51 3,93 70,14 3,96 4,09

P38-5 o2 4n 14,46 0,56 3,87 67,06 3,48 4,12

P39-3 o2 4n 14,08 0,52 3,69 67,78 3,88 4,21

P39-7 o2 4n 13,63 0,50 3,67 70,89 4,13 4,18

U3-2 o2 4n 15,08 0,52 3,45 67,50 3,99 3,99

U4-12 o2 4n 15,39 0,62 4,03 67,50 3,85 3,84

U7-11 o2 4n 14,34 0,56 3,91 69,88 3,94 3,76 Conţinutul de amidon, de asemenea, are tendinţa de a fi mai redus faţă de diploizi, doar două derivate (P38-3, P39-7), fi ind la un nivel cu aceştia. Reducerea conţinutului de amidon are loc pe fondul creşterii conţinutului de proteine. Conţinutul de lipide în boabele tetraploide a relevat faptul că este mai scăzut comparativ cu cel al formei diploide mutante şi, practic, la un nivel cu cel din boabele diploide normale. Tendinţa formelor tetraploide de a conţine mai puţine lipide în boabe ar putea fi explicată prin schimbarea cotei embrionului în bob, deşi unele cercetări infi rmă schimbările în acest sens [6]. Se cunoaşte că, incorporarea genei o2 în genotipul diploid sporeşte conţinutul lipidelor pe contul măririi cotei embrionului [20], însă cu privire la formele tetraploide ce conţin gena o2, astfel de informaţii în literatură, până în prezent nu au fost relatate. Datele obţinute în experienţele noastre arată că după conţinutul de celuloză, formele diploide şi tetraploide nu se deosebesc. Rezultate similare, au fost obţinute şi de alţi cercetători [5]. Cercetările privind expresia mutaţiei opaque-2 la porumbul diploid, au demonstrat că manifestarea fenotipică a genei, graţie naturii triploide a endospermului, are loc doar

121 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea în prezenţa a trei alele recesive în stare homozigotă a mutaţiei (trei doze) şi se manifestă prin consistenţă făinoasă a endospermului, iar în stare heterozigotă a genei opaque-2 - boabele sunt sticloase. S-a constatat, de asemenea, că efectul biochimic al mutaţiei opaque-2 este dependent de numărul de doze, astfel că odată cu mărirea numărului de doze a genei în endosperm, se intensifi că acţiunea genei şi însuşirile biochimice ale boabelor cu expresie maximă în trei doze [2].

Până în prezent, datele din literatura specială cu privire la infl uenţa dozei genei o2 asupra conţinutului de lizină în genomul porumbului tetraploid sunt foarte modeste, fi ind limitate la cercetările efectuate de M. I. Hadjinov şi V. S. Şcerbak [22], care nu au pus în evidenţă diferenţe semnifi cative în conţinutul de lizină în bob dintre formele mutante o2 diploide şi tetraploide. În legătură cu cele menţionate, unul din obiectivele cercetării noastre ţine de studiul mai aprofundat al infl uenţei mutaţiei o2 asupra conţinutului de lizină în formele de porumb tetraploid. În acest scop, în cercetările noastre au fost efectuate încrucişări reciproce ale unor forme tetraploide o2 cu sinteticul B tetraploid, care are endospermul sticlos. Boabele heterozigote obţinute din încrucişările reciproce au avut endospermul sticlos, chiar şi în prezenţa a 4 doze de gene recesive din 6 posibile. Prin urmare, infl uenţa alelelor sălbatice îşi păstrează însuşirile şi la nivel tetraploid. Din datele prezentate se observă că conţinutul de lizină în substanţa uscată şi în proteină în formele diploide cu endospermul sticlos (+++) este destul de redus, iar în prezenţa a 3 doze a genei o2 s-a remarcat o creştere esenţială a acestor indici (fi g.2). Concomitent, menţionăm că nu a fost observată o creştere proporţională a conţinutului de lizină în cazul numărului maximal de doze (6 alele recesive ale mutaţiei opaque-2). Această tendinţă nu este specifi că numai pentru porumb, dar şi altor culturi, spre exemplu orzul, la care dublarea numărului de cromozomi a unor forme mutante cu conţinutul de lizină înalt, nu a rezultat sporuri în cantitatea de lizină [17]. În legătură cu datele obţinute de noi şi cele relatate în literatură cu privire la infl uenţa măririi nivelului de ploidie, inclusiv a efectului de doză a genei, la interpretarea rezultatelor cercetărilor necesită să fi e luate în consideraţie şi acţiunea unei serii de alţi factori. Celulele tetraploide sunt de două ori mai mari ca cele diploide, diferenţa fi ind şi mai mare la nivelul endospermului. L. F. Randolph şi D. B. Hand [13], au remarcat că volumul celulelor endospermale la tetraploizii de porumb este de circa 3,5 ori mai mare ca volumul celulelor la diploizi. Sporul disproporţionat în volumul celulelor se datorează constituţiei lor hexaploide ce determină o activitate retardă a nucleului şi a diviziunii celulare. Deci, cu dublarea numărului de cromozomi, celulele devin mai mari, dar mai puţine la unitate de masă. La extragerea probelor pentru analiză sunt studiate aceleaşi cantităţi de masă uscată, însă numărul celulelor este mai mic în masa uscată a tetraploizilor, dar mai grele, ceea ce echilibrează cantităţile. Pentru a confi rma această ipoteză, J. A. Birchler [3], J. A. Birchler şi K. J. Newton [4], au determinat nivelul ADN hidrolizabil total la unele forme diploide şi tetraploide de porumb şi au constatat că cantitatea de ADN la mg substanţă uscată a fost aproape similară la toate formele. Adică, dacă în seria poliploidă fi ecare genă se exprimă proporţional cu numărul de alele, rezultatele analizelor vor fi , practic, aceleaşi.

122 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea

Figura 2. Infl uenţa dozei genei opaque-2 asupra conţinutului de proteină şi lizină în bobul de porumb diploid şi tetraploid.

Cercetările recente au demonstrat că expresia genelor la poliploizi rareori este aditivă, în majoritatea cazurilor existând o expresie non-aditivă (1+1<2;1+1>2) [7,14].

123 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea Expresia non-aditivă a genelor a fost menţionată încă de L. F. Randolph şi D. B. Hand

[13], în studiul efectului genei yellow-1 (y1) asupra conţinutului de carotinoide la porumbul tetraploid, în care s-a constatat un spor de 5 ori mai mare în conţinutul acestor pigmenţi la o celulă tetraploidă, cantitatea condiţionată de o genă fi ind de 2,5 ori mai mare faţă de efectul genei în celulele diploide. Acest model explică şi conţinutul de proteină totală mai mare la tetraploizi, la care, unele gene responsabile de metabolismul proteinelor au efect non-aditiv. Reieşind din cele expuse, conţinutul de lizină în bobul de porumb aproape similar la formele diploide şi tetraploide opaque-2 din studiul de faţă, poate fi explicat ca fi ind aditiv, cu un conţinut aproape dublu de lizină per celulă la formele tetraploide. Rezultatele obţinute în cercetările noastre, vin să confi rme faptul că mutaţia opaque-2 are efect de doză în genomul tetraploid. Existenţa efectului de doză la acest nivel, chiar în limite minime, ar putea avea o importanţă deosebită pentru ameliorarea porumbului la calitatea bobului. În acest sens importanţă prezintă cercetările efectuate de către N. Hristov [25], care a studiat indicii productivităţii, recoltei de boabe, conţinutul de proteină şi lizină în boabele unor hibrizi simpli tetraploizi obişnuiţi timp de patru generaţii. Acesta a constatat că indicii studiaţi s-au schimbat în F2-F4 cu tendinţa de sporire sau menţinere la nivelul F1, conţinutul de lizină fi ind în creştere în generaţiile următoare, în timp ce la diploizi - în descreştere. Aceasta stimulează, practic, continuarea cercetărilor privind îmbunătăţirea calităţii biologice a boabelor de porumb, dar la un nou nivel – tetraploid, nivel prea puţin explorat la moment. Această direcţie capătă contur şi din altă perspectivă, deoarece, dacă la etapele iniţiale ale creării tetraploizilor, aceştia s-au dovedit a fi inferiori după însuşirile culturale, în prezent există deja populaţii tetraploide net superioare diploizilor comerciali [24]. Crearea unor asemenea populaţii cu incorporarea unor gene ca opaque-2 ar putea avea un impact economic deosebit. Concluzii

1. La formele tetraploide s-a remarcat tendinţa de sporire a conţinutului de proteine şi o reducere a conţinutului de amidon şi lipide în bob. 2. Mutaţia recesivă opaque-2 nu a manifestat o infl uenţă relevantă asupra conţinutului de lizină în proteină proporţională cu numărul de doze a genei în endospermul porumbului tetraploid. Bibliografi e 1. Alexander D. E. Breeding for protein quality in maize: current issues and problems. // In: High Quality Protein Maize. Proc. CYMMYT: Purdue Symp. El- Batan, 1972. Stroudsburg, Pa, 1975, p. 83-85. 2. Bates L. S. Amino acid analysis. // Proc. of the high lysine corn conference. Washington, 1966, p.55-65. 3. Birchler J. A. The genetic basis of dosage compensation of alcohol dehydrogenase – 1 in maize. // Genetics, 1981, vol.97, №3-4, p.625-637. 4. Birchler J. A., Newton K. J. Modulation of protein levels in chromosomal dosage series of maize: the biochemical basis of aneuploid syndromes. // Genetics, 1981, vol.99, № 2 p.247- 266. 5. Ellis G. H., Randolph L. F., Matrone G. A comparison of the chemical composition of

124 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea diploid and tetraploid corn. // Journ. Agric. Research, 1946, vol.72, №3, p.123-130. 6. Freeman J. E., Yahl K. R., Watson S. A. A chemical and structural analysis of the caryopsis of an autotetraploid corn (Zea Mays L.). // Crop Sci., 1967, №7, p.655-658. 7. Guo M., Davis D., Birchler J. A. Dosage effects on gene expression in a maize ploidy series. // Genetics, 1996, vol.142, № 4, p.1349-1355. 8. Mertz E. T., Bates L. S., Nelson O. E. Mutant gene that changes protein composition and increases lysine content of maize endosperm. // Science, 1964, vol.145, p.279-280. 9. Messing J. The polyploid origin of maize. // In: Handbook of maize: genetics and genomics, Jeff L. Bennetzen, Sarah C. Hake. eds. 2009. Springer. p.221-238. 10. Nelson O. E., Mertz E. T., Bates L. S. Second mutant gene affecting the aminoacid pattern of maize endosperm proteins. // Science, 1965, №150, p.1469-1470. 11. Palii A., Batîru G. Obţinerea experimentală a formelor tetraploide de porumb opaque-2. // În: Ameliorarea porumbului şi utilizarea androsterilităţii citoplasmatice în producerea de seminţe, Materialele conf. intern. cons. m. cor.al AŞM Tihon Cealîc – 90 ani de la naştere, Chişinău, 2011, p. 88-97. 12. Randolph L. F. Some effects of high temperature on polyploidy and other variations in maize. // Proc. Natl. Acad. Sci., 1932, Vol.18, p. 222-229. 13. Randolph L. F., Hand D. B. Relation between carotinoid content and number of genes per cell in diploid and tetraploid corn. // Journ. Agric. Research, 1940, vol.60, 51-64. 14. Riddle N.C., et al. Gene expression analysis at the intersection of ploidy and hybridity in maize. // Theor. Appl. Genet., 2010, №120, p.341-353. 15. Rotari A. I. Metodele genetico-biochimice a ameliorării porumbului la calitate. // Autoref. tezei de doctor hab. în ştiinţe biologice. Chişinău, 1993, 48 p. 16.Rotari A. Dezvoltarea cercetărilor biochimice, fi ziologice şi biotehnologice în ameliorarea şi producerea seminţelor de porumb în Republica Moldova. // În: Ameliorarea porumbului şi utilizarea androsterilităţii citoplasmatice în producerea de seminţe – Mater. conf. intern. cons. m. cor. al AŞM Tihon Cealîc – 90 ani de la naştere, Chişinău, 2011, p.132-153; 17. Tiwari S. P., Pai R. A., Bansal H. C. Effect of autopolyploidy on quantity and quality of protein in barley. Theor. Appl. Genet., 1980, № 56, p.133-136. 18. Кришченко В. П. Ближняя инфракрасная спектроскопия. // М., АО “Интерагротех”, 1997, 638 с. 19. Палий А. Ф., Чалык Т. С. Состояние работы по селекции высоколизиновой кукурузы в Молдавии. // В кн.: Селекция высоколизиновой кукурузы. Труды Краснодарского НИИ сельского хозяйства, 1976, вып. II, с. 62-71. 20. Палий А. Генетические аспекты улучшения качества зерна кукурузы. // Кишинёв: Штиинца, 1989, 175с. 21. Ротарь А. И., и др. Биохимическая и морфологическая характеристика пыльцы и семян экспериментально полученных тетраплоиодов кукурузы. Цитология и генетика, 1970, т.4, № 1, c.15-23. 22. Хаджинов М. И., Щербак В. С. Полиплоидия у кукурузы. Теоретические и практические проблемы полиплоидии. // Москва: Наука, 1974, с. 27-42. 23. Хаджинов М. И., и др. Высоколизиновые гибриды Краснодарского НИИ сельского хозяйство. // Труды Краснодарского НИИСХ, 1976, вып.11, с.3-15. 24. Хатефов Э. Б. Селекция тетраплоидной кукурузы на повышенную зерновую плодoвитость. // Генетика, селекция и технология возделывания кукурузы. Краснодар, 2009, с.55-59. 25. Христов Н. Проучване на добива и качеството на зърното на тетраплоидни прости

хибриди царевица в F1-F4. // Генетика и селекция, 1981, год.14, №1, c. 49-55.

125 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia ZOOLOGIA

EVALUAREA POTENŢIALULUI ADAPTIV AL POPULAŢIILOR DE PEŞTI ÎN CONDIŢIILE ECOLOGICE ACTUALE ALE SECTOARELOR MIJLOCIU ŞI INFERIOR AL fl. NISTRU

Crepis Oleg, Usatîi Marin, Usatîi Adrian, Şaptefraţi Nicolae, Ungureanu Laurenţia, Cebanu Aurel, Bodeanu Anatol, Dubrăveanu Dorin, Rusu Vadim, Silitrari Elena*

Institutul de Zoologie al Academiei de Științe a Moldovei *Universitatea de Stat din Moldova Rezumat

Investigaţiile efectuate în fl . Nistru (medial şi inferior) au demonstrat că condiţiile actuale de reproducere, creştere şi nutriţie sunt extrem de nefavorabile pentru speciile de peşti lito- şi psamofi le. În general, pentru toate speciile valoroase de peşti au fost semnalaţi o serie de factori nefavorabili cum ar fi modifi cările regimului termic, scăderea nivelului apei şi variaţiile considerabile a acesteia, reducerea bazei nutritive (fi to-, zooplancton, bentos), dezvoltarea excesivă a speciilor depreciate de peşti care devorează icrele şi puietul speciilor valoroase de peşti şi care au devenit concurenţi activi cu aceştea în nutriţie. Cuvinte- cheie: peşti - reproducere - creştere - nutriţie - ecosistem - boişti - populaţii. Depus la redacţie 31 ianuarie 2012 ------Adresa pentru corespondenţă: Crepis Oleg, Institutul de Zoologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei, 1, MD-2028 Chişinău, Republica Moldova, e-mail: [email protected], tel.: (+373 22) 739918 Introducere

Evaluarea resurselor piscicole în obiectivele acvatice naturale din Republica Moldova a demonstrat că majoritatea lor sunt dependente de starea ecosistemelor acvatice. Construcţia barajului de la Novodnestrovsk (Ucraina) în 1981 a izolat Nistrul în partea inferioară a sectorului superior şi la separat de sectorul mijlociu provocând schimbări radicale a dinamicii debitului anual, viiturilor de primăvară şi vară, a regimului fi zico-chimic care au condus la urmări grave pentru ecosistemele fl . Nistru (sectoarele mijlociu şi inferior), a limanului Nistrului [8, 11, 14]. Rămase după barajul de la Dubăsari, boiştile mici nu se alimentau cu apă în perioadele secetoase, iar fl uctuaţiile bruşte a nivelului apei (chiar în anii cu multă apă) provocau secarea parţială a acestora, consecinţa fi ind pieirea puietului şi icrelor embrionate de peşti. [14]. Structura populaţiilor de peşti în ecosistemele acvatice instabile, se caracterizează printr-un şir de particularităţi. În fazele iniţiale de formare a ecosistemelor are loc o creştere a efectivului acestor specii, care pe fondalul presingului antropic neînsemnat se manifestă şi prin majorarea grupelor de vârstă. Ulterior, înrăutăţirea stării ecologice

126 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia a condiţiilor de reproducere şi supraexploatarea resurselor piscicole prin pescuit excesiv şi lipsa măsurilor ameliorativ-piscicole au cauzat reducerea grupelor de vârstă în populaţiile multor specii [4-7, 13, 15]. În prezent sunt în deplină derulare schimbări negative în componenţa ihtiofaunei şi continuă substituirea speciilor valoroase cu specii cu ritmul redus de creştere şi economic nevaloroase, se modifi că condiţiile de reproducere a speciilor autohtone de peşti. În această ordine de idei, ca scop al cercetărilor noastre a fost revelarea particularităţilor acţiunii complexe a factorilor exogeni asupra schimbărilor structural-funcţionale actuale ale populaţiilor de peşti în sectorul mijlociu şi inferior al fl . Nistru. Materiale şi metode Pentru realizarea obiectivelor de cercetare, materialul ihtiologic a fost colectat în perioada anilor 2006-2011 în sectorul mijlociu al fl .Nistru (tronsoanele s. Naslavcea – s.Cremenciug, s. Holoşniţa – s. Trifăuţi, s. Vasilcău – s. Napadova.) şi sectorul inferior al fl .Nistru (tronsoanele HCE Dubăsari – or. Criuleni – or. Vadul-lui-Vodă - s. Dubăsarii Vechi – or. Grigoriopol, s. Gura-Bâcului – s. Ciobruciu, s. Purcari – s. Olăneşti – s. Crocmaz – s. Tudora – s. Palanca – km. 27). Prelevarea probelor ihtiologice s-a efectuat cu ajutorul avelor staţionare şi plutitoare cu mărimea ochiului de la 14x14 mm până la 100x100 mm, ieterelor cu mărimea ochiului de la 18 până la 40 mm, năvodului pentru puiet (6x6 mm, L 5-40m). La peştii capturaţi (sectorul mijlociu – 400 exp., şi sectorul inferior - 1900 exp.) au fost determinate vârsta, sexul, masa corporală şi parametrii morfometrici. Au fost utilizate şi materialele amabil puse la dispoziţia cercetătorilor de către Serviciul Piscicol de Stat şi pescarii licenţiaţi din teritoriu. Colectarea, fi xarea, prelucrarea şi determinarea materialului ihtiologic a fost realizată în conformitate cu metodele ihtiologice uzuale [1-3, 9, 10, 12].

Rezultate şi discuţii Analiza materialului ihtiologic colectat pe parcursul anilor 2006-2011 a permis evaluarea cantitativă şi calitativă a populaţiilor unor specii din sectorul mijlociu şi inferior al fl . Nistru iar datele obţinute au permis repartizarea populaţiilor de peşti din sectorul mijlociu al fl uviului în 4 grupe deosebite între ele (Tabelul 1). Grupa I - Starea normală a populaţiilor (ştiucă, babuşcă, clean mic, biban). În populaţia de ştiucă au fost evidenţiate şase grupe de vârstă (0+ - 5+). După valoarea numerică, conform normelor, în ea predomină grupele de vârstă tânără (de o vară – 35,5% şi doi ani – 28%). O parte însemnată o alcătuiesc şi grupele de vârste reproductive a populaţiei (36%). În actualele condiţii ecologice ştiuca dispune de un ritm sporit de creştere gravi-dimensională, cel mai înalt în ihtiocenoză şi atinge maturitatea sexuală mai precoce ( 1-3 ani) comparativ cu alte specii. Cele menţionate asigură populaţiei de ştiucă priorităţi sporite în concurenţa interspecifi că. O structură populaţională similară s-a semnalat şi la biban, însă spre deosebire de ştiucă, el atinge maturitatea sexuală la vârsta de 4 ani şi un ritm redus de creştere gravi-dimensională. În populaţiile de babuşcă şi clean mic au fost înregistrate câte 6 grupe de vârstă, însă valoarea numerică relativă a părţii juvenile a populaţiilor este mai mică de cea optimală.

127 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia Tabelul 1. Evaluarea cantitativă şi calitativă a populaţiilor de peşti din sectorul mijlociu al fl . Nistru. GRUPELE DE VÂRSTĂ SPECIA INDICII 0+ 1-1+ 2-2+ 3-3+ 4-4+ 5-5+ Ponderea,% 35,5 28,0 23,0 9,0 4,0 0,5 Sex Juv M,Juv M+F M+F M+F F Lungimea, cm 24 32 44 52 59 64 Masa corp., gr 150 450 1300 2200 3000 4200 Ponderea,% 14,0 40,0 28,0 18,0 Sex Juv Juv Juv M,Juv Lungimea, cm 8 22 32 40 Masa corp., gr 18 230 750 1500 Ponderea,% 7,5 32,5 25,0 23,0 12,0 - Sex Juv Juv M,Juv M,F M,F Lungimea, cm 5 12 16 22 28 Masa corp., gr 10 100 160 300 700 Ponderea,% 8,0 42,0 25,0 16,0 9,0 Sex Juv Juv Juv Juv M F Lungimea, cm 6 10 15 18 20 Masa corp., gr 6 40 80 120 210 Ponderea,% 15,7 26,0 21,3 18,0 15,0 4,0 Sex Juv Juv Juv M,Juv M,F M,F Lungimea, cm 6 13 17 20 24 28 Masa corp., gr 5 70 120 220 340 550 Ponderea,% 12,5 22,0 40,0 19,0 6,5 - Sex Juv Juv Juv Juv M,F - Lungimea, cm 11 20 32 38 44 - Masa corp., gr 15 126 250 600 1200 - Ponderea,% 7,0 12,0 38,0 23,0 20,0 - Sex Juv Juv Juv Juv M,F - Lungimea, cm 5 14 20 26 31 - Masa corp., gr 6 56 150 330 800 - Ponderea,% - 3,0 9,0 48,0 40,0 - Sex - Juv Juv M,Juv M,F - Lungimea, cm - 9 14 20 24 - Masa corp., gr - 29 80 180 240 -

128 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia

Tabelul 1. (Continuare) Ponderea,% - - 28,6 - 43,4 28,0 Sex - - Juv - M,F M,F Lungimea, cm - - 19 - 30 35 Masa corp., gr - - 110 - 280 450 Ponderea,% 18,0 14,0 13,0 27,0 16,0 12,0 Sex Juv Juv Juv M,Juv M,F M,F Lungimea, cm 7 10 13 14 16 18 Masa corp., gr 5 18 30 60 120 150 Ponderea,% - 15,0 11,0 37,0 23,0 14,0 Sex - Juv Juv M,Juv M,F M,F Lungimea, cm - 10 15 18 23 30 Masa corp., gr - 25 80 120 230 450 Ponderea,% - - - 42,0 32,0 26,0 Sex - - - Juv M,F M,F Lungimea, cm - - - 24 32 36 Masa corp., gr - - - 350 900 1400 Ponderea,% - 11,0 28,0 28,0 33,0 - Sex - Juv Juv M Juv M,F - Lungimea, cm - 12 16 20 26 - Masa corp., gr - 50 130 260 400 - Ponderea,% 24,0 15,0 19,0 18,0 15 9,0 Sex Juv Juv M,Juv MF M,F M,F Lungimea, cm 6 12 14 20 28 30 Masa corp., gr 5 45 120 250 600 800 Ponderea,% - - 30,0 37,0 30,0 3,0 Sex - - Juv M,Juv M,F F Lungimea, cm - - 24 32 42 50 Masa corp., gr - - 250 600 1200 2200 Ponderea,% - - 9,0 46,0 45,0 - Sex - - M,Juv M,F M,F - Lungimea, cm - - 15 18 19 - Masa corp., gr - - 80 120 200 -

Abreviere: Juv – specie juvenilă (tânără); M – mascul; F – femelă

129 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia Grupa II - Mici dereglări în structura populaţiilor (caras argintiu, roşioară, avat, crap). A fost semnalată o scădere neînsemnată a intensităţii de reproducere a grupelor de vârstă mai tânără. Spre exemplu, la carasul argintiu valoarea numerică relativă a puietului de o vară alcătuia numai 7,5% din toată populaţia, la roşioară – 8%, la avat – 12,5%, iar la crap – 14%. Este de menţionat că populaţiile de caras argintiu, roşioară şi avat sunt prezente cu cinci grupe de vârstă comparativ cu crapul la care s-a produs o reducere a numărului grupelor mai în vârstă, fapt care demonstrează micşorarea potenţialului de reproducere a populaţiei lui. Grupa III - Dereglări considerabile în structura populaţiilor (plătică, morunaş, cosac-cu-bot-turtit şi clean). În această grupă a fost semnalată o reducere considerabilă a intensităţii de reproducere a grupelor de vârstă mai tânără. Spre exemplu, în populaţia plăticii valoarea numerică relativă a puietului de o vară şi a celui de doi ani alcătuiau 7% şi 12% respectiv, în populaţia de clean – 0% şi 15%, la morunaş – 0% şi 11%, iar la cosacul-cu-bot-turtit – 0% şi 3%. Maturitatea sexuală la această grupă este atinsă la vârsta de cinci ani înregistrând un ritm comparativ mai scăzut de creştere gravi- dimensională. Grupa IV - Degradarea structurală a populaţiilor (scobar, mreană, pietrar, şalău). Populaţiile speciilor menţionate se deosebesc prin lipsa totală a grupelor de vârste tinere şi a unui număr redus de grupe de vârstă reproductivă. Spre exemplu, în populaţia şalăului au fost evidenţiate 4 grupe de vârstă (2+ - 5+), iar în cele de scobar, mreană şi pietrar – numai trei grupe de vârstă majoră, de la 4- până la 6 ani (Tabelul 2). Grupa I - Starea normală a populaţiilor (roşioară, biban, ştiucă, babuşcă, caras argintiu). În populaţiile de roşioară, ştiucă şi biban au fost evidenţiate câte şase grupe de vârstă (0+ – 5+). După valoarea numerică, conform normelor, în ele predomină grupele de vârstă tânără (de o vară – 33,8% şi doi ani – 28,0%). O parte însemnată o alcătuiesc şi grupele de vârstă reproductivă a populaţiei (38,1%). În actualele condiţii ecologice ştiuca dispune de un ritm sporit de creştere gravidimensională şi atinge maturitatea sexuală mai precoce (1-3 ani). Însă populaţiile de ştiucă, numeric sunt extrem de reduse şi nu se caracterizează printr-un grad înalt de reproducere. O structură populaţională similară poate fi semnalată la carasul argintiu şi babuşcă, însă spre deosebire de biban şi roşioară, valoarea numerică relativă a părţii juvenile a populaţiilor acestora este mai mică de cea optimală. Grupa II - Mici dereglări în structura populaţiilor (plătică, crap). A fost semnalată o scădere neînsemnată a intensităţii de reproducere a grupelor de vârstă mai tânără. Spre exemplu, valoarea numerică relativă a puietului de o vară alcătuia numai 5,1%, iar de doi ani – 7,7 % din toată populaţia. Populaţia de plătică este prezentă cu opt grupe de vârstă, fapt care demonstrează micşorarea potenţialului de reproducere a populaţiei acesteia. O structură populaţională similară a fost semnalată la crap, însă spre deosebire de plătică, valoarea numerică relativă a părţii juvenile a populaţiei de crap este mai mică iar valoarea numerică a acestei specii este redusă. Grupa III - Dereglări considerabile în structura populaţiilor (cosac-cu-bot- turtit, şalău, scobar, avat).

130 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia Tabelul 2. Evaluarea cantitativă şi calitativă a populaţiilor de peşti din sectorul inferior al fl . Nistru. GRUPELE DE VÂRSTĂ SPECIA INDICII 0+ 1-1+ 2-2+ 3-3+ 4-4+ 5-5+ 6-6+ Ponderea, % 33.8 28.1 21.7 11.3 3.3 1.8 - Sex Juv M,Juv M+F M+F M+F M+F - Lungimea, cm 26.0 34.5 42.0 52.5 58 64 - Masa corp., gr 154 440 950 2200 2000 4200 - Ponderea,% 3.8 14.2 28.1 23.3 12.5 18.1 - Sex Juv Juv Juv M,Juv F F - Lungimea, cm 5 22.5 33.5 39.5 46 54.5 - Masa corp., gr 12 340 720 1400 2600 3810 - Ponderea,% 13.0 18.8 23.5 22.8 10.7 1.2 - Sex Juv Juv M,Juv M+F M+F M+F - Lungimea, cm 5 13.0 17.5 21.5 24.5 28.5 - Masa corp., gr 11 95 150 320 520 770 - Ponderea,% 25.9 29.5 18.7 13.8 6.3 5.8 - Sex Juv Juv Juv Juv M F F - Lungimea, cm 5.5 11.5 16.0 19.5 20.5 23.5 - Masa corp., gr 6 55 70 165 205 315 - Ponderea,% 18.5 13.8 17.0 23.5 18.7 8.5 - Sex Juv Juv Juv M,Juv M+F M+F - Lungimea, cm 5.5 14.5 17.5 19.5 23.5 28.0 - Masa corp., gr 6.5 88 129 185 286 430 - Ponderea,% - - 21.7 17.4 52.2 8.7 - Sex - - Juv Juv M+F F - Lungimea, cm - - 32.5 37.5 43.5 47.5 - Masa corp., gr - - 280 820 1100 1800 - Ponderea,% 5.1 7.7 6.4 21,2 24,8 23.1 11.7 Sex Juv Juv Juv Juv,M M+F M+F F Lungimea, cm 5 14 20 27 32 37 42 Masa corp., gr 6 56 160 368 775 1210 1980 Ponderea,% 0.3 3.2 18.7 38.3 39.5 - - Sex Juv Juv Juv M,Juv M+F - - Lungimea, cm 5 9 14 21 24.5 - - Masa corp., gr 5 29 86 210 375 - -

131 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia Tabelul 2. (Continuare) Ponderea,% - - 20.3 24.1 29.7 25.9 - Sex - - Juv Juv M+F M+F - Lungimea, cm - - 19 24 29 31 - Masa corp., gr - - 115 240 390 525 - Ponderea,% - - - 39.1 35.4 25.5 - Sex - - - M,Juv M+F M+F - Lungimea, cm - - - 16.0 17.0 18.5 - Masa corp., gr - - - 60 100 190 - Ponderea,% - - - - 56.5 33.8 9.7 Sex - - - - M+F M+F F Lungimea, cm - - - - 23.8 29.7 36.5 Masa corp., gr - - - - 265 560 1000 Ponderea,% - - 26.8 33.7 39.5 - - Sex - - Juv M M+F - - Lungimea, cm - - 19.5 22.5 28.0 - - Masa corp., gr - - 160 210 460 - - Ponderea,% 23.7 14.4 18.6 24.8 12.5 6.0 - Sex Juv Juv M,Juv M+F M+F M+F - Lungimea, cm 6.0 13.0 16.5 21.0 26.0 30.0 - Masa corp., gr 6.0 42 100 265 460 680 - Ponderea,% - 19.5 34.6 28.8 17.1 - - Sex - Juv Juv M F - - Lungimea, cm - 23 31.8 37.5 49.0 - - Masa corp., gr - 152 390 860 1560 - - Abrevieri: Juv – specie juvenilă (tânără); M – mascul; F – femelă În această grupă a fost semnalată o reducere considerabilă a intensităţii de reproducere a grupelor de vârstă mai tânără. Spre exemplu, în populaţia de cosac cu bot turtit au fost semnalate doar exemplare unitare de puiet de o vară (0,3 %) şi de doi ani (3,2 %). La şalău nu au fost evidenţiaţi puieţi de o vară, iar în populaţiile de scobar şi avat nu era prezent puietul de o vară şi de doi ani. La cosacul cu bot turtit au fost evidenţiate 5 grupe de vârstă (de la 0+ până la 4+), la şalău – 4 (de la 1+ până la 4+). La avat şi scobar au fost semnalate la fel câte 4 grupe de vârstă dar cu un interval (de la 2+ până la 5+). Maturitatea sexuală la această grupă este atinsă la vârsta de patru-cinci ani la un ritm, comparativ, mai scăzut de creştere gravi-dimensională. Grupa IV - Degradarea structurală a populaţiilor (clean mic, clean şi morunaş). Populaţiile speciilor menţionate se deosebesc prin lipsa totală a grupelor de vârstă tânără şi unui număr redus de grupe de vârstă reproductivă. Spre exemplu, în populaţiile acestor specii au fost evidenţiate 3 grupe de vârstă: la cleanul mic – 3+, 4+, 5+, la clean – 4+, 5+, 6+ şi la morunaş – 2+, 3+, 4+.

132 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia Concluzii 1. Investigaţiile ihtiofaunei au permis repartizarea populaţiilor de peşti din sectoarele mijlociu şi inferior ale fl . Nistru în 4 grupe: Grupa I (Starea normală a populaţiilor) - ştiucă, babuşcă, clean mic, biban (sectorul mijlociu al fl . Nistru), caras argintiu, roşioară, babuşcă, biban, ştiucă (sectorul inferior al fl . Nistru); Grupa II (Mici dereglări în structura populaţiilor) - caras argintiu, roşioară, avat, crap (sectorul mijlociu al fl . Nistru), plătică, crap (sectorul inferior al fl . Nistru); Grupa III (Dereglări considerabile în structura populaţiilor) - plătică, morunaş, cosac-cu-bot-turtit şi clean (sectorul mijlociu al fl . Nistru), cosac-cu-bot-turtit, şalău, scobar, avat (sectorul inferior al fl . Nistru); Grupa IV (Degradarea structurală a populaţiilor) se include - scobar, mreană, pietrar, şalău (sectorul mijlociu al fl . Nistru), clean mic, clean, morunaş (sectorul inferior al fl . Nistru). 2. Condiţiile actuale de reproducere, creştere şi nutriţie sunt extrem de nefavorabile pentru speciile de peşti lito- şi psamofi le (invadarea cu alge şi macrofi te, nivelul redus al apei, înnămolirea boiştilor, spălarea nisipului, oscilaţiile bruşte a nivelului apei, etc.). Concomitent s-a intensifi cat concurenţa speciilor lito- şi psamofi le cu speciile fi tofi le de peşti care în prezent ocupă boiştile şi locurile de îngrăşare. 3. Pentru toate speciile valoroase de peşti au fost semnalate o serie de factori nefavorabili cum ar fi modifi cările regimului termic, scăderea nivelului apei şi variaţiile considerabile ale acestuia, reducerea bazei nutritive (fi to-, zooplancton, bentos), dezvoltarea excesivă a speciilor economic nevaloroase de peşti care devorează icrele şi puietul speciilor valoroase de peşti şi care au devenit concurenţi activi în nutriţie. Bibliografi a 1. Bănărescu P. Pisces, Osteichthyes. (Fauna Republicii Populare Române, V.13.). Bucureşti: Editura Academiei Republicii Populare Romîne, 1964. 935 p. 2. Internet site: www.calacademy.org/research/ichthyology (2009). 3. Internet site: www.fi shbase.org (2009). 4. Usatîi M., Crepis O., Usatîi A., Cebanu A. Analiza stării actuale a diversităţii ihtiofaunei şi potenţialului adaptiv al populaţiilor de peşti din sectorul mijlociu al fl .Nistru la condiţiile presului antropic // Confl . Int. «Managem. baz. transfrontalier al fl . Nistru şi directiva-cadru a apelor a U.E.”. Chişinău. 2008. P. 351-355. 5. Бодареу Н.Н. Динамика рыбного населения и популяций отдельных видов в реконструированных водоемах бассейна Днестра // Автореф. дисс…. докт. биол. наук. Москва, 1993. с. 66. 6. Ганя И.М. (ред.). Экосистема Нижнего Днестра в условиях усиленного антропогенного воздействия. Кишинев: Штиинца, 1990. с. 260. 7. Долгий В.Н. Ихтиофауна бассейнов Днестра и Прута. Кишинев: Штиинца, 1993. с. 322. 8. Зубкова Е.И., Шленк Д. Современное состояние качества воды реки Днестр // В : Интегрированное управление природными ресурсами трансграничного бассейна Днестра. Кишинев, 2004. С. 128-132. 9. Коблицкая А.Ф. Определитель молоди пресноводных рыб. М.: Наука, 1981. 208 с. 10. Правдин И.Ф. Руководство по изучению рыб. М.:Пищевая промышленность, 1966.-375с.

133 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia 11. Русев И.Т., Русева Т.Д., Терновой П.А., Терновая Ю.В. Внедрение экологических правил эксплуатации Днестровского гидроузла – важнейший инструмент устойчивого функционирования экосистемы дельты Днестра // В : Интегрированное управление природными ресурсами трансграничного бассейна Днестра. Кишинев, 2004. С. 266-270. 12. Типовые методики исследования продуктивности видов рыб в пределах их ареалов. М.: Наука, Т.1. 1974, Т.2. 1976. 13. Чепурнова Л.В. Влияние гидростроительства на популяции рыб Днестра. Кишинев: Штиинца, 1972. с. 59. 14. Чепурнова Л.В. Закономерности функции гонад, размножения и состояния популяций рыб бассейна Днестра в условиях гидростроительства. . Кишинев: Штиинца, 1991. 163 с. 15. Ярошенко М.Ф. (ред.) Кучурганский лиман-охладитель Молдавской ГРЭС. Кишинев: Штиинца, 1973. с. 208.

DIVERSITATEA IHTIOFAUNEI, RAPORTUL NUMERIC ŞI EXTINDEREA ARIILOR DE RĂSPÂNDIRE A UNOR SPECII DE PEŞTI DIN SECTOARELE MIJLOCIU ŞI INFERIOR AL fl . NISTRU Usatîi Adrian, Crepis Oleg, Usatîi Marin, Şaptefraţi Nicolae, Cebanu Aurel, Croitoru Ion, Bujor Aliona, Rusu Vadim

Institutul de Zoologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei Rezumat

Analiza structurii ihtiofaunei sectoarelor mijlociu şi inferior ale fl . Nistru a demonstrat că şi pe parcursul unui an se înregistrează schimbări evidente a diversităţii specifi ce şi a valorilor numerice a speciilor de peşti, fapt care confi rmă că ecosistema Nistrului este într-un proces de schimbări cardinale. A apărut tendinţa de reducere a valorilor numerice a speciilor valoroase de peşti (în special a speciilor reofi le) şi majorarea progresivă a populaţiilor de peşti fără valoare economică. Spre exemplu, zglăvoaca, ratanul, murgoiul bălţat şi bibanul soare acum întâlnite frecvent în capturi, în trecut nu au fost semnalate în Nistrului medial şi inferior. Cuvinte- cheie: peşti – ecosistem – ihtiofauna - populaţia - Nistru Depus la redacţie 31 ianuarie 2012 ------Persoana de contact: Usatîi Adrian, Institutul de Zoologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei 1, MD-2028, Chişinău, Republica Moldova, e-mail: [email protected], tel. (+373 22) 739918 Introducere

Analiza literaturii de specialitate denotă faptul că până la regularizarea debitelor de apă în bazinul fl . Nistru se întâlneau 86 de specii şi subspecii de peşti atribuite la 19 familii [6, 9, 11, 15]. Ulterior, numeroase activităţi economice efectuate nejustifi cat au activizat aşa procese negative ca poluarea termică, industrială şi menajeră a fl . Nistru. Edifi cat în anul 1954, barajul Dubăsari a separat sectoarele superior şi mijlociu

134 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia de cel inferior, provocând dereglări considerabile ale condiţiilor ecologice pentru reproducerea peştilor. În rezultatul atenuării maximelor viiturilor de primăvară şi vară, perturbarea debitelor şi nivelelor de apă însoţite de îndiguirea ambelor maluri în aval de barajul Dubăsari şi asanarea bălţilor au lichidat o mare parte a luncilor inundabile din sectorul inferior care era locul reproducerii naturale şi dezvoltării multor specii valoroase de peşti [8]. În consecinţă, au dispărut sau sunt pe cale de dispariţie aşa specii ca morunul, nisetrul pontic, păstruga, păstrăvul indigen, anghila, ţigănuşul, etc., şi-au redus efectivele populaţiile speciilor semimigratoare (ocheana mare, văduviţa, morunaşul, plătica, sabiţa). Concomitent, în urma lucrărilor de aclimatizare şi introducere a unor specii din complexele faunistice ale Răsăritului Depărtat şi Americii de Nord ihtiofauna existentă s-a completat cu 11 specii noi: peşti-fi tofagi, pelingas, somn american etc. şi două specii invazive alohtone – murgoiul bălţat şi ratanul, care au fost introduse accidental [5, 10]. Efectivele celorlalte specii sunt menţinute exclusiv numai prin reproducerea artifi cială în pepinierele gospodăriilor piscicole specializate. În prezent ihtiofauna fl . Nistru include 80 de specii şi subspecii de peşti atribuite la 12 ordine şi 21 familii [4]. Reieşind din aceste considerente, au fost programate cercetări care au avut drept scop evaluarea stării actuale a diversităţii ihtiofaunei şi variaţiilor densităţii populaţiilor de peşti pe sectoarele mijlociu şi inferior ale fl . Nistru în condiţiile presingului antropic. Materiale şi metode Materialul ihtiologic a fost colectat în perioada anilor 2006-2011 în sectorul mijlociu al fl .Nistru (tronsoanele Naslavcea – Cremenciug, Holoşniţa – Trifăuţi, Vasilcău – Napadova.) şi sectorul inferior al fl .Nistru (tronsoanele HCE Dubăsari – or. Criuleni – or. Vadul-lui-Vodă - s. Dubăsarii Vechi – or. Grigoriopol, Gura-Bâcului – Ciobruciu, s. Purcari – s. Olăneşti – s. Crocmaz – s.Tudora – s. Palanca – km. 27). Prelevarea probelor ihtiologice s-a efectuat cu ajutorul avelor, plaselor staţionare şi plutitoare cu mărimea ochiului de la 14x14 mm până la 100x100 mm, ieterelor cu mărimea ochiului de la 18 până la 40 mm, năvodului pentru puiet (6x6 mm, L 5-40m). În timpul investigaţiilor au fost capturate şi determinate diferite specii de peşti: în sectorul mijlociu– 3092 exp., în sectorul inferior - 5110 exp. Au fost utilizate şi materialele amabil puse la dispoziţia cercetătorilor de către Serviciul Piscicol de Stat şi pescarii licenţiaţi din teritoriu. Colectarea, fi xarea, prelucrarea şi determinarea materialului ihtiologic a fost realizată în conformitate cu metodele ihtiologice clasice [1-3, 7, 12-14]. Rezultate şi discuţii În rezultatul cercetărilor efectuate pe parcursul anilor 2006-2011 în sectorul mijlociu al fl . Nistru au fost depistate 34 specii şi subspecii de peşti (Tabelul 1) care se referă la 11 familii. Mai numeroase au fost familiile Cyprinidae cu 18 specii, Percidae - 4 specii, Gobiidae - 3 specii, Gasterosteidae - 2 specii, iar familiile Acipenseridae, Esocidae,Cottidae, Siluridae, Cobitidae, Syngnatidae, Eleotridae au fost reprezentate de câte o specie. În pescuiturile ştiinţifi ce de control nu au fost prezente aşa specii ca novacul, sângerul, cosaşul, văduviţa, mihalţul, şalăul vărgat, linul, câra şi a. Din punct de vedere ecologic, ihtiofauna poate fi atribuită la complexul reofi l-limnofi l din care fac parte reofi lii tipici (avat, clean, clean mic, pietrar, mreană, etc.) şi limnofi lii tipici (crap,

135 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia caras argintiu, plătică, porcuşor, zvârlugă, etc.). Interes economic prezintă 9 specii şi subspecii de peşti (ştiucă, avat, plătică, şalău, morunaş, mreană, somn, crap, cegă). Valoare economică mică au 9 specii (babuşcă, caras argintiu, clean, clean mic, scobar, cosac cu bot turtit, roşioară, batcă, biban). Restul speciilor (guvizii, obleţul, porcuşorii, ghidrinul, osarul, etc.) nu prezintă interes economic. În urma pescuiturilor de control efectuate în sectorul inferior al fl .Nistru s-a evidenţiat prezenţa a 48 specii şi subspecii de peşti atribuite la 12 familii: fam. Ciprinide – 23 specii; Gobiide şi Percide – 5 specii, Clupeide şi Acipenseridae – 3 specii; Cobitide şi Gasterosteidae – 2 specii şi familiile Siluride, Atherinide, Singnatide, Esocide şi Centrarchidae, cu câte o specie (Tabelul 1). Din punct de vedere ecologic, ihtiofauna poate fi atribuită la complexul reofi l-limnofi l din care fac parte reofi lii tipici (cegă, avat, somn, ocheană mare, clean, mreană, morunaş) şi limnofi lii tipici (crap, caras argintiu, plătică, ştiucă, etc.). Interes economic prezintă 17 specii şi subspecii de peşti (cegă, păstrugă, nisetru rusesc, scrumbie, ştiucă, crap, lin, avat, plătică, sânger, novac, cosaş, şalău, ocheană mare, mreană, morunaş, somn). Valoare economică mică o au 8 specii (babuşcă, caras argintiu, clean, cosac cu bot turtit, scobar de Nipru, roşioară, batcă, biban). Restul speciilor (clean mic, obleţ, porcuşori, ghiborţ, guvizi, zboriş, ghidrin, osar, ect.) nu prezintă interes economic.

Tabelul 1. Diversitatea specifi că a ihtiofaunei din bazinul fl . Nistru. sectorul sectorul Nr. Taxoni de peşti mijlociu inferior Familia Acipenseridae 1. Huso huso (L., 1758) - Morun O ? 2. Acipenser ruthenus (L.,1758) - Cegă m m 3. Acipenser stellatus (Pallas,) - Păstrugă O E 4. Acipenser güldenstädti Brandt - Nisetru rusesc O E 5. Acipenser nudiventris (Lovetzky) - Viză O O Familia Clupeidae 6. Alosa tanaica(Grimm,1901)– Rezeafcă de Dunăre O m 7. Alosa immaculata (Eich) – Scrumbie O mm 8. Clupeonella cultriventris (Nordmann,1840)– Gingirică O mm Familia Cyprinidae 9. Cyprinus carpio L., 1758 – Crap mm m 10. Carassius carassius (L., 1758) – Caracuda O ? 11. Carassius gibelio (Bloch, 1782) – Caras Argintiu mm M 12. Abramis brama (L., 1758) –Platică mm M 13. Ballerus sapa (Pallas, 1814) - Cosac cu bot turtit mm mm 14. Blicca bjoerkna (L., 1758) - Batcă m mm 15 Alburnus alburnus (L., 1758) – Obleţ M MM 16. Leucaspius delineatus (Heckel, 1843) – Fufă mm M 17. Leuciscus leuciscus (L., 1758) – Clean mic M mm 18. Leuciscus idus (L., 1758) – Văduviţă O ?

136 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia Tabelul 1. (Continuare) 19. Rutilus rutilus heckeli (Nordmann,1840) – Babuşcă M M 20. Rutilus frisii (Nordmann, 1840) – Ocheană mare m m 21. Scardinius erythrophthalmus (L., 1758) – Roşioară mm mm 22. Squalius cephalus (L., 1758) - Clean mm m 23. Aspius aspius (L., 1758) - Avat mm mm 24. C.nasus borysthenicum Berg, 1914– Scobar deNipru m mm 25. Barbus barbus ( L., 1758 ) - Mreană m m 26. Vimba vimba (L., 1758) – Morunaş m m 27. Hypophthalmichthys molitrix (Val., 1844) – Sânger ? m 28. Aristichthys nobilis (Richardson, 1845) – Novac ? m 29. Ctenopharyngodon idella (Val., 1844) – Cosaş ? m 30. Rhodeus amarus (Bloch, 1782) – Boarţă mm mm 31. Mylopharyngodon piceus (Richardson, 1846) Scoicar O O 32. Gobio gobio (L., 1758) - Porcuşor Comun M M 33. Pseudorasbora parva (Schlegel, 1842) – Murgoi bălţat mm m 34. Tinca tinca (L., 1758) – Lin O E 35. Petroleuciscus boristenicus (Kessler,1859)– Bobâreţ O ? Familia Cobitidae 36. Cobitis taenia L., 1758 – Zvârlugă m m 37. Misgurnus fossilis (L., 1758) – Ţipar ? E Familia Catostomidae 38. Ictiobus bubalus (Rafi nesque, 1818) – Bufalo cu gura mică O O 39. Ictiobus cyprinellus (Valenciennes, 1844) - Bufalo cu gura mare O O Familia Siluridae 40. Silurus glanis L., 1758 – Somn E m Familia Ictaluridae 41. Ictalurus punctatus (Rafi nesque, 1818) – Somn american O O Familia Esocidae 42. Esox lucius L., 1758 – Ştiucă mm m Familia Umbridae 43. Umbra krameri Walbaum, 1792 – Ţiganuş O ? Familia Mugilidae 44. Liza haematocheilus (Tem. et Schleg.,1845) – Pelingas O O Familia Atherinidae 45. Atherina boyeri Risso, 1810 – Aterină O mm Familia Gasterosteidae 46. Pungitius platygaster (Kessler, 1859) – Osar M mm 47. Gasterosteus aculeatus L., 1758 - Ghidrin M mm Familia Syngnathidae 48. Syngnathus abaster Risso, 1827 – Ac de Mare m m

137 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia Tabelul 1. (Continuare) Familia Percidae 49. Perca fl uviatilis L., 1758 – Biban M M 50. Gymnocephalus cernuus (L., 1758) – Ghiborţ E mm 51. Gymnocephalus acerinus(Gueldenstaedt,1775)- Zboriş M mm 52. Sander lucioperca (L., 1758) – Şalău mm mm 53. Zingel zingel (L., 1766) - Pietrar m m Familia Centrarchidae 54. Lepomis gibbosus (L., 1758) – Biban-soare O mm Familia Gobiidae 55. Neogobius fl uviatilis (Pallas, 1814) – Ciobănaş mm m 56. Neogobius melanostomus (Pallas, 1814) – Stronghil M m 57. Neogobius gymnotrachelus (Kessler, 1857) – Mocănaş O m 58. Mesogobius batrashocephalus (Pallas,1814) Hanos 59. Neogobius eurycephalus (Kessler, 1874) – Guvid cu cap mare O ? 60. Proterorhinus marmoratus(Pal.1814) – Guvid de baltă O m 61 Caspiosoma caspium (Kessler, 1877) – Caspiosoma O O 62. Knipowitshia longicaudata (Kessler,1877)-Guvid de Knipovici O O 63. Benthophilus nudus Berg, 1898 – Umfl ătură O m Familia Cottidae 64. Cottus gobio L., 1758 - Zglăvoaca M O Familia Eleotridae 65. Perccottus glenii Dybowski, 1877 - Rotan M O

ABREVIERI : ММ – specie întâlnită în masă în capturi (10% >); М – specie întâlnită frecvent în capturi (5-9%); mm – specie frecventă (1-4%); m –specie rar întâlnită în capturi (0.1-0.9%); Е – specie episodic întâlnită în capturi; ? – nu se exclude prezenţa speciei, teoretic prezenţa ei este posibilă; О – specie lipsă. Datele din tabelul 1 demonstrează că în ihtiofauna sectoarelor mijlociu şi inferior ale fl . Nistru speciile valoroase (ocheana mare, morunaşul, linul, somnul), cât şi cele incluse în Cartea Roşie (păstruga, nisetru rusesc, cega, mreana şi pietrarul) au devenit rare şi se întâlnesc în capturi în cantităţi foarte mici, iar alte specii ca morunul, viza, caracuda, şalăul vărgat, ţigănuşul şi văduviţa nu au fost prezente în capturi şi prin urmare se afl ă la limita dispariţiei. Şi-au redus efectivele aşa specii ca crapul, plătica, cosacul cu bot turtit, avatul şi şalăul. Pe de altă parte populaţiile speciilor cu valoare economică mică (roşioara, bibanul, batca) şi fără valoare economică (obleţul, osarul, ghidrinul, zborişul, porcuşorul şi altele) şi-au intensifi cat dominaţia lor în ecosistemele nominalizate. Analiza raportului numeric a speciilor de peşti (Tabelul 2) a demonstrat că în ihtiofauna sectorului mijlociu al fl .Nistru predomină ghidrinul (9,0%), osarul (8,0%), bibanul (7,9%),cleanul mic (7,0%), şi obleţul (6,0%). Din speciile valoroase sunt prezente babuşca (5,1%), ştiuca (2,7%), crapul (1,3%), şalăul (1,3%) şi plătica (1,3%). Mai puţin frecvente în capturi au fost avatul (1,0%), morunaşul (0,9%), mreana (0,7%) şi somnul (0,05%).

138 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia Tabelul 2. Raportul numeric al speciilor de peşti în ihtiofauna fl . Nistru (%)

sectorul sectorul Nr. Taxoni de peşti mijlociu inferior Familia Acipenseridae 1. Acipenser ruthenus (L.,1758) - Cegă 0,2 0,1 Familia Clupeidae 2. Alosa tanaica (Grimm, 1901) – Rezeafcă de Dunăre - 0,8 3. Alosa immaculata (Eich) – Scrumbie - 2,1 4. Clupeonella cultriventris (Nord., 1840) - Gingirică - 4,7 5. Cyprinus carpio L., 1758 – Crap 1,3 0,6 6. Carassius gibelio (Bloch, 1782) – Caras Argintiu 2,2 6,5 7. Abramis brama (L., 1758) –Platică 1,3 5,4 8. Ballerus sapa (Pallas, 1814) - Cosac cu bot turtit 1,1 1,6 9. Blicca bjoerkna (L., 1758) - Batcă 0,1 4,5 10. Alburnus alburnus (L., 1758) – Obleţ 6,0 14,0 11. Leucaspius delineatus (Heckel, 1843) – Fufă 3,2 8,6 12. Leuciscus leuciscus (L., 1758) – Clean mic 7,0 1,2 14. Rutilus rutilus heckeli (Nordmann, 1840) – Babuşcă 5,1 5,0 15. Rutilus frisii (Nordmann, 1840) – Ocheană mare 0,1 0.1 16. Scardinius erythrophthalmus (L.,1758) – Roşioară 2,2 3.8 17. Squalius cephalus (L., 1758) - Clean 1,5 0.7 18. Aspius aspius (L., 1758) - Avat 1,0 1,2 19. Chondrostoma nasus borysthenicum Berg,1914 – Scobar de Nipru 0,5 1.0 20. Barbus barbus ( L., 1758 ) - Mreană 0,7 0,2 21. Vimba vimba (L., 1758) – Morunaş 0,9 0,1 22. Hypophthalmichthys molitrix (Val., 1844) – Sânger - 0,8 23. Aristichthys nobilis (Richardson, 1845) – Novac - 0.4 24. Ctenopharyngodon idella (Val., 1844) – Cosaş - 0,1 25. Rhodeus amarus (Bloch, 1782) – Boarţă 3,9 4.1 26. Gobio gobio (L., 1758) - Porcuşor comun 4,5 6,5 27. Pseudorasbora parva(Schlegel1842) – Murgoi Bălţat 4,0 0,4 28. Tinca tinca (L., 1758) – Lin - un 29. Petroleuciscus borysthenicus (Kessler,1859) – Cernuşcă - ? 30. Cobitis taenia L., 1758 – Zvârlugă 0,6 0,9 31. Misgurnus fossilis (L., 1758) – Ţipar - un 32. Silurus glanis L., 1758 – Somn 0,05 0,3 33. Ictalurus punctatus (Raf.,1818 ) – Somn american - - 34. Esox lucius L., 1758 – Ştiucă 2,7 0,3 35. Atherina boyeri Risso, 1810 – Aterină - 4,6 36. Pungitius platygaster (Kessler, 1859) – Osar 8,0 1,3 37. Gasterosteus aculeatus L., 1758 - Ghidrin 9,0 2,0

139 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia Tabelul 2. (Continuare)

38. Syngnathus abaster Risso, 1827 – Ac de Mare 0,8 0,1 39. Perca fl uviatilis L., 1758 – об. Biban 7,9 5,3 40. Gymnocephalus cernuus (L., 1758) – Ghiborţ 0,05 1,5 41. Gymnocephalus acerinus (Gueld.,1775) - Zboriş 5,0 3.0 42. Sander lucioperca (L., 1758) – Şalău 1,3 1,6 43. Zingel zingel (L., 1766) - Pietrar 0,7 0,2 44. Lepomis gibbosus (L., 1758) – Biban-soare - 1,8 45. Neogobius fl uviatilis (Pallas, 1814) – Ciobănaş 2,0 0,7 46. Neogobius melanostomus (Pallas, 1814) – Stronghil 4,9 0,5 47. Neogobius gymnotrachelus (Kessler, 1857) – Mocănaş - 0,5 48. Mesogobius batrashocephalus (Pallas,1814) - Hanos 0,2 - 49. Neogobius eurycephalus (Kessler, 1874) – Guvid cu cap mare - ? 50. Proterorhinus marmoratus (Pal.,1814) – Guvid de baltă - 0,6 51. Caspiosoma caspium (Kessler, 1877) – Caspiosoma - - 52. Knipowitshia longicaudata (Kessler,1877) - Guvid deKnipovici - - 53. Benthophilus nudus Berg, 1898 – Umfl ătură - 0,3 Familia Cottidae 54. Cottus gobio L., 1758 - Zglăvoaca 5,0 - Familia Eleotridae 55. Perccottus glenii Dybowski, 1877 - Ratan 5,0 -

În sectorul inferior al fl . Nistru (Tabelul 2) din speciile valoroase sunt prezente carasul argintiu (6,5%), plătica (5,4%) şi babuşca (5,0%). Alte specii ca scrumbia (2,1%), şalăul (1,6%), avatul (1,2%), cosacul cu bot turtit (1,6%) şi scobarul (1,0%) sunt mai puţin frecvente în capturi. Rar întâlnite în capturi au fost sângerul (0,8%), cleanul (0,7%), crapul (0,6%), novacul (0,4%), mreana (0,2%), somnul (0,3%), ştiuca (0,3%), pietrarul (0,2%), cega (0,1%), morunaşul (0,1%) şi cosaşul (0,1%). Din speciile care nu prezintă interes economic, în capturi dominante au fost obleţul (14,0%), fufa (8,6%) şi porcuşorul (6,5%). Concomitent a fost înregistrată extinderea ariilor de răspândire şi majorarea valorilor numerice a speciilor economic nevaloroase nedepistate până în prezent (gingirica, aterina, osarul, ghidrinul, bibanul soare). Astfel, analiza structurii ihtiofaunei sectoarelor mijlociu şi inferior ale fl . Nistru, a demonstrat că pe parcursul unui an se înregistrează schimbări evidente ale diversităţii specifi ce şi valorilor numerice ale speciilor de peşti, fapt care confi rmă că ihtiofauna fl . Nistru este într-un proces de modifi cări semnifi cative. În situaţia ecologică actuală s-a constatat tendinţa de reducere a valorilor numerice ale speciilor valoroase de peşti (în special ale speciilor reofi le) şi majorarea progresivă a populaţiilor de peşti fără valoare economică. Spre exemplu, în prezent, în categoria speciilor întâlnite frecvent au trecut speciile anterior rar întâlnite: cleanul mic, cernuşca, fufa, osarul şi ghidrinul. Trebuie de menţionat, că 4 specii acum întâlnite frecvent în capturi (zglăvoaca, ratanul, murgoiul bălţat şi bibanul soare) în trecut în general nu au fost semnalate pentru sectorul mijlociu şi cel inferior al Nistrului.

140 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia Analiza densităţii populaţiilor şi variaţiile lor au demonstrat că în sectorul mijlociu al fl . Nistru populaţiile de ştiucă, babuşcă, biban, clean mic, roşioară, obleţ şi alte specii fără valoare economică prezintă valori numerice sporite (Tabelul 3). Populaţiile de crap, şalău, caras argintiu, plătică şi avat din sectorul nominalizat au valori numerice reduse, care cresc treptat pe măsura apropierii de lacul de acumulare Dubăsari. Speciile - cega, ocheana mare, somnul, scobarul, morunaşul, mreana se întâlnesc mai rar, iar valoarea numerică a lor practic este imposibil de estimat din cauza frecvenţei reduse în capturi.

Tabelul 3. Variaţiile densităţii populaţiilor de peşti în diferite zone ale fl . Nistru (%) sectorul mijlociu, sectorul inferior, tronsoanele tronsoanele SPECIILE DE Naslavcea PEŞTI Holoşniţa Vasilcău Dubăsari - G.Bâcului Olaneşti - - Cremen- - Trifăuţi - Napadov V.-lui-Vodă - Sucleia Palanca ciug Rizeafcă - - - 10 30 60 Ştiucă 25 30 45 21 32 47 Crap 10 27 63 22 20 58 Caras argintiu 13 38 49 20 20 60 Roşioară 29 32 39 21 20 59 Plătică 17 32 51 10 10 80 Cosac cu bot turtit 23 35 42 20 25 55 Clean mic 22 34 44 100 0 0 Babuşcă 25 35 40 24 16 60 Avat 13 32 55 25 15 60 Morunaş - un un 40 20 40 Mreană - un un 90 10 0 Obleţ 27 34 39 30 40 30 Fufă 28 35 37 45 30 25 Murgoi bălţat 16 44 40 20 25 55 Somn - - un 10 10 80 Biban 31 35 34 30 35 35 Zboriş 28 39 33 30 25 45 Şalău 20 28 52 35 20 45 Pietrar 14 41 44 90 10 0 Aterină - - - 0 10 90 Osar 48 40 12 30 30 40 Ghidrin 49 40 11 70 30 0 Ciobănaş 44 38 18 30 37 33 Ratan 80 20 0 - - - Zglăvoacă 49 34 17 - - - Biban soare - - - 10 10 80

141 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia În rezultatul cercetărilor ştiinţifi ce au fost evidenţiate speciile de peşti cu valori numerice sporite în diferite sectoare ale Nistrului inferior – ştiuca, bibanul, zborişul, osarul, obleţul şi alte specii care nu prezintă interes economic (Tabelul 3). Populaţiile de cosac cu bot turtit, babuşcă, caras argintiu, plătică, avat şi roşioară permanent sunt prezente în capturi pe toate sectoarele Nistrului inferior, însă densitatea lor este mai mare pe măsura apropierii de limanul Nistrului (sectorul Olăneşti-Palanca). Populaţiile altor specii (crap, somn, murgoi bălţat) pe tronsonul Dubăsari – Vadul-lui- Vodă au valori numerice reduse, care cresc treptat pe măsura apropierii de liman. Alt grup de specii, cum ar fi cleanul mic, mreana, fufa, ghidrinul, pietrarul sunt întâlnite mai frecvent în imediata apropiere a barajului de la Dubăsari, însă pe măsura apropierii de liman ele devin tot mai rare. Trebuie de menţionat că în ultimii ani s-au extins semnifi cativ ariile rizeafcei, aterinei şi bibanului soare. Rizeafca şi bibanul soare anterior se întâlneau numai în limanul Nistrului formând mari grupări în timpul reproducerii în zona situată în avalul barajului Dubăsari. Concluzii 1. În sectorul mijlociu al fl . Nistru au fost depistate 34 specii şi subspecii de peşti care se referă la 11 familii. Interes economic prezintă 9 specii şi subspecii de peşti (ştiucă, avat, plătică, şalău, morunaş, mreană, somn, crap, cegă). Valoare economică mică au 9 specii (babuşcă, caras argintiu, clean, clean mic, scobar, cosac cu bot turtit, roşioară, batcă, biban). Restul speciilor (guvizii, obleţ, porcuşor, ghidrin, osar, etc.) nu prezintă interes economic. 2. În sectorul inferior al fl . Nistru s-a evidenţiat prezenţa a 48 specii şi subspecii de peşti atribuite la 12 familii. Interes economic prezintă 17 specii şi subspecii de peşti (cegă, păstrugă, nisetru rusesc, scrumbie, ştiucă, crap, lin, avat, plătică, sânger, novac, cosaş, şalău, ocheană mare, mreană, morunaş, somn). Valoare economică mică o au 8 specii (babuşcă, caras argintiu, clean, cosac cu bot turtit, scobar de Nipru, roşioară, batcă, biban). Restul speciilor (clean mic, obleţ, porcuşor, ghiborţ, guvizii, zboriş, ghidrin, osar, ect.) nu prezintă interes economic. 3. Analiza structurii ihtiofaunei sectoarelor mijlociu şi inferior ale fl . Nistru a demonstrat că pe parcursul unui an se înregistrează modifi cări evidente ale diversităţii specifi ce şi a valorilor numerice a diferitor specii de peşti, fapt care confi rmă că structura ihtiofaunei fl . Nistru (inferior) este într-un proces de modifi cări semnifi cative. 4. În situaţia ecologică actuală s-a constatat tendinţa de reducere a valorilor numerice a speciilor valoroase de peşti (în special a speciilor reofi le) şi majorarea progresivă a populaţiilor de peşti fără valoare economică. 5. În sectoarele mijlociu şi inferior al fl . Nistru speciile valoroase (ocheana mare, morunaşul, linul, somnul), cât şi cele incluse în Cartea Roşie (cega, mreana şi pietrarul) au devenit rare şi se întâlnesc în capturi în cantităţi foarte mici, iar aşa specii ca morunul, viza, caracuda, şalăul vărgat, ţigănuşul şi văduviţa nu au fost prezente în capturi şi prin urmare se afl ă la limita dispariţiei. Sunt reduse efectivele crapului, plăticăi, cosacului cu bot turtit, avatului şi şalăului. Pe de altă parte populaţiile speciilor cu valoare economică mică (roşioara, bibanul, batca) şi fără valoare economică (obleţul, osarul, ghidrinul, zborişul, porcuşorul şi altele) şi-au intensifi cat dominaţia lor în ecosistemele nominalizate.

142 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Zoologia 6. Trebuie de menţionat, că 2 specii (zglăvoaca şi ratanul) din sectorul mijlociu şi 2 specii (aterina şi bibanul soare) din sectorul inferior al fl . Nistru în trecut nu au fost semnalate pe sectoarele nominalizate. Bibliografi e 1. Bănărescu P. Pisces, Osteichthyes. (Fauna Republicii Populare Române, V.13.). Bucureşti: Editura Academiei Republicii Populare Române, 1964. 935 p. 2. Internet site: www.calacademy.org/research/ichthyology (2009). 3. Internet site: www.fi shbase.org (2009). 4. Usatîi M. Evoluţia, conservarea şi valorifi carea durabilă a diversităţii ihtiofaunei ecosistemelor acvatice ale Republicii Moldova // Teza de doctor habilitat în ştiinţe biologice. Chişinău, 2004.http://www.cnaa.acad.md/fi les/theses/2004/1614/marin_usatii_thesis.pdf). 5. Usatîi M., Crepis O., Usatîi A., Cebanu A. Analiza stării actuale a diversităţii ihtiofaunei şi potenţialului adaptiv al populaţiilor de peşti din sectorul mijlociu al fl .Nistru la condiţiile presului antropic // Conf. Int. «Managem. baz. transfrontalier al fl . Nistru şi directiva-cadru a apelor a U.E.”. Chişinău, 2008.P. 351-355. 6. Берг Л.С. Рыбы пресных вод СССР и сопредельных стран (Определители по фауне СССР). Москва-Ленинград: Изд-во АН СССР, 1948-1949. Т.1-3. 1382c. 7. Богуцкая Н.Г., Насека А.М. Каталог бесчелюстных и рыб пресных и солоноватых вод России с номенклатурными и таксономическими комментариями. Москва: Товарищество научных изданий КМК. 2004. с.389 8. Брума И.Х. Условия естественного размножения основных промысловых видов рыб в нижнем Днестре и мероприятия по увеличению их запасов // Воспроизводство рыб и совершенствование биотехники выращивания посадочного материала. Кишинев, 1976. с.69-72 9. Бурнашев М.С., Чепурнов В.С., Долгий В.Н. Рыбы и рыбный промысел р. Днестр // Научные труды КГУ. Кишинев, 1954. т.13, С. 17-48. 10. Долгий В.Н. Ихтиофауна бассейнов Днестра и Прута. Кишинев: Штиинца, 1993. с.322. 11. Кесслер К.Ф. Рыбы, водящиеся и встречающиеся в Арало-Каспийско-Понтийской ихтиологической области // Труды Арало-Каспийской экспедиции. СПБ, 1877. вып.4, С. 31-48. 12. Коблицкая А.Ф. Определитель молоди пресноводных рыб. М.: Наука,1981. 208 с. 13. Правдин И.Ф. Руководство по изучению рыб. М.:Пищевая промышленность, 1966.-375с. 14. Типовые методики исследования продуктивности видов рыб в пределах их ареалов. М.: Наука, Т.1 – 1974 и Т.2 - 1976. 15. Чепурнов В.С., Бурнашев М.С., Саенко Я.М., Долгий В.Н. Материалы по фауне позвоночных животных низовьев Днестра, Прута и южных районов Молдавии // Науч. труды КГУ. Кишинев, 1954. т.8, С. 353-368.

143 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia MICROBIOLOGIA ŞI BIOTEHNOLOGIA

ACŢIUNEA COMPUŞILOR COORDINATIVI AI COBALTULUI CU DIOXIMINELE ASUPRA UNOR PROCESE BIOSINTETICE LA ALGA ROŞIE PORPHYRIDIUM CRUENTUM Rudic V., Cepoi L., Rudi L., Miscu V., Chiriac T., Cojocari A., *Lozan V., *Coropceanu E., *Bologa O.

Institutul de Microbiologie şi Biotehnologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei *Institutul de Chimie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei

Rezumat

Sunt prezentate rezultatele analizei unor procese biosintetice la alga roşie Porphyridium cruentum sub infl uenţa compuşilor coordinativi ai cobaltului cu dioximinele şi estimat efectul stimulator al lor. Acumularea produselor oxidării lipidelor în biomasă, urmată de intensifi carea biosintezei lipidelor, determină capacitatea celulelor de Porphyridium cruentum de a-şi menţine viabilitatea. Cuvinte-cheie: microalga roşie Porphyridium cruentum - compuşi coordinativi ai cobaltului cu dioximinele - procese biosintetice. Depus la redacţie 5 martie 2012 ------Adresa pentru corespondenţă: Rudi Ludmila, Institutul de Microbiologie şi Biotehnologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str.Academiei, 1, MD-2028 Chişinău, Republica Moldova, e-mail: [email protected], tel. +373(22)72.53.06 Introducere

Organismele fotosintetizatoare, pe parcursul evoluţiei s-au adaptat fl uxului speciilor reactive de oxigen, generate de procesele metabolice din celulă. Fiind dotate cu sisteme de protecţie performante contra stresului oxidativ, microalgele posedă o gamă largă de substanţe, care asigură “stingerea” radicalilor liberi şi a reacţiilor oxidative [3, 6]. Printre acestea se numără enzimele antioxidante, proteinele, compuşii fenolici, polizaharidele, pigmenţii carotenoizi şi fi cobilinici, aminoacizii, compuşii halogenaţi ş.a. Aceste sisteme de protecţie sunt foarte dinamice, reacţionând prompt la modifi cările condiţiilor mediului ambiant şi a stării fi ziologice, ceea ce oferă posibilităţi de a modifi ca intensitatea proceselor biosintetice şi raportul cantitativ al componentelor biomasei microalgale [6]. Unul din principalii factori, care modifi că esenţial statutul antioxidant al organismelor acvatice este prezenţa în mediu a ionilor metalici, în special a ionilor metalelor cu valenţa variabilă, aşa ca fi erul, cobaltul, cuprul ş.a. [7, 8]. Un domeniu inedit în biotehnologie îl constituie cel de substituire a sărurilor minerale ale metalelor cu compuşi coordinativi, care pe lângă toxicitatea redusă se mai caracterizează şi prin biodisponibilitate înaltă [5]. În multe cazuri compuşii coordinativi au efect stimulator la limita proceselor biosintetice. Astfel, metalocomplexele, utilizate în calitate de factori de reglare a proceselor biosintetice la cultivarea microalgelor se pot

144 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia manifesta sau ca stimulatori sau ca inductori ai stresului oxidativ, urmat de sinteza unor compuşi cu proprietăţi antioxidante. Datorită capacităţii celulei vii de a crea câteva linii de protecţie antioxidativă, stimularea sintezei unor sau altor componente, în rezultatul utilizării compuşilor coordinativi, poate indica gradul de toxicitate a compuşilor. Stabilirea mecanismelor de acţiune a complexelor metalice asupra statutului oxidativ al microalgelor asigură posibilitatea elaborării unor tehnologii reproductibile, de obţinere a biomasei cu conţinut sporit de substanţe biologic active. Acţiunea compuşilor coordinativi ai metalelor, proprietăţile cărora depind de mulţi factori aşa ca natura ligandului, tipul şi numărul de legături de coordinare ş. a. asupra organismelor vii este multilaterală şi complexă, dar chiar şi în aşa condiţii este posibilă stabilirea unor criterii, în baza cărora se poate presupune modul de acţiune a lor. Scopul cercetărilor, rezultatele cărora sunt expuse în acest articol, a fost de a analiza modifi carea unor procese biosintetice la alga roşie Porphyridium cruentum sub infl uenţa compuşilor coordinativi ai cobaltului cu dioximinele şi de a estima efectul stimulator al lor. Materiale şi metode Obiectul de studiu: Microalga roşie Porphyridium cruentum CNM-AR-01. Au fost utilizate metodele adaptate de cercetare fi cologică de determinare a productivităţii, conţinutului de proteine şi lipide [5]. Determinarea produselor oxidării lipoproteinelor în baza substanţelor reactive ale acidului tiobarbituric [1].Valoarea gradului de oxidare al lipidelor este determinată prin concentraţia substanţelor reactive ale acidului tiobarbituric - dialdehida malonică (MDA). La probele de biomasă (1ml) se adăugă 1 ml acid tiobarbituric 0,67% şi 1 ml acid tricloracetic 15%, după care probele sunt supuse incubării pentru 1 oră la 95oC. În continuare, probele se răcesc pe gheaţă timp de 5 min şi se centrifughează timp de 15 min. la 3000g. Concentraţia dialdehidei malonice se măsoară la 535 nm, la spectrofotometrul T80+UV/VIS, PG Instruments iar calculul se efectuează cu utilizarea coefi cientului extincţiei molare a complexului dialdehidei malonice calculat la proteină sau volum. Compuşii coordinativi ai cobaltului cu dioximinele au fost sintetizaţi in laboratorul Chimie Coordinativă al Institutului de Chimie AŞM. Rezultate şi discuţii Reacţia oricăror organisme vii, inclusiv a celor unicelulare la intervenţii xenobiotice şi la modifi carea condiţiilor de viaţă se exprimă în modifi carea statutului antioxidativ, care tinde spre menţinerea homeostaziei şi eliminarea stării de stres oxidativ indus. Componentele antioxidante ale celulei vii sunt primele care reacţionează la orice schimbare, de aceea stabilirea modifi cărilor activităţii antioxidante permite înregistrarea celei mai timpurii modifi cări a normei de reacţie şi, ca urmare, prevederea evoluţiei de mai departe a evenimentelor care se vor desfăşura. Anume din aceste motive, studiul statutului antioxidativ are o importanţă primordială nu numai pentru obţinerea biomasei cu conţinut înalt de antioxidanţi, dar în general, pentru monitorizarea procesului biotehnologic. În studiu au fost luaţi compuşii coordinativi ai cobaltului cu dioximinele pornind de la cunoştinţele despre dioximine care induc apoptoza celulară.

145 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia Astfel, dioximinele sunt factorul de toxicitate înaltă şi, în acelaşi timp elementul de inducere a reacţiilor de protecţie antioxidantă. Porphyridium cruentum, fi ind o algă marină a dezvoltat o toleranţă crescută faţă de cobalt. În cercetările efectuate anterior au fost selectate unele metalocomplexe cu cobalt în calitate de stimulatori ai producerii de proteine, fi coeritrine şi acizi graşi polienici [2, 5]. Au fost stabilite limitele de toleranţă a microalgei faţă de compuşii testaţi, în care se înregistrează o productivitate acceptabilă pentru procesele biotehnologice. Au fost testate concentraţiile de la 1,0 mg/l până la 35 mg/l. A fost înregistrată o toleranţă faţă de compuşii cobaltului cu dioximinele în concentraţie de până la 10 mg/l, pe când pentru concentraţiile mai mari de 20 mg/l se observă o reducere drastică a productivităţii. Concentraţiile de 10 şi 20 mg/l au fost selectate pentru investigaţia ulterioară, ambele inducând un stres oxidativ cu o intensitate moderată pentru celulele algale (fi g. 1). Concentraţia de 10 mg/l nu modifi că esenţial cantitatea de biomasă obţinută, iar concentraţia de 20 mg/l s-a manifestat ca stimulatoare pentru compuşii [Co(DH)2]1 şi

[Co(DH)2]2; neutră pentru compuşii [Co(DH)2]4 şi [Co(DH)2]6 şi inhibitoare pentru compuşii [Co(DH)2]3 şi [Co(DH)2]5. Astfel, compuşii 1 şi 2, suplimentaţi în concentraţia de 20 mg/l au sporit productivitatea cu 10 şi, respectiv, 20%. Un efect toxic a fost manifestat de compuşii

[Co(DH)2]3 şi [Co(DH)2]5.

Figura 1. Productivitatea Porphyridium cruentum la cultivare în prezenţa compuşilor cobaltului cu dioximinele.

Conţinutul proteinelor (fi g. 2), la adăugarea compuşilor în concentraţia de 10 mg/l, a sporit esenţial în cazul a patru compuşi (1, 2, 4 şi 6). Valori maximale au fost obţinute în cazul compuşilor cu dioximinele 1 şi 2, unde sporul proteinelor a fost cu 41-56%. În cazul celorlalţi doi compuşi, conţinutul de proteine în biomasă nu s-a modifi cat semnifi cativ. Concentraţia de 20 mg/l a compuşilor cu dioximinele a redus sinteza proteinelor cu 10-30% în cazul a patru compuşi (1, 2, 3 şi 5), efectul neutru fi ind înregistrat pentru compuşii 4 şi 6. Analizând productivitatea şi conţinutul proteinelor din biomasa de porfi ridium, putem spune că compuşii [Co(DH)2]1, [Co(DH)2]2, [Co(DH)2]4 şi [Co(DH)2]6, în concentraţia de 10 mg/l sunt stimulatori ai biosintezei proteinelor.

146 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia

Figura 2. Conţinutul proteinelor în biomasa Porphyridium cruentum la cultivare în prezenţa compuşilor cobaltului (10 mg/l, 20 mg/l) cu dioximinele. Sinteza sporită a proteinelor poate fi considerată drept consecinţă a două procese ce se exclud reciproc: 1) lipsa modifi cării statutului redox în prezenţa compuşilor coordinativi şi 2) inducerea unei reacţii toxice la introducerea compuşilor cobaltului, urmată de sinteza proteinelor, inclusiv a celor ce fac parte din prima barieră antioxidantă. În prezent cercetătorii afi rmă existenţa a două sisteme de răspuns la stresul oxidativ provocat de metalele grele. Primul include activarea mecanismelor de diminuare a toxicităţii lor prin formarea legăturilor metalului cu diferite grupe active ale macromoleculelor, în special cu proteinele. Ca rezultat are loc adaptarea culturii la prezenţa metalului, exprimată prin toleranţă. Cel de-al doilea răspuns presupune formarea activă a speciilor reactive de oxigen şi declanşarea mecanismelor care asigură supravieţuirea celulelor microalgale prin blocarea speciilor reactive de oxigen. Una din ţintele cele mai sensibile la acţiunea speciilor reactive de oxigen sunt lipidele membranare, care fi ind supuse peroxidării lipidice, degradează, afectând grav viabilitatea celulelor. Testul de determinare a produsului degradării lipidelor - MDA - este utilizat în aprecierea gradului de oxidare a lipidelor structurale (fi g. 3).

Figura 3. Conţinutul produselor degradării lipidelor (MDA, nmol/ml) în biomasa P. cruentum la cultivare în prezenţa compuşilor cobaltului cu dioximinele.

147 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia Concentraţia de 10 mg/l a compuşilor 1, 2, 3 şi 4 nu a modifi cat cantitatea de dialdehidă malonică la unitate de biomasă. În cazul compuşilor [Co(DH)2]5 şi [Co(DH)2]6 s-a înregistrat o creştere a MDA cu 20% faţă de martor, ceea ce denotă declanşarea modifi cărilor care duc spre stresul oxidativ. Doar pentru compusul [Co(DH)2]6 a fost înregistrată o creştere a cantităţii de proteine, care ar putea explica lipsa efectului de diminuare a cantităţii de biomasă. În experienţa cu suplimentarea mediului de cultivare a porfi ridiumului cu 20 mg/l compuşi coordinativi, valorile dialdehidei malonice sunt mai mari faţă de proba martor cu 27-44%, excepţie fi ind compusul [Co(DH)2]1 care nu a indus oxidarea lipidelor. Mecanismele de menţinere a viabilităţii celulare sunt foarte complexe, dar o stabilitate structurală intactă a membranelor, în cazul distrugerii oxidative a lor, este însoţită de stimularea lipidogenezei [7]. În cazul compuşilor testaţi sporirea lipidogenezei a fost înregistrată pentru compusul

[Co(DH)2]2 (116%), suplimentat la mediul de cultivare în concentraţia de 20 mg/l şi pentru compuşii [Co(DH)2]5 şi [Co(DH)2]6 (122-150%) în concentraţia de 10 mg/l (fi g. 4). În restul cazurilor, compuşii cobaltului cu dioximinele au inhibat producerea lipidelor.

Figura 4. Conţinutul lipidelor (% M) în biomasa P. cruentum la cultivare în prezenţa compuşilor cobaltului cu dioximinele. În majoritatea cazurilor a avut loc reducerea drastică a conţinutului de lipide. Raportul dintre biosinteza lipidelor şi procesul de oxidare a lor a demonstrat că în cazul compuşilor testaţi în concentraţiile date, acumularea produselor degradării lipidelor este superioară proceselor de sinteză a componentelor necesare pentru repararea membranelor (fi g. 5).

Excepţie prezintă compusul [Co(DH)2]6 în concentraţia de 10 mg/l, în prezenţa căruia a avut loc stimularea sintezei lipidelor pe fonul procesului oxidativ sporit. Pentru majoritatea cazurilor se observă tendinţa de acumulare a produselor degradării oxidative a lipidelor, în lipsa unei acumulări suplimentare a lipidelor în biomasă. Pentru concentraţia compuşilor de 20 mg/l, procesul de oxidare depăşeşte cu mult procesul de biosinteză a lipidelor. Aşa cum lipidele membranare sunt cele care menţin viabilitatea celulelor, putem confi rma prezenţa stresului oxidativ sever indus de compuşii cobaltului cu dioximinele în concentraţia de 20 mg/l mediu nutritiv.

148 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia

A B Figura 5. Conţinutul lipidelor (%M) şi produsele degradării lipidelor (MDA, nmol/ ml) în biomasa P. cruentum la cultivare în prezenţa compuşilor cobaltului cu dioximinele în concentraţia 10 md/l (A) şi 20 mg/l (B). Pentru a aprecia mecanismele implicate în menţinerea viabilităţii celulelor în condiţiile de stres oxidativ şi pentru aprecierea gradului de toxicitate a compuşilor a fost studiată corelarea dintre productivitatea tulpinii, sinteza proteinelor şi oxidarea lipidelor. Analiza comparativă a productivităţii algei şi cantităţii de MDA acumulată a stabilit pentru concentraţia de 10 mg/l a compuşilor un spor pozitiv al productivităţii în comparaţie cu procesele de degradare a lipidelor (fi g. 6 A) pe fondul unei cantităţi joase ale produselor degradării oxidative a lipidelor Pentru concentraţia de 20 mg/l a compuşilor a fost stabilită intensifi carea proceselor de degradare a lipidelor care nu favorizează productivitatea (fi g. 6 B). Pentru compuşii 1 şi 2 a fost înregistrată menţinerea nivelului de productivitate şi chiar o creştere a ei la mărirea concentraţiei de compus. Nivelul MDA, însă, diferă. Concentraţia de 20 mg/l a compusului [Co(DH)2]1 a stimulat productivitatea fără inducerea oxidării lipidelor, iar a compusului [Co(DH)2]2 a stimulat productivitatea pe fondul unor procese oxidative pronunţate. Astfel, putem menţiona o toxicitate redusă a primului compus şi una mai pronunţată în cazul celui de al doilea. Pentru compusul [Co(DH)2]6 ambele concentraţii au indus oxidarea lipidelor cu menţinerea viabilităţii celulare la limita culturii martor. Sinteza proteinei, de asemenea, este un proces dependent de acumularea radicalilor în celule. În majoritatea cazurilor sinteza redusă a proteinelor este însoţită de o acumulare mai activă a MDA (fi g. 7 B). Compuşii 1 şi 2 în concentraţia de 10 mg/l au stimulat biosinteza proteinelor cu 41 şi 56,5% respectiv cu menţinerea proceselor oxidative la nivelul probei martor (fi g. 7A).Compuşii daţi în concentraţia de 20 mg/l au redus sinteza proteinelor cu 10 %, dar oxidarea masivă a lipidelor s-a înregistrat pentru compusul [Co(DH)2]2.

O analiză a rezultatelor obţinute sugerează ideea prestabilirii compusului [Co(DH)2]1 drept stimulator al sintezei proteinelor cu inducerea unui proces oxidativ redus care se manifestă prin reducerea sintezei lipidelor însoţită de oxidarea moderată a lipidelor membranare. Compusul [Co(DH)2]2 a stimulat sinteza proteinelor şi a lipidelor, dar toxicitatea lui s-a manifestat prin acumularea masivă a produselor degradării lipidelor. În acest caz, putem presupune că cultura are o capacitate de atenuare a stresului indus, doar că procesele biosintetice intense sunt cu caracter reparator.

149 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia

A B Figura 6. Productivitatea (%M) şi produsele degradării lipidelor (MDA, nmol/ml) în biomasa P. cruentum la cultivare în prezenţa compuşilor cobaltului cu dioximinele în concentraţia de 10 mg/l (A) şi 20 mg/l (B).

A B Figura 7. Conţinutul de proteine (%M) şi produsele degradării lipidelor (MDA, mol/ml) în biomasa P. cruentum la cultivarea în prezenţa compuşilor cobaltului cu dioximinele în concentraţia de 10 mg/l (A) şi 20 mg/l (B). Compuşii testaţi se deosebesc după masa lor moleculară. Astfel, compusul

[Co(DH)2]1 are masa moleculară de 1046,24, iar masele moleculare ale compuşilor determinaţi ca toxici variază între valorile de 1080-1500. Conţinutul cobaltului în compuşii testaţi este identic. Prin urmare, în cazul dat, gradul de toxicitate a compuşilor a depins de structura ligandului. Concluzii:

1. Acumularea produselor oxidării lipidelor în biomasă, urmată de intensifi carea biosintezei lipidelor, determină capacitatea celulelor de Porphyridium cruentum de a-şi menţine viabilitatea. 2. Compuşii coordinativi, care stimulează activitatea biosintetică a microalgei în lipsa proceselor de oxidare a lipidelor membranare pot fi consideraţi stimulatori veridici.

Exemplu de asemenea compus este compusul cobaltului cu dioximină [Co(DH)2]1.

150 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia Bibliografi a: 1. Leonard T. Rael et al. Lipid Peroxidation and the Thiobarbituric Acid Assay: Standardization of the Assay When Using Saturated and Unsaturated Fatty Acids. // Journal of Biochemistry and Molecular Biology, 2004, Vol. 37, No. 6, p. 749-752. 2. Li Mei, Zhu Qin, Hu Chang-wei, Chen Li, Liu Zhi-li, Kong Zhi-ming. Cobalt and manganese stress in the microalga Pavlova viridis (Prymnesiophyceae): Effects on lipid peroxidation and antioxidant enzymes.//Journal of Environmental Sciences, 2007, v.19, p. 1330–1335. 3. Manoj Kumar, Puja Kumari, Vishal Gupta, et al. Biochemical responses of red alga Gracilaria corticata (Gracilariales, Rhodophyta) to salinity indices oxidative stress. // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 2010, p. 27-34. 4. Michael F.Hanzal-Bayer, John F.Hancock. Lipid rafts and membrane traffi c. // FEBS Letters, 2007, v.581, p.2098-2104. 5. Rudic V., ş a. Ficobiotehnologie-cercetări fundamentale şi realizări practice. Chişinău: Elena VI. 365 p. 6. Sebastian E.Sabatini, Angela B.Juarez et al. Oxidative stress and antioxidant defenses in two green microalgae exposed to copper. // Ecotoxicology and Environmental Safety, 2009, v. 72, p. 1200–1206. 7. Shanti S. Sharma1 and Karl-Josef Dietz. The relationship between metal toxicity and cellular redox imbalance. // Trends in Plant Science, 2000, Vol.14 No.1 p.43-50. 8. Travieso L., Pellón A., Benitez F., et al. BIOALGA reactor: preliminary studies for heavy metals removal. // Biochemical Engineering Journal, 2002, v. 12, p. 87–91.

INFLUENŢA STRESULUI OXIDATIV ASUPRA ACTIVITĂŢII CATALAZEI ŞI PRODUCTIVITĂŢII MICROMICETEI Penicillium funiculosum CNMN FD 11 Sîrbu Tamara Institutul de Microbiologie şi Biotehnologie al Academiei de Științe a Moldovei Rezumat

A fost studiată stabilitatea Penicillium funiculosum CNMN FD 11 în condiţii de stres oxidativ provocat de peroxidul de hidrogen. S-a demonstrat că stresul oxidativ de lungă durată acţionează negativ atât asupra productivităţii culturii, cât şi asupra activităţii

catalazei. S-a stabilit că acţiunea H2O2 depinde de concentraţia acestuia şi de faza de dezvoltare a fungilor. Expunerea culturii Penicillium funiculosum CNMN FD 11 cultivată submers la acţiunea peroxidului de hidrogen la inoculare sau pe parcursul etapei exponenţiale de dezvoltare duce la diminuarea productivităţii culturii, iar pe parcursul etapei staţionare - la stimularea ei. Cuvinte- cheie: activitatea catalazei - stres oxidativ - productivatea culturii. Depus la redacţie 5 martie 2012 ------Adresa pentru corespondenţă: Sîrbu Tamara, Institutul de Microbiologie şi Biotehnologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str.Academiei 1, MD-2028 Chişinău, Republica Moldova, Tel. +373(2)73 96 09, e-mail: [email protected]

151 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia Introducere

Microorganismele constituie o sursă bogată de produşi naturali utilizaţi pe larg la obţinerea enzimelor antioxidante din care face parte şi catalaza [6, 15, 21]. Datorită capacităţii sale de a descompune H2O2 până la oxigen molecular şi apă, catalaza este pe larg utilizată în diferite ramuri ale economiei naţionale. În industria uşoară şi chimică se utilizează în procesele tehnologice legate de neutralizarea H2O2. [23, 29]. În industria alimentară catalaza şi-a găsit întrebuinţare la procesul de sterilizare rece (a laptelui, sucurilor, berii) [7]. Actualmente catalaza este utilizată în monitoringul ecologic, cercetările ştiinţifi ce, tehnologia de biosensori ce sunt întrebuinţaţi la determinarea cantitativă a H2O2 şi etanolului [5, 8, 11]. Un rol deosebit îi revine catalazei în medicină şi farmaceutică, la diagnosticarea patologiilor, cât şi ca component al diferitor preparate antioxidante ce sunt utilizate la tratarea diferitor maladii ale inimii, artrita reactivă, poliartrita ş.a. [16, 25, 28]. Microorganismele sunt sensibile în special la formele active ale oxigenului: 2- - superoxidul (O ), peroxidul de hidrogen (H2O2) şi radicalul (HO ). Aceste forme ale oxigenului induc modifi cări ale metabolismului şi proceselor de dezvoltare a microorganismelor şi duc în fi nal la apariţia stresului oxidativ. Unul din mecanismele rezistenţei la stresul oxidativ este activizarea sistemului antioxidant prezent în fi ecare organism viu, din care fac parte şi enzimele antioxidante (peroxidaza, catalaza, glucozooxidaza). Numeroase studii au demonstrat rolul sistemului antioxidant la acţiunea stresului oxidativ la microorganisme [4, 12, 13, 17, 20]. Stresul oxidativ este provocat de formarea excesivă a speciilor reactive ale oxigenului, cu efect perturbator sever asupra metabolismului celular, fi nalizat cu instalarea colapsului intregului organism. Toate organismele vii produc radicali liberi in mod natural, în timpul respiraţiei, digerării alimentelor sau când celulele transformă grasimile şi carbohidraţii in energie. Radicalii liberi sunt de regulă anihilaţi de sistemul antioxidant natural al organismului. Dacă acest sistem protector nu mai face faţă, aceştia încep să atace celulele producând oxidări ale constituenţilor celulari, ceea ce determină o încetinire a creşterii sau chiar moartea celulelor [2, 9, 14]. A fost demonstrat, că la apariţia oricărei acţiuni stresante în celulele drojdiei Y.lipolytica are loc majorarea de câteva ori a activităţii enzimelor antioxidante (catalaza, superoxiddismutaza, glutationreductaza, glucozo-6-fosfatdeghidroghenaza ş.a) [17].

În condiţii de stres oxidativ provocat de H2O2 introdus din exterior la cultivarea bacteriilor din genul Shigella şi a altor bacterii gramnegative a fost înregistrată o mărire semnifi cativă a activităţii catalazei faţă de martor [22]. Gunasekaran U. ş.a. [27] au demonstrat rolul semnifi cativ al catalazei la tulpina Candida albicans în cazul stresului oxidativ. Microorganismele strict aerobe şi facultativ anaerobe sintetizează superoxiddismutază şi catalază. Spre exemplu, Escherichia coli şi Salmonella typhimurium, tratate cu căţiva µmoli de H2O2, produc catalază în concentraţii care le permit să reziste. La aceste microorganisme se observă şi sinteza a 30-40 de polipeptide, printre care au fost identifi cate enzime antioxidante, dar şi proteine ale şocului termic. Contactul cu superoxidul induce producerea de SOD şi de proteine specifi ce cu activităţi antioxidante [1, 3, 7].

152 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia Scopul cercetărilor a constat în studierea productivităţii şi activităţii catalazei micromicetei Penicillium funiculosum CNMN FD 11 în condiţii de stres oxidativ, provocat de introducerea H2O2 în mediul nutritiv de cultivare. Materiale şi metode În calitate de obiect de studiu a fost utilizată tulpina Penicillium funiculosum CNMN FD 11 depozitată anterior ca potenţial producător de catalază şi 3 variante ale tulpinii obţinute în rezultatul cultivării statice pe mediul malţ-agar cu diferite doze de peroxid de hidrogen la temperatura de 28oC timp de 14 zile. Variantele tulpinii au fost păstrate o perioadă îndelungată (2 ani) pe mediul malţ-agar ce conţine 3 (varianta 3), 5 (varianta

5) şi 8 (varianta 8) mM H2O2. Reînsemânţarea variantelor s-a efectuat peste fi ecare 3 luni pe acelaşi mediu malţ-agar suplimentat cu dozele menţionate de H2O2.

Cultivarea submersă s-a realizat pe mediul cu compoziţia (%): KNO3 – 0,74; glucoză – 4,0; NaH2PO4 – 0,25; K2HPO4 – 0,25; MgSO4x7H2O – 0,005; FeSO4x7H2O – 0,005 şi extract de drojdii – 18,5 ml; microelemente – 1,0 ml, pH – 6,6. Soluţia de microelemente conţine mg/l: MnSO4 x 4H2O – 1,0; NH4Mo7O4 x 4H2O – 1,0; CuSO4 x

5H2O – 0,1; ZnSO4x 7H2O – 2,0; CoCl2 – 2,0; CaCl2 – 2,0. [18]. Tulpina a fost cultivată în baloane Erlenmayer de 250 ml cu 50 ml mediu nutritiv, timp de 6 zile la temperatura de 28oC, pe agitator cu 180 r.p.m. Peroxidul de hidrogen a fost introdus în mediul nutritiv la diferite faze de dezvoltare a tulpinii: în timpul inoculării, la faza exponenţială

şi la faza staţionară. Au fost testate următoarele concentraţii de H2O2: 3 mM, 5 mM şi 8 mM [24, 31]. Ca inocul a servit suspenzia apoasă de spori cu concentraţia de 5 x 106 provenită din cultivarea statică a tulpinii, în condiţii aerobe, la temperatura de 28 - 30oC în tuburi de sticlă pe mediul malţ-agar înclinat, timp de 14 zile. Activitatea catalazei a fost determinată după metoda titrimetrică. Drept unitate de activitate enzimatică s-a considerat acea cantitate de enzimă care descompune 1µmol o H2O2 (0,034µg) timp de 1 minut la temperatura de 28 C [30]. Cantitatea de biomasă a fost determinată prin metoda gravimetrică, fi ind anterior separată din lichidul cultural prin fi ltrare şi uscare la temperatura de 105oC[26]. Datele obţinute au fost analizate prin metoda calculului statistic utilizând programul Microsoft Offi ce Excel. Rezultate şi discuţii În prezent tot mai multe cercetări confi rmă, că sinteza antioxidanţilor este foarte afectată de condiţiile stresogene. Activitatea enzimelor antioxidante se poate modifi ca diferit: în unele cazuri are loc creşterea activităţii enzimelor în altele diminuarea ei, ceea ce depinde de intensitatea şi durata acţiunii factorului stresogen, de receptivitatea organismului, precum şi de etapa de dezvoltare individuală [11, 19 - 24, 31]. Cercetările efectuate cu variantele 3, 5 şi 8 a tulpinii P. funiculosum CNMN FD 11, au demonstrat că, stresul oxidativ de lungă durată acţionează negativ asupra activitatăţii catalazei, cu excepţia variantei 8 care a înregistrat o majorare nesemnifi cativă de 13-15% faţă de martor, şi pozitiv asupra randamentului biomasei [Fig.1, Fig. 2]. Rezultatele obţinute indică, că atât activitatea enzimatică a catalazei cât şi productivitatea miceliului la toate variantele testate după 2 ani este în creştere faţă de cele obţinute

153 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia după 1,5 ani. O legitate inversă se observă la randamentul biomasei, valoarea căreia după 1,5 ani variază de la 152,6 până la 200,8 %, iar după 2 ani de la 103,1 până la 186,5 % faţă de martor.

Figura 1. Infl uenţa H2O2 asupra creşterii şi activităţii catalazei micromicetei Penicillium funiculosum CNMN FD 11 după 1,5 ani (% faţă de martor)

Figura 2. Infl uenţa H2O2 asupra creşterii şi activităţii catalazei micromicetei Penicillium funiculosum CNMN FD 11 după 2 ani.

Maximul biosintezei catalazei şi al productivităţii tulpinii a fost înregistrat la varianta 8 şi constituie 115,4 % şi respectiv 105,5 % faţă de martor, iar al randamentului biomasei la varianta 5, atât după 1,5 ani cât şi după 2 ani. De asemenea, putem constata că productivitatea miceliului tuturor variantelor tulpinii P.funiculosum CNMN FD 11 se măreşte după 2 ani faţă de 1,5 ani cu 20 - 40%. Aceasta demonstrează că are loc adaptarea tulpinii la stresul oxidativ. Introducerea peroxidului de hidrogen în mediul nutritiv la cultivarea tulpinii P.funiculosum CNMN FD 11 în timpul inoculării a manifestat o accelerare atât a procesului de biosinteză a catalazei cât şi a acumulării biomasei, însoţită de o diminuare a productivităţii tulpinii cu 10-20% faţă de martor. Maxima biosintezei catalazei şi randamentul biomasei a fost înregistrată la concentaţia H2O2 în mediul nutritiv de 5 mM şi constitue 138,1 % şi respectiv 175,6 % faţă de martor, iar a productivităţii tulpinii la concentraţia H2O2 de 3 mM (Fig.3). Aceasta demonstrează că provocarea stresului oxidativ la etapa iniţială de creştere nu induce mari scimbări în dezvoltarea culturii, deoarece la această etapă are loc adaptarea ei la condiţiile noi de dezvoltare.

154 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia

Figura 3. Creşterea şi activitatea catalazei la P.funiculosum CNMN FD 11 cultivat

submers cu introducerea H2O2 în mediul nutritiv în timpul inoculării.

Legenda: 1. P.funiculosum + 8mM H2O2 ; 2.P.funiculosum + 5mM H2O2 ; 3. P.funiculosum

+ 3mM H2O2 ; 4. P.funiculosum-martor.

Introducerea peroxidului de hidrogen în mediul de cultivare la faza exponenţială de dezvoltare a tulpinii Penicillium funiculosum CNMN FD 11 în concentraţii mici de 3-5 mM H2O2 diminuează biosinteza catalazei respectiv cu 5 – 15 % şi stimulează randamentul biomasei cu 15 - 18,5 %, demonstrând astfel o scădere a productivităţii culturii cu 16-28% faţă de martor (Fig.4).

Figura 4. Creşterea şi activitatea catalazei la P.funiculosum CNMN FD 11 cultivat

submers cu introducerea H2O2 în mediul nutritiv în faza exponenţială.

Legenda: 1. P.funiculosum + 8mM H2O2 ; 2.P.funiculosum + 5mM H2O2 ; 3. P.funiculosum

+ 3mM H2O2 ; 4. P.funiculosum-martor.

Mărirea în continuare a concentraţiei peroxidului de hidrogen în mediul de nutriţie pînă la 8 mM duce la majorări semnifi cative faţă de martor a biosintezei catalazei cu 28,8% şi a productivităţii miceliului tulpinii cu 15,0 %. Rezultatele obţinute sunt în concordanţă cu datele din literarură, care confi rmă faptul, că la faza exponenţială de creştere a culturii de microorganisme se intensifi că procesele de asimilare a substanţelor nutritive şi viteza de multiplicare şi dezvoltare este maximală şi stabilă, iar provocarea stresului oxidativ la această fază stopează aceste procese [23, 31]. Analizând valorile productivităţii miceliului micromicetei Penicillium funiculosum CNMN FD 11 la cultivarea submersă expuse la diferite doze de peroxid de hidrogen, la

155 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia faza staţionară de dezvoltare, s-a observat că productivitatea miceliului este superioară martorului în toate variantele experimentale (Fig 5). Indiferent de concentraţia peroxidului de hidrogen introdusă în mediul de cultivare s-a înregistrat o creştere atât a activităţii catalazei (14-33%) cât şi a randamentului biomasei (9 - 27,7 %).

Figura 5. Acţiunea H2O2 asupra tulpinii Penicillium funiculosum CNMN FD 11 la cultivarea submersă, introdus în mediul nutriv la faza staţionară de dezvoltare.

Legenda: 1. P.funiculosum-martor; 2.P.funiculosum + 3mM H2O2 ; 3.P.funiculosum +

5mM H2O2 ; 4. P.funiculosum + 8mM H2O2 . Este cunoscut că, în faza staţionară de dezvoltate a culturii are loc încetinirea creşterii celulelor şi reducerea concomitentă a cantităţii miceliului, iar acţiunea factorului stresogen (peroxidul de hidrogen) asupra acestor procese şi asupra biosintezei enzimatice este minimă [17, 22 - 24]. Rezultatele obţinute în experienţele date, de asemenea au demonstrat o diminuare a randamentului biomasei şi creştere a actiivităţii catalazei la tulpina Penicillium funiculosum CNMN FD 11 expusă la stresul oxidativ în faza staţionară de dezvoltare. Concluzii 1. S-a demonstrat că stresul oxidativ de lungă durată acţionează negativ atât asupra productivităţii cât şi asupra activităţii catalazei la cultivarea submersă a tulpinii Penicillium funiculosum CNMN FD 11. 2. Activitatea enzimatică a catalazei şi productivitatea miceliului la cele 3 variantele a tulpinii Penicillium funiculosum CNMN FD 11 după 2 ani este în creştere faţă de valorile acestor indici obţinute după 1,5 ani, ce demonstrează adaptarea la stresul oxidativ. 3. Expunerea culturii Penicillium funiculosum CNMN FD 11 cultivată submers la acţiunea peroxidului de hidrogen la inoculare sau pe parcursul etapei exponenţiale de dezvoltare duce la diminuarea productivităţii culturii, iar pe parcursul etapei staţionare - la stimularea ei.

Literatura

1. Assis, M.L.B., Demattos, G. C, P., Caceres, M.R Dantas, F. G. S., Asad, L. M. B.

O., Asad, N. R., Bezerrar, J. A. C, Caldeira-de-araujo, A. Adaptive response to H2O2 protects against SnCl2 damage, the OxyR system involvement. // Biochimie, 2002, V. 84, p. 291-294. 2. Brezeanu Aurelia. Stresul oxidativ indus de factorii de mediu, element perturbator major al proceselor de dezvoltare la plante. // Institutul de Biologie Bucureşti. Cursul Postuniversitar de studii avansate “Realizari si perspective in Biologie”, 2008, 20 p. 3. Brioukhanov, A. L, Netrusor, A. I. Catalase and superoxide dismutase, distribution,

156 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia properties and physiological role in cells of strict anaerobes. // Biochemistry. Moscow, 2004, V. 69, p. 949 – 962. 4. Dolla A., Fournier M., Dermoun Z. Oxygen defense in sulfate –reducting bacteria. // J. Biotehnology, 2006, V. 126, № 1, p. 87-100. 5. Fang F. Thermo-alkali-stable catalase from Thermoascus aurantiacus and its potential use in textile bleaching process. // Sheng Wu Gong Cheng Xue Bao, 2004, V.3, p. 423-428. 6. Gromada A. et.al. Optimization of catalase biosintesis in submerged cultures of Aspergillus niger mutant. // J.Basic Microbiol, 1997, V. 37, №. 2, p. 85-91. 7. Gunasekaran U., Yang R., Gunasekaran M. Regulation of superoxide dismutase synthesis in Candida albicans. // Mycopatologia, 1998, V. 141, № 2, p. 59-65. 8. Hua-Wei, H., Yu-Jie, C., Xiang-Ru, L., Si-Liong, A., Da-Bing, Z. Optimization of catalase production and purifi cation and characterization of a novel cold-adapted Cat-2 from mesophilic bacterium Serratia marcescens SYBC - 01. // Annals of Microbiology, 2010, V.60, p. 701- 708. 9. Izawa, S., Inoue, Y. and Kimura, A. Importance of catalase in the adaptive response to hydrogen peroxide, analysis of acatalasaemic Saccharomyces cerevisiae. // J. Biochemistry, 1996, V. 320, p. 61- 67. 10. Katsuwon I., Anderson Aj. Response of plant-colonising Pseudomonas to hydrogen peroxide. // Appl. Environ Microbiology, 1989, V. 55, № 11, p. 2985-2989. 11. Kimiyasu, I., Inoue, N., Takatamsu, Y., Kamada K., Wakao, N. Production of catalase by fungi growing at low pH and high temperature. // Bioscience and Bioengineering, 2006, V. 101, №1, p. 73-76. 12. Kunert J. Effect of Peroxynitrite on dormant spores and germlings of Aspergillus fumigatus in vitro. // Folia Microbiologica, 2000, V. 45, № 4, p.325-329. 13. Leiter E., Emri T., Gyémánt G., Nagy I., Pócsi I., Winkelmann G., Pócsi I. Penicillin V production by Penicillium chrysogenum in the presence of Fe3+ and in low-iron culture medium. // Folia Microbiologica, 2001, V. 46, № 2, p.127-132. 14. Mutoh N., Nakagawa C.W., Jamada K. Importance of catalase in adaptive response and resistance to hydrogen peroxide in Haloferax IRU1. // J. Microbiology, 1999, V. 45, №2, р. 125-129. 15. Petrova V. Y., Rasheva T.V., Kujumdzieva A.V. Catalase enzyme in mitochondria of Saccharomyces cerevisiae. http: // www.ejbiotechnology. info/content/vol5/ issue1 16. Popovici I., Rezuş E., Mancaş G. Antioxidant enzyme levels in reactive arthritis reumatoid polyarthritis. // The jurnal of preventive medicine, 200, T.9, № 2, p. 38-42. 17. Sigler K., Chaloupka J., Brozmanová J., Stadler N., Höfer M. Oxidative stress in microorganisms-I. Microbialvs. higher cells-Damage and defenses in relation to cell aging and death. // Microbiology, 1999, V. 44, № 62, p. 587-624. 18. Сырбу Т.Ф., Туртэ К.И., Михайлова Р.В., Мороз И.В., Лобанок А.Г., Бурцева С.А., Степанов В.С., Горинчой В.В., Мелник С.В. Влияние салицилатных и фуроатных комплексных соединений железа на образование каталазы грибами рода Penicillium. Весцi Hацыянальнай Акадэмii Навук Беларусi. Серыя бiялагiчных навук, 2011, № 3, c. 57-61. 19. Ştefîrţă A., Aluchi N., Melenciuc M., Buceaceia S. Antrenarea enzimelor peroxidazice în protecţia antioxidativă a plantelor în condilii de secetă. // Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii, 2011, №1 (313), p. 51-61. 20. Zhang W., Culley D., Hogan M., Vitiritti I., Brockman F. Oxidative stress and heat- shock responses in Desulfovibrio vulgaris by genome-wide transcriptomic analysis. // Ant, van Leeuwen, 2006, T. 90, p. 41-55. 21. Брюханов А.Л. и др. Каталаза и супероксиддисмутаза в клетках строго анаэробных микроорганизмов. // Микробиология, 2002, Т. 71, № 3, с. 330 – 335.

157 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia 22. Брюханова Е.Н. Адаптация дрожжей у Y.lipolitica к стрессовым воздействиям. Диссертация кандидата биологических наук, Пущино, 2007, 96с. 23. Гесслер Н.Н., Соколов А.В., Быховский В.Я., Белозерская Т.А. Активность супероксиддисмутазы и каталазы у каротиноидсинтезирующих грибов Blakeslea trispora и Neurospora crassa в условиях окислительног стресса. // Прикладная биохимия и микробиология, 2003, Т. 39, №1, с. 31-36. 24. Еремин А.Н., Метелица Д.И. Мороз И.В., Павловская Ж.И., Михайлова Р.В. Кинетическая характеристика внеклеточных каталаз Penicillium piceum F-648 и вариантов гриба, адаптированных к пероксиду водорода. // Прикладная биохимия и микробиология, 2002, T. 38, № 4, с.374-380. 25. Кения М.В., Лукаш Е.П., Гуськов Е.П. Роль низкомолекулярных фитиоксидантов при окислительном стресcе. // Успехи современной биологии, 1993, T.113, B.4, c. 456- 470. 26. Кураков А.В., Куплецкая М.Б., Скрынникова Е.В., Сомова Н.Г. Поиск микромицетов – продуцентов внеклеточной каталазы и изучение условий ее синтеза. // Прикладная биохимия и микробиология, 2001, T. 37, № 1, с. 67-72. 27. Курбанов А.И. Антиоксидантные ферменты микроорганизмов: патогенетическая значимость и перспективы использования в медицине. Инфекционные болезни. // Международный медицинский журнал, 2008, № 2, с. 105-109. 28. Максименко А.В. Модифицированные препараты супероксиддисмутазы и каталазы для защиты сердечно-сосудистой системы и легких. // Успехи современной биологии, 1993, T.113, B.3, c. 351-365. 29. Мельников Б.Н. Роль текстильных вспомогательных веществ. Прогресс текстильной химии и технологии. // Рос. хим. журнал. 2002. Т. 46, №1, с. 9-19. 30. Методы экспериментальной микологии. Справочник. Отв. Ред. Билай В.И. Киев. Изд. «Наукова думка», 1982, с.176 - 179. 31. Павловская Ж.И., Михайлова Р.В., Мороз И.В., Ерёмин А.Н. Устойчивость Penicillium piceum F-648 к действию пероксида водорода в условиях кратковременного и длительного стресса. // Прикладная биохимия и микробиология, 2003, Т. 39, №1, с. 31-36.

MONITORIZAREA ACTIVITĂŢII COMPLEXELOR ANTIOXIDANTE DIN PORPHYRIDIUM CRUENTUM PRIN APLICAREA UNOR METODE NESPECIFICE Sadovnic Daniela

Institutul de Microbiologie şi Biotehnologie al Academiei de Ştiințe a Moldova Rezumat

A fost apreciată posibilitatea de aplicare a metodelor nespecifi ce de determinare a activităţii antioxidante în calitate de metode informative care permit monitorizarea evoluţiei statutului antioxidant la porphyridium pe durata cultivării. A fost stabilit că metodele nespecifi ce de determinare a activităţii antioxidante în baza principiului de reducere a radicalilor non-biologici ABTS şi DPPH sunt informative şi pot fi aplicate în calitate de teste de determinare a statutului antioxidant la porfi ridium pe durata cultivării. Testul Folin-Ciocalteu poate fi aplicat în calitate de metoda de determinare a activităţii antioxidante, determinată de componentele fenolice ale biomasei de porfi ridium.

158 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia Cuvinte cheie: Porphyridium cruentum - activitate antioxidantă - radicali non-biologici - metode nespecifi ce. Depus la redacţie 5 martie 2012 ------Adresa pentru corespondenţă: Sadovnic Daniela, Institutul de Microbiologie şi Biotehnologie al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, Laboratorul Ficobiotehnologie, str. Academiei 1, MD-2028 Chişinău, Republica Moldova, e-mail: danusea2005@yahoo. com; tel. +373(22)72 53 06 Introducere

Obţinerea antioxidanţilor naturali din organismele acvatice este o problemă ştiinfi fi că actuală cu aspecte practice bine conturate [10, 13]. În această ordine de idei, microalgele şi cianobacteriile sunt obiecte de perspectivă, datorită faptului, că biomasa lor conţine numeroase structuri cu activitate antioxidantă pronunţată cum sunt fi cobiliproteinele, prezente în calitate de pigmenţi fotosintetici auxiliari, carotenoizii şi clorofi la a, enzimele antioxidante, polizaharidele funcţionale, acizii graşi polienici, tocoferolii. Toate aceste componente sunt capabile să formeze complexe antioxidante efi ciente [8, 14, 16]. Raportul cantitativ al acestor substanţe biologic active determină caracterul acţiunii biomasei sau a preparatelor complexe, obţinute în baza acestei biomase, contra speciilor reactive de oxigen [1, 2]. Elaborarea metodelor efi ciente de extragere a componentelor cu acţiune antioxidantă din biomasa microalgală de asemenea prezintă un domeniu de interes teoretic şi practic. Este important, ca aceste metode să asigure inofensivitatea biologică a preparatelor obţinute, de aceea este preferabilă aplicarea procedeelor de extragere ecologice, cu utilizarea solvenţilor netoxici [4, 7]. Pornind de la faptul, că proprietăţile polare ale componentelor menţionate diferă în limite largi, este efi cientă şi rentabilă utilizarea extragerii etanolice, care oferă posibilitatea obţinerii extractelor active, dar şi de evidenţiere a naturii chimice a fracţiilor obţinute. La momentul actual sunt deja informaţii despre utilizarea practică a preparatelor din microalge. Astfel, antioxidanţii obţinuţi din biomasa algei Porphyridium cruentum au fost testaţi în calitate de componente antioxidante în procesarea alimentelor. Aprecierea activităţii antioxidante a extractelor etanolice din biomasa de Porphyridium cruentum prin aplicarea modelului β-caroten-linoleat a demonstrat superioritatea lor faţă de antioxidanţii sintetici BHA (hidroxianizol butilat) şi BHT (hidroxitoluen butilat) [13]. Raportul cantitativ al componentelor cu acţiune antioxidantă, precum şi intensitatea sintezei lor în biomasă se modifi că esenţial pe parcursul ciclului de dezvoltare a culturii. Din punct de vedere biotehnologic este foarte important de a stabili în ce condiţii şi la ce etapă de dezvoltare putem obţine un complex antioxidant efi cient. O asemenea cercetare impune selectarea unor metode adecvate, informative, dar în acelaşi timp, necostisitoare şi simple în realizare, care ar asigura procesul laborios de selectare a variantelor optime de cultivare a microalgelor, extragere a componentelor antioxidante şi de păstrare a lor. Aplicarea unui complex de metode de determinare a activităţii antioxidante a componentelor biomasei algale facilitează validarea rezultatelor obţinute şi crearea unei imagini corecte asupra statutului antioxidant algal şi evoluţiei lui. Scopul cercetărilor, rezultatele cărora sunt expuse în acest articol, constă în aprecierea posibilităţii de aplicare a metodelor de determinare a activităţii antioxidante

159 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia nespecifi ce (simple şi accesibile), în calitate de metode informative care permit monitorizarea evoluţiei statutului antioxidant al algei roşii Porphyridium cruentum pe durata ciclului vital. Materiale şi metode Obiect al cercetărilor a servit tulpina microalgei Porphyridium cruentum CNMN- AR-01, din Colecţia Naţională de Microrganisme Nepatogene şi Colecţia laboratorului Ficobiotehnologie al Institutului de Microbiologie şi Biotehnologie al AŞM. Tulpina s-a cultivat pe mediul mineral VP-2[5]. Obţinerea extractelor etanolice. În vederea monitorizării statutului antioxidativ al complexelor de antixodanţi ai porfi ridiumului, la diverse etape ale ciclului de dezvoltare, au fost prelevate probe de cultură, care s-au separat de mediul de cultivare prin fi ltrare. Apoi, la probele de biomasă nativă obţinută şi standardizată la concentraţia de 10mg/ml s-a adăugat alcool etilic de 40, 55, 65, 70 şi 96% (în raportul de 1:1), acestea fi ind supuse agitării timp de 120 min la temperatura camerei şi fi ltrate. Pentru evaluarea capacităţii antioxidante a complexelor de antioxidanţi obţinute din porfi ridium s-au utilizat următoarle metode: Metoda reducerii reagentului fosfomolibdenic. Metoda dată se utilizează pentru compararea activităţii antioxidante a complexelor de antioxidanţi naturali liposolubili şi hidrosolubili, obţinuţi prin extragerea lor în diferiţi solvenţi [11]. Activitatea antioxidantă a probei se determină indirect, spectrofotometric, în baza reacţiei de oxido-reducere cu reducerea Mo(VI) în Mo(V) cu formarea complexului de culoare verde fosfat/Mo(V) şi are la bază transferul de electroni produs în mediul acid. Utilitatea metodei constă în posibilitatea testării antioxidanţilor solubilizaţi în solvenţi foarte variaţi, cu grad diferit de polaritate. Reagentul fosfomolibdenic se prepară reieşind din următoarea compoziţie: 0,6 M acid sulfuric, 28 mM fosfat de sodiu şi 4 mM molibdat de amoniu. Activitatea antioxidantă se exprimă în mg echivalent acid ascorbic/ g biomasă. Evaluarea capacităţii antioxidante prin metoda reducerii reagentului Folin- Ciocalteu [15]. Metoda are la bază transferul de electroni în mediul alcalin cu reducerea complexului acid fosfomolibdenic/fosfovolframic cu formarea cromogenului care se determină spectrofotorimetric, iar activitatea antioxidantă se exprimă în mg echivalent acid galic/ g biomasă. Determinarea capacităţii antiradicalice cu utilizarea radicalului DPPH˙. Radicalul DPPH˙ (1,1 difenil-2-picril hidrazil de culoare violetă), utilizat în calitate de substrat, este redus prin adiţionare de atomi de hidrogen cu obţinerea de 1,1 difenil-2-picril hidrazină de culoare galbenă [3, 9]. Concentraţia radicalului DPPH˙ în soluţia de lucru, precum şi durata reacţiei sunt individuale şi se determină pentru fi ecare caz în parte în dependenţă de natura substanţei antioxidante şi a solventului utilizat. Reducerea valorilor extincţiei (% Inhibiţie) a soluţiei de DPPH se calculează conform ecuaţiei:

% Inhibiţie =(AbsDPPH- AbsPROBA)/AbsDPPH * 100. Determinarea capacităţii antiradicalice cu utilizarea radicalului cation ABTS˙+. Metoda de testare a capacităţii antiradicalice cu aplicarea ABTS (2,2 azinobis 3-etilbenzotiazolină-6- acid sulfonic) [12] este cunoscută şi utilizată pe larg pentru stabilirea activităţii antioxidante a substanţelor indiferent de natura lor. În baza metodei date se determină activitatea antioxidantă atât a substanţelor pure, cât şi a

160 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia complexelor antioxidante. Radicalul ABTS˙+ este generat prin oxidarea ABTS (2,2 azinobis 3-etilbenzotiazolină-6- acid sulfonic) cu persulfat de potasiu şi este redus prin adiţionare de atomi de hidrogen. Formula de calcul este identică cu cea pentru testul DPPH. Rezultate şi discuţii La etapa iniţială a cercetărilor au fost efectuate 5 extracţii etanolice (care se deosebesc prin concentraţia etanolului în soluţia extractantă) din biomasa de Porphyridium cruentum CNM-AR-01, colectată la etapa creşterii exponenţiale a culturii. Prin aplicarea testului de reducere a reagentului fosfomolibdenic şi a testului de reducere a reagentului Folin-Ciocalteu a fost stabilită activitatea antioxidantă a acestor extracte. Rezultatele obţinute pot fi urmărite în fi gura 1.

Activitatea antioxidantă (testul de reducere Activitatea antioxidantă (testul de reducere a reagentului fosfomolibdenic) a extractelor a reagentului Folin-Ciocalteu) a extractelor etanolice din Porphyridium cruentum etanolice din Porphyridium cruentum

Figura 1. Activitatea antioxidantă a extractelor etanolice de divesre concentraţii din biomasa de Porphyridium cruentum, colectată la etapa creşterii exponenţiale a culturii. Estimarea coefi cientului de corelaţie între concentraţia etanolului în soluţia extractantă şi activitatea antioxidantă în extract, care în cazul testului de reducere a reagentului Folin-Ciocalteu este de 0,7354, ne permite să invocăm o dependenţă apropiată de cea liniară direct proporţională. Testul de reducere a reagentului fosfomolibdenic nu a permis evidenţierea unei relaţii de tip concentraţie etanol: activitate antioxidantă, dar pentru ambele teste utilizate s-a înregistrat o activitate stabilă înaltă a extractelor de 55% şi 70% etanol, care în cazul testului reducerii reagentului fosfomolibdenic înregistrează valori maxime, iar a celui de reducere a reagentului Folin-Ciocalteu – valori medii. Un rezultat similar a fost înregistrat şi în cazul testelor nespecifi ce de stabilire a acţiunii antiradicalice, unde extractele etanolice de 55 şi 70% au manifestat o capacitate înaltă de reducere a radicalilor DPPH şi ABTS (fi g. 2). Aplicarea a două tipuri de metode de stabilire a activităţii antioxidante a extractelor etanolice din biomasa de Porphyridium a demonstrat, că extractele etanolice de 55 şi 70% manifestă în acelaşi timp şi activitate antiradicalică nespecifi că şi activitate antioxidantă înaltă, ceea ce ne-a determinat să lucrăm cu acest tip de extracte în studiul ulterior al evoluţiei activităţii antioxidante a biomasei de Porphyridium cruentum pe durata ciclului vital.

161 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia

Capacitatea de reducere a radicalului DPPH Capacitatea de reducere a radicalului ABTS a extractelor etanolice din Porphyridium a extractelor etanolice din Porphyridium cruentum cruentum Figura 2. Activitatea antiradicalică nespecifi că a extractelor etanolice din biomasa de Porphyridium cruentum, colectată la etapa creşterii exponenţiale. Ciclul vital al culturii de Porphyridium cruentum de la inoculare până la intrarea ei în etapa de declin durează 14 zile. În continuare, zilnic a fost colectată biomasa de porfi ridium şi efectuate extracţiile etanolice de 55 şi 70% şi determinată activitatea antioxidantă a extractelor obţinute prin cele patru metode expuse mai sus. Testul de reducere a radicalului DPPH (fi g. 3) a evidenţiat fl uctuaţii ale activităţii antioxidante în ambele tipuri de extracte. Caracterul acestor fl uctuaţii în linii generale este foarte asemănător, înregistrând o creştere a valorilor de activitate până la a cincea zi de cultivare (mijlocul fazei de creştere exponenţială a culturii), după care urmează o scădere a activităţii antiradicalice timp de cinci zile, până la ieşirea culturii pe platou (faza staţionară). Valorile activităţii antiradicalice a extractelor din biomasa de porfi ridium la etapa staţionară sunt comparabile cu cele, care au fost înregistrate în extractele din biomasa de porfi ridium la etapa de iniţiere a creşterii. Următoarele zile, când în cultură încep procesele de stagnare şi moarte a celulelor, activitatea antiradicalică a extractelor este stabil joasă (aproximativ 8% inhibiţie DPPH).

Figura 3. Testul reducerii radicalului DPPH a extractelor etanolice de 55% şi 70% din biomasa de Porphyridium, obţinute pe parcursul perioadei de cultivare (14 zile). Aplicarea testului de reducere a radicalului ABTS este considerat unul dintre cele mai informative în stabilirea proprietăţilor antioxidante, fi ind în acelaşi timp şi

162 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia unul dintre cele mai sensibile teste de reducere a radicalilor la modifi carea calitativă şi cantitativă a complexelor testate. Procesul de inhibiţie a ABTS, de asemenea, a manifestat o fl uctuaţie valorică în dependenţă de perioada de colectare a biomasei, iar polaritatea acestor fl uctuaţii pentru ambele tipuri de extracte este identică (fi g. 4). În cea de a doua zi de cultivare a fost înregistrată o scădere simţitoare a activităţii antiradicalice pentru ambele tipuri de extracte (cu peste 20%) faţă de activitatea înregistrată în prima zi de cultivare, iar apoi, în ziua a treia - o creştere la fel de spectaculoasă a acestei activităţi. Aceste variaţii se produc pe parcursul perioadei de iniţiere a creşterii culturii, în care cultura se adaptează la noile condiţii şi este deosebit de vulnerabilă la acţiunea factorilor de mediu. Biomasa colectată pe parcursul fazei de creştere exponenţială (timp de şase zile) a culturii de porfi ridium, începând cu a patra zi, se caracterizează prin stabilitatea activităţii antiradicalice a extractelor etanolice de 55 şi 70%. Creşterea activităţii antioxidante, înregistrată în cea de-a 13-a zi de creştere a culturii este rezultatul deteriorării componentelor celulare şi a activităţii microfl orei concomitente, pornind de la faptul, că toate cercetările s-au realizat cu aplicarea culturii non-axenice microalgale.

Figura 4. Testul reducerii radicalului ABTS a extractelor etanolice de 55% şi 70% din biomasa de Porphyridium, obţinute pe parcursul perioadei de cultivare (14 zile). Rezultatele prezentate mai sus au fost obţinute prin aplicarea a două teste de reducere a radicalilor non-biologici, care la prima vedere ar sugera ideea unor rezultate foarte diferite. Această concluzie pare a fi susţinută de valorile minime ale coefi cientului de corelare între rezultatele acestor două teste, care are valoarea de 0,016-0,3513 (fi g. 5). Rezultatele obţinute pentru ambele metode refl ectă fl uctuaţii evidente la începutul ciclului vital, când are loc adaptarea culturii la noile condiţii şi un nivel relativ stabil al activităţii pe parcursul întregii perioade de creştere exponenţială. Afi rmaţia enunţată poate fi confi rmată prin calcularea raportului între valorile de inhibiţie, obţinute prin aceste metode (fi g. 6). Pentru ambele tipuri de extracte raportul dat este practic identic cu aceleaşi tendinţe de variere în dependenţă de perioada ciclului de dezvoltare a culturii. Perioada creşterii exponenţiale a culturii, care este considerată din punct de vedere tehnologic, dar şi din punct de vedere al manifestărilor tipice ale culturii, cea mai convenabilă, se caracterizează prin constanţa raportului valorilor

163 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia determinate prin ambele metode, care confi rmă activitatea înaltă a extractelor obţinute. Decalajul înregistrat pentru ziua a 13-a (etapa de declin a culturii) se explică prin aceleaşi mecanisme de deteriorare a componentelor celulare şi activitate a microfl orei concomitente.

Activitatea antiradicalică (test DPPH, ABTS) a Corelarea dintre valorile testelor DPPH extractului etanolic de 55% din Porphyridium şi ABTS, pentru extractul etanolic de cruentum 55% Porphyridium cruentum

Activitatea antiradicalică (test DPPH, ABTS) a Corelarea dintre valorile testelor DPPH şi extractului etanolic de 70% din Porphyridium ABTS, pentru extractul etanolic de 70% cruentum din Porphyridium cruentum

Figura 5. Corelarea dintre valorile testelor DPPH şi ABTS, pentru extractele etanolice de 55% şi 70% din biomasa de Porphyridium cruentum.

Testul de reducere a reagentului Folin-Ciocalteu este aplicat în calitate de metodă de stabilire a cantităţii compuşilor fenolici în preparatele complexe cu activitate antioxidantă. Aplicarea lui pentru cele două tipuri de extracte, obţinute din biomasa de Porphyridium cruentum a evidenţiat o stabilitate relativă a activităţii extractului etanolic de 55% la fi nele etapei de creştere exponenţială (ziua a 8 -10-a) şi o creştere a activităţii extractului de 70% etanol în aceiaşi perioadă de cultivare (fi g. 7). Rezultatele testului de reducere a reagentului Folin –Ciocalteu pot exprima cantitatea de fenoli în extract, dar pot fi şi o exprimare cantitativă a activităţii antioxidante a extractului [6]. Pentru a stabili, ce refl ectă în realitate rezultatul acestui test în cazul

164 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia nostru concret (adică pentru a valida rezultatele), s-a efectuat calculul coefi cientul de corelare dintre rezultatele lui şi rezultatele testului de reducere a radicalului ABTS (fi g. 8B, 9B). În cazul extractului etanolic de 55% valoarea coefi cientului de corelare este de R2 = 0,3929, iar a celui de 70% - de 0,1394. Lipsa unei corelaţii veridice indică asupra faptului, că în cazul dat, rezultatul testului este determinat mai mult de conţinutul de fenoli în extracte.

Figura 6. Raportul valorilor testelor ABTS/DPPH pentru extractele etanolice de 55% şi 70% din biomasa de Porphyridium cruentum.

Figura 7. Conţinutul fenolilor, mg acid galic echivalent /g biomasă, în extractele etanolice din biomasa de Porphyridium cruentum.

Acelaşi tip de analiză a fost aplicat şi pentru calcularea coefi cientului de corelare dintre valorile testului antioxidant de reducere a reagentului Folin-Ciocalteu şi valorile testului antiradicalic de reducere a DPPH. Valorile acesui coefi cient sunt de 0,3397 pentru extractul etanolic de 55% şi de 0,109 pentru extractul etanolic de 70% (fi g.8A şi 9A). Valorile coefi cienţilor de corelare în cazul ambelor perechi de metode comparate pot fi egalate prin aproximaţie. Prin urmare, chiar dacă valorile inhibiţiei obţinute, prin aplicarea testului de reducere a radicalului DPPH, sunt mai mici faţă de valorile obţinute la aplicarea testului ABTS (fi g. 5), ambele metode pot fi utilizate în ansamblu sau separat, în calitate de

165 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia teste antioxidante sau antiradicalice în determinarea statutului antioxidant al biomasei algale.

A B Figura 8. Corelarea dintre conţinutul fenolilor (testul Folin-Ciocalteu) şi capacitatea antiradicalica DPPH A) şi ABTS B) a extractului etanolic de 55% din Porphyridium cruentum (valori convenţionale).

A B Figura 9. Corelarea dintre conţinutul fenolilor (testul Folin-Ciocalteu) şi capacitatea antiradicalica DPPH A) şi ABTS B) a extractului etanolic de 70% din Porphyridium cruentum. Concluzii 1. Pentru determinarea statutului antioxidant al biomasei de Porphyridium cruentum sunt indicate extractele etanolice de 55 şi 70 %, care manifestă o stabilitate a indicilor monitorizaţi pe parcursul etapei de creştere exponenţială a culturii. 2. Metodele nespecifi ce de determinare a activităţii antioxidante în baza principiului de reducere a radicalilor non-biologici ABTS şi DPPH sunt informative şi pot fi aplicate în calitate de teste de determinare a statutului antioxidant al microalgei Porphyridium cruentum pe durata ciclului de dezvoltare. 3. Testul Folin-Ciocalteu poate fi aplicat în calitate de metodă de determinare a activităţii antioxidante, determinată de componentele fenolice ale biomasei de Porphyridium cruentum.

166 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Microbiologia şi Biotehnologia Bibliografi e: 1. Arnao Marino B., Cano A., Acosta M. The hydrophilic and lipophylic contribution to total antioxidant activity. // Food Chemistry, 2001, v. 73, p. 239-244. 2. Błau_A.,Pilaszek T., Grzelak A., Dragan A., Bartosz G. Interaction between antioxidants in assays of total antioxidant capacity. // Food and Chemical Toxicology, 2008, v. 46, p. 2365– 2368. 3. Brand-Williams, W., Cuvelier, M. E., & Berset, C. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. // Lebensittel Wissenchaft und Technologie, 1995, v. 28, p. 25– 30. 4. Cepoi L., Rudi L., Miscu V., Cojocari A., Chiriac T., Sadovnic D. Antioxidative activity of ethanol extracts from Spirulina platensis and Nostoc linckia measured by various method. // Analele Universităţii din Oradea, 2009, V XVI/2, p. 43-48. 5. Cepoi L. Particularităţile fi ziologo-biochimice de cultivare a algei roşii Porphyridium cruentum CNM-AR-01 – sursă de substanţe bioactive. // Autoref. Tezei de doctor în ştiinţe biologice, 1995, 21p. 6. Ciz M., Cizova H., Denev P., Kratchanova M., Slavov A., Lojek A. Different method for control and comparison of the antioxidant properties of vegetables. // Food Control, 2010, v. 21, p. 518-523. 7. Galanakis C., Tornberg E., Gekas V. Recovery and preservation of phenols from olive waste in ethanolic extracts. // J. Chem Technol Biotechnol, 2010, v. 85, p. 1148-1155. 8. Lanfer-Marquez U., Barros R., Sinnecker P. Antioxidant activity of chlorophylls and their derivatives. // Food Research International, 2005, v. 38, p. 885–891. 9. Molyneux P. The use of the stable free radical diphenylpicrylhydrazyl (DPPH) for estimating antioxidant activity. // Songklanakarin J. Sci. Technol., 2004, vol.2, p. 211-219. 10. Plaza M., Cifuentes A., Ibáñez E. In the search of new functional food ingredients from algae. // Trends in Food Science & Technology, 2008, v. 19, p. 31-39. 11. Prieto P., Pineda M., Aquilar M. Spectrophotometric qantitation of antioxidant capacity through the formation of a phosphomolybdenum complex: specifi c application to the determination of vitamin E. Analytical Biochemistry, 1999, p. 337-341. 12. Re R., Pellegrini N., Proteggente A., Pannala A., Yang M., Rice-Evans C. (): Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. // Free Radical Biology & Medicine, 1999, v. 26(9/10), p. 1231-1237. 13. Rodriguez-Garcia I., Guil-Guerrero J.L. Evaluation of the antioxidant activity of three microalgal species for use as dietary supplements and in the preservation of foods. // Food Chemistry, 2008, nr. 108, p.1023–1026. 14. Rudi L., Cepoi L., Cojocari A., Miscu V. Sisteme naturale de protecţie contra radicalilor liberi. // Analele ştiinţifi ce ale Universităţii de Stat din Moldova. Seria Ştiinţe chimico-biologice. Chişinău, 2004, p. 113-116. 15. Singleton V.L., Rossi J.A., Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic- phosphotungstic acid reagent. // American Journal of Enology and Viticulture, 1965, v. 16, p. 144-158. 16. Tannin-Spitz T., Bergman M., van-Moppes D., Grossman S. Antioxidant activity of polysaccharide of the red microalga Porphyridium Sp. // Journal of Applied Phycology, 2005, v. 17, p. 215-222.

167 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a ECOLOGIA ŞI GEOGRAFIA

RARITĂŢI PEDOLOGICE ÎN CÂMPIA DE SUD A MOLDOVEI Ursu A., Overcenco A., Marcov I., Curcubăt Stela Institutul de Ecologie şi Geografi e al Academiei de Ştiinţe a Moldovei Rezumat

În Câmpia de Sud a Moldovei în anumite condiţii de relief şi roci parentale pătrund masive forestiere cu diferită componenţă specifi că a arboretului. Sub aceste păduri în anturajul stepelor s-au format cernoziomuri care includ toate subtipurile de soluri automorfe: argiloiluviale, levigate, tipice şi carbonatice. Răspândirea geografi că a subtipurilor de soluri este condiţionată preponderent de regimurile hidrice, care spre sud devin mai xerofi te, concomitent cu predominarea în componenţa arboretelor a stejarului pufos. În anumite condiţii specifi ce, sub pădurile Câmpiei de Sud s-au format soluri cenuşii albice şi molice. Cuvinte - chee: dealurile Câmpiei de Sud - păduri de stejar - soluri cenuşii -cernoziomuri. Depus la redacţie 28 martie 2012 ...... Adresa pentru corespondenţă: Ursu Andrei, Institutul de Ecologie şi Geografi e al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei, 1, MD-2028 Chişinău, Republica Moldova, e-mail: [email protected], tel. (+373-22) 72-84-26 Introducere

Câmpia de Sud a Moldovei, din punct de vedere pedogeografi c, prezintă o zonă neomogenă. În cadrul fostelor stepe predominante, pe culmele dealurilor sunt răspândite masive forestiere care infl uenţează construcţia morfologică, textura şi componenţa mineralogică a solurilor. Solurile „de pădure” ca regulă se deosebesc prin profi le diferenţiate – orizonturile superioare având caracter eluvial, cele inferioare – iluvial. Sub păduri se creează regimuri hidrologice percolative, apele gravitaţionale spală solul şi transportă spre adâncime substanţele solubile. De regulă, litiera forestieră în procesul descompunerii produce acizi organici foarte complicaţi şi agresivi. Aceşti acizi sunt în stare să descompună unele minerale

(primare). În procesul descompunerii se formează dioxidul de siliciu (SiO2) amorf şi hidraţii metalelor Al, Fe, Mn, care se transportă de către torentele gravitaţionale de apă în orizontul subiacent. Acest proces este foarte complicat şi de lungă durata, şi, ca rezultat, conduce la podzolirea solurilor şi formarea tipului de sol cenuşiu. Solurile cenuşii au caractere podzolice – profi lul diferenţiat cu orizontul A eluvial şi B – iluvial. În aspect subzonal, sau intrazonal, tipul de soluri cenuşii se divizează în trei subtipuri – albice, tipice şi molice [2]. Solurile cenuşii albice în aspect zonal contactează cu solurile podzolice şi au caractere comune. Ele sunt evident diferenţiate, orizontul eluvial are culoare albicioasă „podzolică”. Extrema sudică a tipului – subtipul molic, este slab diferenţiat şi prezintă o trecere spre tipul de sol cernoziomic, cu care contactează. Solurile cenuşii sunt caracteristice silvostepei. Spre sud componenţa specifi că a pădurilor devine tot mai xerofi tă, cu predominarea

168 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a stejarului pufos. Sub aceste păduri s-au format diferite subtipuri de cernoziom. În partea de nord a Câmpiei de Sud, pe culmele unor dealuri cu altitudinea 250-280 m, sunt răspândite ecosisteme forestiere asemănătoare Codrilor. Materiale şi comentarii Zona silvostepei spre sud nu trece direct în zona stepelor. Există o regiune de tranziţie, în care ecosistemele prezintă păduri de stejar, componenţa specifi că a cărora spre sud devine tot mai ”monodominantă”, arboretul fi ind prezentat de stejarul pufos (Quercus pubescens). Aceste păduri se numesc „gârniţe” sau „gârneţuri”. Gârneţile au o componenţă fl oristică specifi că. Stratul ierbos este bine dezvoltat şi conţine multe elemente de stepă, inclusiv păiuşul şi negară (Stipa capillata). Noţiunea de pădure în aceste cazuri este convenţională. Gârniţa prezintă o intercalare a stepei cu arboretul specifi c de stejar pufos şi diferiţi arbuşti – scumpie (Cotinus coggygria), măceş (Roza canina) etc. [5]. Sub coronamentul acestor formaţiunii anual se acumulează un strat de resturi organice, în care frunzele stejarului pufos practic nu predomină. Stratul ierbos, variabil după componenţa specifi că, dezvoltă sisteme radiculare foarte ramifi cate, care pătrund la adâncimi considerabile (ceea ce nu se produce sub pădurile de foioase în care stratul ierbos este prezentat preponderent de efemeri). Cu toate că în gârniţe stratul de zăpadă se reţine timp mai îndelungat decât în stepele vecine, totuşi regimul hidric al solurilor este doar periodic percolativ sau nepercolativ. În asemenea condiţii procesul pedogenetic şi dinamica elementelor se deosebeşte esenţial de procesele caracteristice pădurilor de conifere. Descompunerea resturilor organice se produce în prezenţa carbonaţilor, care neutralizează acizii organici. Rezultatul fi nal al proceselor pedogenetice este caracterul acumulativ al elementelor, formarea humatului de calciu, care, în comun cu sistemele radiculare a ierburilor, formează structura grăunţoasă a solului. Aceste particularităţi condiţionează şi asigură direcţia generală a pedogenezei – formarea solului cernoziomic. Spre deosebire de cernoziomurile stepelor din împrejurime, în condiţiile gârniţelor, se creează condiţii mai favorabile de humifi care şi de acumulare a humusului, de existenţă şi activitate a pedofaunei. Solurile gârniţelor sunt mai bogate în humus şi mai „biogene” [9]. Din asemenea considerente aceste soluri au fost numite „cernoziomuri de pădure” [7, 13]. I. Crupenicov a numit aceste soluri „cernoziomuri de păduri xerofi te”, clasându- le mai întâi la nivel de gen [9], apoi de subtip [10]. Ele au fost evidenţiate pe dealurile Tigheciului [9, 13] şi fragmentar în alte unităţi pedogeografi ce ale Câmpiei de Sud [12]. În conformitate cu hotărârea Societăţii Internaţionale de Ştiinţa Solului, clasifi cările contemporane internaţionale [3] şi naţionale [4, 8], sunt bazate numai pe proprietăţile solurilor, fără indicaţia condiţiilor pedogenetice [1]. Nu se mai admit denumiri „de luncă”, “de fâneaţă”, „de pădure” etc. Solurile formate în condiţiile pădurilor de stejar pufos, din punct de vedere morfologic, nu se deosebesc de cernoziomurile tipice (AmBm). Din aceste considerente în noua clasifi care [2], ele au fost atribuite subtipului „tipic”. În stare virgină aceste soluri conţin mai mult humus în comparaţie cu cernoziomurile tipice slab humifere din împrejurime, formate în condiţiile de stepă. Fiind valorifi cate, cernoziomurile gârneţilor

169 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a practic nu se deosebesc de cernoziomurile tipice moderat humifere. Pentru evidenţierea acestor soluri (virgine) de alte cernoziomuri ele pot fi clasate la nivel de gen şi numite „cernoziomuri tipice humifere”. Pădurile de stejar pufos, sau cu participarea stejarului pufos, nu sunt omogene după componenţa specifi că. În partea de nord a Câmpiei de Sud, la hotar cu pădurile Codrilor, gârniţele sunt mai complicate, în componenţa lor intră şi alte specii de foioase. Se deosebeşte prin componenţa specifi că şi stratul ierbos, care conţine mai multe elemente „de pajişte”. Această deosebire se refl ectă şi în componenţa solurilor. În partea de nord a silvostepei xerofi te sub pădurile de foioase cu participarea stejarului pufos şi strat ierbos de pajişte, în litieră predomină frunzişul arboretelor şi regimul hidric al solului este mai frecvent percolativ. În aceste condiţii solul de tip cernoziomic este spălat de carbonaţi şi se atribuie subtipului „levigat” sau „argilo-iluvial”. În dependenţă de conţinutul specifi c al pădurilor în Câmpia de Sud au fost evidenţiate şi caracterizate soluri cenuşii tipice şi molice pe dealurile Tigheciului [13], cenuşii molice şi cernoziomuri argiloiluviale pe Dealul Puhoi [11], cernoziomuri levigate şi „de pădure” pe dealurile Tigheciului [9, 13]. Cercetările efectuate recent au evidenţiat anumite legităţi în geneza şi geografi a solurilor în dependenţă de condiţiile pedogenetice (relief, rocă, biocenoză), precum şi unele fenomene specifi ce, necunoscute. Astfel, s-a stabilit că sub pădurile Câmpiei de Sud a Moldovei tipul de sol cenuşiu este prezentat de toate subtipurile automorfe – albice, tipice, molice. De menţionat că solurile cenuşii albice au fost evidenţiate şi caracterizate aici pentru prima dată. La fel, s-a stabilit că în condiţiile pădurilor Câmpiei de Sud se întâlnesc toate subtipurile automorfe a cernoziomului – argiloiluviale, levigate, tipice şi carbonatice. Solurile cenuşii albice sunt reprezentate de un mic areal în pădurea de la nord- est de satul Baurci, raionul Căuşeni, la altitudinea 270 m (coordonatele geografi ce N46°39′49″, E28°57′45″). La marginea pădurii s-a format o carieră din care se extrage nisipul fi n. Pentru acest scop o parte de pădure a fost defrişată, stratul de nisip – extras. Pe malurile verticale ale carierei se evidenţiază structura morfologică a profi lelor solurilor. În partea de nord-vest malul carierei dezgoleşte profi lul unui cernoziom argiloiluvial argilo-lutos. Malurile nord-estice şi sudice dezgolesc profi lul solului cenuşiu albic luto-nisipos (Foto 1). Formarea acestui sol este condiţionată de textura uşoară a rocii parentale – nisipului fi n. Pădurea prezintă un stejăret antropizat, degradat. În jurul carierei solul este tasat, lipsit de stratul ierbos, întretăiat de drumuri. Din aceste considerente o caracteristică amplă a biocenozei este imposibilă. Arboretul care s-a păstrat în jurul carierei este prezentat de stejarul pedunculat (Quercus robur) cu câteva tufe de măceş (Roza canina). Profi lul solului cenuşiu albic este evident diferenţiat, orizontul eluvial este albicios, iluvial – brun-roşcat. Carbonaţii lipsesc. Componenţa substanţială a solului cenuşiu albic (tab. 1) se deosebeşte prin diferenţierea texturală slabă, conţinutul foarte redus de humus şi cationi schimbabili, gradul înalt de aciditate hidrolitică, reacţia acidă, saturaţia cu baze 47-53%. Proprietăţile acestui sol (tab. 1) sunt condiţionate preponderent de textura rocii parentale (nisipul fi n) şi lipsa carbonaţilor. În Câmpia de Sud predomină luturile loessoide, care se pot alterna cu argile. Rocile nisipoase aici prezintă rarităţi. Ieşirea la suprafaţă a unui masiv nisipos la altitudinea

170 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a 270 m (unde luturile loessoide lipsesc) a contribuit la formarea unui regim hidrologic specifi c cu consecinţele pedogenetice respective.

Foto 1. Malul nord-estic al carierei.

Tabelul 1. Componenţa fi zico-chimică a solului cenuşiu albic. Profi lul 013 Higro- Cationi schimbabili Adânci- Aciditate Gradul de scopici- Humus pH mea, Ca++ Mg++ ∑ hidrolitică saturaţie tatea (KCl) cm cu baze, % % me/100 g sol 0-10 1,2 2,68 3,2 5,2 3,2 8,4 7,53 53 10-20 0,6 0,76 3,1 - - - 5,92 - 20-30 0,5 0,35 3,3 2,4 2,4 4,8 5,24 53 40-50 0,6 0,35 3,2 2,0 2,4 4,4 4,90 47 70-80 1,2 0,30 3,2 2,8 4,0 6,8 7,06 49 90-100 1,2 0,30 3,4 4,4 3,2 7,6 - - 140-150 0,2 - 3,2 4,4 3,6 8,0 - -

Solurile cenuşii tipice s-au format pe culmea dealurilor Tigheciului, sub stejărişuri cu amestec de alte specii, pe roci luto-argiloase terţiare, la altitudinea de 300 m [13]. Pe pantele adiacente s-au format soluri cenuşii molice şi cernoziomuri levigate. Pe culmele orientate spre sud, concomitent cu scăderea altitudinilor, stejărişurile devin tot mai xerofi te, cu predominarea stejarului pufos, cernoziomurile levigate sunt înlocuite de cernoziomurile tipice. Aceste soluri se deosebesc de cernoziomurile adiacente, formate în condiţiile de stepă. Ele conţin în orizontul superior mai mult humus, sunt mai evident structurate, însă construcţia profi lului este tipic ceornoziomică (AmBm). Aceste soluri pot fi evidenţiate la nivel de gen, în dependenţă de conţinutul de humus („tipice moderat humifere” şi „humifere” >7% humus).

171 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a Soluri cenuşii molice şi cernoziomuri argiloiluviale (podzolite) au fost evidenţiate şi caracterizate în pădurea Dealului Puhoi [11]. Până în ultimul timp lipsea informaţia despre solurile masivelor forestiere „Zloţi” şi „Hârbovăţ” din Câmpia de Sud. Cercetările efectuate în 2010-2011 au stabilit că aceste masive forestiere sunt neomogene atât din punct de vedere biocenotic cât şi pedologic. Majoritatea suprafeţelor împădurite prezintă plantaţii de diferite vârste şi componenţă specifi că. Pădurile naturale s-au păstrat doar parţial în câteva areale. În masivul de pădure „Zloţi”, pe platou în componenţa stejăretelor predomină stejarul pedunculat, pe pantele sudice – stejarul pufos. În arealul cu predominarea stejarului pedunculat, învelişul de sol este prezentat de solul cenuşiu molic şi cernoziomul argiloiluvial, sub stejarul pufos – predomină cernoziomul levigat şi cernoziomul tipic. Profi lul solului cenuşiu molic este foarte slab diferenţiat, orizontul superior este humifi cat şi structurat, orizontul subiacent conţine caractere iluviale, profi lul este lipsit de carbonaţi. Altitudinea 270 m, coordonatele geografi ce N46°40′88″, E28°55′32″. Componenţa fi zico-chimică a solului cenuşiu molic (tab. 2) este caracteristică subtipului respectiv cu textura nisipo-lutoasă. Conţinutul de humus scade spre adâncime, la 50 cm constituind sub 1%. Carbonaţii lipsesc. Reacţia solului este slab acidă pe tot profi lul, saturaţia cu baze – 85-88%.

Tabelul 2. Componenţa fi zico-chimică a solului cenuşiu molic. Profi lul 011

Higrosco- Cationi schimbabili Aciditate Gradul de Adânci- Humus pH picitate Ca++ Mg++ ∑ hidrolitică saturaţie me, cm (KCl) % me/100 g sol cu baze, % 0-10 3,7 5,61 5,5 20,8 5,2 26,0 4,34 86 10-20 2,3 2,78 4,0 6,77 - 30-40 2,3 1,57 4,2 14,1 4,8 18,9 3,43 85 50-60 2,2 0,76 4,0 5,63 - 70-80 2,8 0,40 4,1 10,0 6,8 16,8 2,31 88 90-100 2,9 0,35 4,1 16,6 - - 110-120 2,7 - 4,1 11,0 5,6 - -

Solul cenuşiu molic contactează cu cernoziomul argiloiluvial cu textura mai fi nă – luto-argiloasă. Pădurea Hârbovăţului se deosebeşte prin gradul înalt de infl uenţă tehnogenetică. Între speciile plantate foarte diferite [6] predomină salcâmul (Robinia pseudoacatia). Învelişul de sol este prezentat de trei subtipuri de cernoziom – levigat, tipic şi carbonatic. Profi lul cernoziomului levigat se deosebeşte prin conţinutul de humus circa 6-7% (moderat humifer), care foarte lent scade spre adâncime, până la 1,5% la 100 cm. Un interes deosebit prezintă cernoziomul carbonatic sub stejarul pufos (foto 2, 3). Acest subtip al cernoziomului pentru prima dată a fost evidenţiat sub pădure. Profi lul cernoziomului carbonatic se deosebeşte în primul rând prin conţinutul înalt de humus (în orizontul superior >10%), consistenţa şi structura orizontului superfi cial (A). Solul este profund (>100 cm) şi carbonatic de la suprafaţă. În partea

172 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a de jos a profi lului carbonaţii se evidenţiază în diferite forme: pseudomiceliu, vinişoare, aglomeraţii. Profi lul este perforat de canale (râme, cicade). Reacţia solului este bazică, suma cationilor schimbabili în orizontul A depăşeşte 40 me/100 g sol (tab. 3).

Foto 2. Pădurea de stejar pufos pe cernoziom Foto 3. Cernoziom carbonatic carbonatic humifer

Tabelul 3. Componenţa fi zico-chimică a cernoziomului carbonatic humifer. Profi lul H-1 Higrosco- Cationi schimbabili Adânci- Humus CaCO3 picitate pH (H O) Ca++ Mg++ ∑ me, cm 2 % me/100 g sol 0-10 5,7 11,95 2,3 7,2 34,7 7,0 41,7 20-30 5,6 4,21 1,8 7,2 35,6 6,5 42,1 50-60 5,4 1,98 2,2 7,2 33,4 4,2 37,6 75-85 5,2 1,45 7,3 7,6 31,8 4,5 36,3 90-100 5,0 1,10 15,8 8,0 26,0 4,0 30,0 110-120 4,7 0,89 16,8 8,1 24,1 3,4 27,5

Concluzii În Câmpia de Sud a Moldovei de-a lungul culmelor unor dealuri pătrund asociaţii forestiere – păduri de stejar cu diferite amestecuri, care, pe alocuri, ocupă şi pantele adiacente. Componenţa specifi că a arboretelor spre sud devine preponderent monodominantă – gârneţe cu stejar pufos. În condiţiile pădurilor înconjurate de stepe s-au format soluri preponderent cernoziomice şi, doar în anumite cazuri specifi ce, soluri cenuşii. Pădurile din Câmpia de Sud sunt intens infl uenţate tehnogenetic. Componenţa specifi că este transformată prin tăieri repetate şi plantări neregulate. Din aceste considerente este foarte complicat de stabilit interdependenţa dintre tipurile de pădure şi unităţile genetice de sol. Tendinţa generală a interdependenţei este ecologic argumentată: predominarea în componenţa arboretelor a elementelor xerofi te condiţionează regimul hidric al cernoziomului, care devine tot mai evident nepercolativ.

173 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a Sub pădurile Câmpiei de Sud s-au format diferite subtipuri de cernoziom. Nivelul carbonaţilor spre sud, unde predomină stejarul pufos, ajunge la suprafaţă. Subtipurile cernoziomului sunt supuse legităţii zonale a răspândirii geografi ce. De la nord spre sud sunt răspândite cernoziomurile argiloiluviale, apoi, în dependenţă de predominarea condiţiilor xerofi te, cernoziomurile levigate, tipice şi carbonatice. Sub păduri cernoziomurile sunt mai humifere (preponderent moderat humifere) până la humifere (>7%). În cazuri specifi ce sub păduri s-au format soluri cenuşii – albice, tipice şi molice, care prezintă rarităţi pedologice în Câmpia de Sud. Condiţiile pedogenetice în asemenea cazuri se deosebesc evident de cele înconjurătoare, caracteristice stepei. Bibliografi e 1. Baza Mondială de Referinţă pentru Resursele de Sol. Iaşi, 2000, 108 p. 2. Clasifi carea solurilor Republicii Moldova. Chişinău, 1999, 40 p. 3. Soil Taxonomy. A Basic System of Soil Classifi cation for Making and Interpreting Soil Surveys. Washington, USDA, 1975, 436 p. 4. Sistemul român de taxonomie a solurilor. Iaşi, 2000, 108 p. 5. Postolache Gh. Vegetaţia Republicii Moldova. Chişinău, 1995, 340 p. 6. Postolache Gh., Cebotarenco I., Covali V., Miron Aliona, Talmaci Ludmila, Titică G. Aria protejată Pădurea Hărbovăţ. //Mediul ambiant, Nr. 1(49), 2010, P. 32-40. 7. Димо Н.А. Почвоведение в Молдавии и его основные задачи. Кишинев, 1958, 28 с. 8. Классификация почв России. Смоленск, изд-во Ойкумена, 2004, 430 с. 9. Крупеников И.А. Лесные черноземы как особый вид почв черноземного типа. Труды Почвен. Ин-та Молд. Фил. АН СССР. Вып. 1, 1959, C. 5-18. 10. Крупеников И.А. Черноземы Молдавии. Кишинев, Картя молдовеняскэ, 1967, 427 с. 11. Крупеников И.А., Рябинина Л.Н. Почвы и растительность Пугойского леса. //Охрана природы Молдавии, Вып. II. Кишинев, 1981, С. 57-66. 12. Крупеников И.А., Урсу А.Ф. Почвы Молдавии. Том II. Кишинев, Штиинца, 1985. 13. Урсу А.Ф. Почвенный покров Тигеческой возвышенности. //Труды Почвен. Ин-та Молд. Фил. АН СССР. Вып. 1, 1959, С. 75-97.

EVALUAREA IMPACTULUI DEŞEURILOR ASUPRA ECOSISTEMULUI RÂULUI BÎC Negara C.1, Bulimaga C.1, Grabco N.2

1 Institutul de Ecologie și Geografi e al Academiei de Științe a Moldovei, Ministerul Mediului 2Universitatea de Stat din Moldova Rezumat S-a constatat că vegetaţia litoral-vasculară a r. Bîc este reprezentată de 131 specii din 116 genuri şi 44 de familii. Familiile predominante sunt: Asteraceae cu 26 de specii din 23 genuri şi Poaceae cu 18 specii din 11 genuri. Dinamica impactului deşeurilor asupra ecosistemului râului Bîc este exprimată prin valoarea indicelui de similitudine a sectoarelor cercetate,

174 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a mărimea căruia este invers proporţională cu valoarea impactului asupra ecosistemului: cu cât valoarea indicelui este mai mare, cu atât presiunea antropică asupra sectoarelor analizate este mai mică şi invers. Alt criteriu în aprecierea dinamicii impactului deşeurilor asupra biocenozelor serveşte numărul de specii spontane în raport cu numărul speciilor ruderale şi segetale. Creşterea impactului deşeurilor asupra ecosistemului cauzează diminuarea numărului de specii spontane. Cuvinte- cheie: impact – deşeuri - indice de similitudine - plante vasculare. Depus la redacţie 19 martie 2012 ------Adresă de contact: Negara Corina, Institutul de Ecologie şi Geografi e al Academiei de Ştiinţe a Moldovei, str. Academiei, 1, MD - 2028 Chişinău, Republica Moldova, e-mail: [email protected], tel. +373 (022) 723544. Introducere În ecosistemele naturale şi antropice există conexiuni intra- şi interspecifi ce, prin intermediul cărora are loc schimbul de substanţă, energie şi informaţie. Aceste interconexiuni sunt extrem de complexe, fi ind greu de estimat importanţa fi ecărei specii în funcţionarea acestor sisteme şi care pot fi consecinţele diminuării efectivelor acestora sau a dispariţiei lor [1]. Impactul activităţilor antropice asupra ecosistemelor este esenţial în cadrul sistemelor urbane, reprezentând efectul negativ a diverselor tipuri de deşeuri asupra componentelor de mediu. Impactul este exprimat prin modifi cările fi tocenozelor urbane sub infl uenţa deşeurilor şi serveşte ca mod de estimare a valorii impactului antropic asupra biocenozelor. Anterior infl uenţa deşeurilor asupra componentelor de mediu a fost evaluată în baza datelor privind volumul, componenţa şi proprietăţile chimice ale deşeurilor periculoase generate şi depozitate la întreprinderile industriale, precum şi celor menajere solide de la depozitele de stocare [2]. Pentru stabilirea infl uenţei încărcăturii antropice asupra fi tocenozelor, cercetările au fost efectuate în plan teritorial (diverse sectoare a ecosistemului urban Chişinău) [2-4, 7, 10]. Scopul prezentei lucrări constă în evaluarea impactului deşeurilor asupra ecosistemului r. Bîc în dinamică. În ultimele decenii râul Bîc a suferit modifi cări esenţiale, datorită intensifi cării impactului antropic asupra componentelor de mediu. Plantele reprezintă componenta vie a bazinelor acvatice care participă la modifi carea compoziţiei fi zico-chimice şi biologice a apei. Ca rezultat al activităţii vegetaţiei asupra calităţii apei este purifi carea apei de poluanţi, desigur acest fenomen se observă la un grad nu prea înalt de poluare. Însă în prezenţa unor cantităţi mari de poluanţi se constată agravarea proceselor de erodare a genofondului intraspecifi c şi chiar cenotic cu reduceri esenţiale ale suprafeţelor ocupate de vegetaţia naturală, inclusiv acvatică şi palustră. Materiale şi metode În anul 2011 au continuat cercetările fl orei litoral vasculare din albia r. Bîc, cu extinderea sectorului de cercetare de la s. Roşcani (r-nul Străşeni) până la s. Sîngera (r-nul Anenii Noi). Investigaţiile au fost realizate pe parcursul perioadei de vegetaţie, prin metoda de itinerar în conformitate cu metodologia de cercetare a structurii calitative a fi tocenozelor [6]. Porţiunea cercetată dintre s. Roşcani şi s. Sîngera a fost împărţită în trei sectoare:

175 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a I. Râul Bîc, podul s. Roşcani până la canalul de scurgere de la Complexul Sportiv „Niagara”. II. Intervalul râului dintre Complexul Sportiv „Niagara” până la canalul de scurgere a apelor reziduale din oraşul Chişinău. III. Segmentul râului în aval de confl uenţa r. Bîc cu canalul de scurgere de la Staţia de Epurare Biologică până la podul din preajma s. Sîngera. Pentru determinarea speciilor de plante s-au utilizat determinatoarele autorilor Gheideman T. şi Ciocârlan V. [5, 11]. La analiza compoziţiei fl orei litoral-vasculare s-a luat în considerare diversitatea fl oristică a fi tocenozelor, biomorfele, geoelementele, indicele de similitudine, indicii biologici, ecologici şi compoziţia pe categorii economice. Indicele de similitudine Jaccard se calculează după formula [9]:

unde: a – numărul de specii din sectorul A; b – numărul de specii din sectorul B, c – numărul de specii comune pe ambele sectoare. [9] Rezultate şi discuţii Pe segmentul cercetat a râului Bîc s-au determinat 131 specii din 116 genuri şi 44 familii [5, 11]. Cele mai reprezentative familii, sunt: Asteraceae şi Poaceae cu câte 26 şi 18 specii corespunzător. Din familiile cu o frecvenţă înaltă a speciilor pe segmentul cercetat sunt: Ranunculaceae cu specia Ranunculus acris L., Cannabaceae cu Humulus lupulus L., Urticaceae cu Urtica dioica L., Chenopodiaceae cu Chenopodium album L., Rubiaceae cu Galium aparine L. ş.a. Cea mai mare diversitate a vegetaţiei s-a constatat în amonte de oraşul Chişinău. Descreşterea numărului de specii se produce treptat pe măsura traversării urbei şi cei mai reduşi indici ai diversităţii au fost stabiliţi în aval de confl uenţa cu canalul de scurgere de la staţia de epurare a apelor reziduale din oraş. Diversitatea fl oristică cea mai înaltă este în I sector (115 specii de plante litoral vasculare), în al II-lea sector - 65 de specii (aprox. ½ din numărul total), iar în cel de al III-lea - 28 de specii (cca. ¼). Conform lui Cristea V., ş.a. [6] scăderea numărului de specii este proporţională cu creşterea factorului antropo-zoogen. Speciile cu o frecvenţă înaltă de-a lungul malului râului până la canalul de scurgere, cum sunt: Phragmites australis (Cav.) Steudel (stuful), Stellaria media (Vill.) (rocoina), Chelidonium majus L. (rostopasca), în avalul staţiei de epurare cedează din abundenţă speciilor de Urtica dioica, Conium maculatum L., Humulus lupulus, ce se dovedesc a fi mai rezistente la impactul antropogen. Pe măsura îndepărtării de locul confl uenţei, vegetaţia suportă schimbări şi reapar unele specii întâlnite în amonte, dar cu o dezvoltare mai redusă din punct de vedere cantitativ.

Analiza indicelui de similitudine fl oristică după Jaccard (Ija) a acestor 3 sectoare relevă un grad relativ înalt de similitudine pentru sectoarele I şi II, unde Ija=63,3. Gradul de similitudine fl oristică a sectoarelor cercetate este în descreştere, astfel în sectorul II

şi III au fost evidenţiate doar 25 de specii comune, iar Ija=55,6. Cele mai reduse valori ale acestui indice sunt caracteristice la compararea vegetaţiei sectoarelor I şi III, unde

176 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a specii comune sunt doar 23 (Ija=23,7). Analiza similitudinii fl oristice după Jaccard pune în evidenţă o corelaţie între sectorul cercetat al râului şi gradul similitudinii fl oristice, care indică o descreştere a diversităţii vegetaţiei din sectorul râului situat în amonte, spre sectorul din avalul staţiei de epurare a apelor reziduale din oraş. Substanţele toxice şi gradul înalt de poluare a apelor deversate în râu duc la diminuarea diversităţii fl oristice în aval de staţia de epurare biologică din or. Chişinău. La analiza indicelui de similitudine pentru sectoarele I-II şi II-III ale r. Bîc, şi compararea diversităţii fl oristice pe toate cele trei sectoare se poate menţiona următoarele momente: 1. Creşterea neesenţială a gradului de poluare a r. Bîc, iniţial cauzează doar diminuarea diversităţii fl oristice, iar valoarea înaltă a coefi cientului de similitudine pentru primele două sectoare şi predominarea elementului spontan (sectorul I) demonstrează, că vegetaţia primului sector poate servi drept criteriu de referinţă privind starea diversităţii fl oristice a r. Bîc. 2. Poluarea esenţială a apelor r. Bîc cauzează nu numai diminuarea diversităţii fl oristice ci şi schimbarea structurii biocenozelor care apar şi se dezvoltă în sectorul râului poluat intens (III). 3. Valoarea indicelui de similitudine al sectoarelor cercetate refl ectă dinamica impactului (gradului de poluare) deşeurilor asupra ecosistemului: cu cât valoarea indicelui de similitudine este mai mare, cu atât este mai mic gradul de poluare, şi invers, valoarea minimală a indicelui de similitudine indică un grad de poluare mai mare. Unele specii, cum sunt: Iris pseudacorus L., Butomus umbelatus L., Alopercurus arundinaceus Poiret., Juncus effusus L., Carex riparia Curtis (ultima fi ind depistată şi în anii 90 ai secolului trecut [12]) ş.a., întâlnite destul de frecvent în amonte, până la deversarea apelor râului în rezervorul Ghidighici, dispar complet de pe fâşiile malurilor râului din sectorul amplasat în oraş şi în aval. Acest fapt poate servi ca indicator biologic al calităţii mediului în sectorul dat al ecosistemului. Este necesar de menţionat prezenţa de a lungul malului în sectorul I a speciei Iris pseudacorus ce vegeta abundent şi atribuia un aspect decorativ luncii râului. Indicele biologic al fl orei vascular litorale din albia râului Bîc diferă pentru cele trei sectoare, astfel în I sector numărul de specii spontane (Sp) predomină asupra celor ruderale (R) şi segetale (Se) – 64Sp>55+R,Se+Se. Impactul antropic esenţial asupra r. Bîc cauzează diminuarea numărului speciilor spontane care cedează speciilor ruderale şi segetale (sectorul II: 24Sp<41R+R,Se+Se; sectorul III: 4Sp<24R+R,Se+Se) (fi g. 1). Analiza grupelor ecologice pune în evidenţă ponderea speciilor cu anumite valenţe ecologice faţă de factorul umiditate edafi că, astfel s-au depistat 10 grupe. Cele mai răspândite specii pentru toate cele trei sectoare sunt mezofi tele care cresc pe soluri revene până la reavăn-jilave. În sectoarele I şi II mezofi tele sunt urmate de grupa xeromezofi telor, ce cresc pe soluri uscat-revene până la revene, iar pentru sectorul III grupa intermediară xeromezo-mezofi telor (fi g. 2). Impactul apelor reziduale este destul de pronunţat şi asupra speciilor de plante vasculare acvatice (hidrofi te). Numărul acestor specii iniţial este de 7 în sectorul I, după care urmează descreşterea lor până la dispariţia completă la locul confl uenţei râului cu canalul de scurgere a apelor de la Staţia de epurare biologică şi în aval de aceasta. Speciile hidatofi te care în amonte formau desişuri în stratul de apă, sunt Potamogeton

177 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a lucens L. (broscăriţă), P. lucens L., Ceratophyllum demersum L. (cosor), Lemna minor L. (lentiţa), L. trisulca L. ş.a.

Fig. 1. Spectrul indicilor biologici ai fl orei litoral-vasculare a râului Bîc, pe sectoare.

Numărul plantelor hidrofi te poate servi în calitate de indicator a gradului de poluare a apelor. Cu cât numărul de plante hidrofi te este mai mare cu atât valoarea impactului asupra ecosistemului este mai mic, şi invers. Drept exemplu se poate lua uscarea luncii r. Bîc prin pătrunderea speciilor xeromezofi telor şi a grupei intermediare de xeromezo- mezofi telor pentru toate cele trei sectoare cercetate (fi g. 2) [8]. Speciile prezente în sectorul I au o amplitudine mare pentru factorul edafi c, ceea ce permite să confi rmăm că sectorul dat al ecosistemului este unul complex, adaptat la o varietate mare de condiţii.

Fig. 2. Spectrul ecologic a fl orei litoral-vasculare a râului Bîc, pe sectoare. Compoziţia actuală a fl orei refl ectă pe de o parte istoria covorului vegetal, iar pe de altă parte modul în care speciile originare dintr-un anumit loc geografi c au migrat din arealul lor iniţial, amestecându-se cu numeroase alte specii [9].

178 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a Regiunea studiată aparţine domeniului eurasiatic cu ponderea elementului respectiv în sectoarele studiate, care au o origine şi un areal pe o mare parte din Europa şi Asia, fi ind reprezentat prin speciile: Ranunculus acris, Chelidonium majus L., Stellaria graminea L., Lotus corniculatus L., Geranium sylvaticum L., Alliaria petiolata Bieb Cavara et Grande, Humulus lupulus L., Balota nigra L. etc. (fi g. 3). Elementul euroasiatic este urmat de elementul cosmopolit, care reuneşte speciile cu cea mai mare răspândire pe glob, întâlnite aproape pe toate continentele, în staţiuni adecvate valenţelor lor ecologice: Equisetum arvense, E. ramosissimum, Ceratophyllum demersum, Urtica dioica, Phragmintes australis (Cav.) Steudel etc. Fiind urmat de elementul specifi c climatului răcoros – circumpolar, speciile caracteristice sunt: Polygonum hidropiper L., Rumex conglomeratus Marray., Agrimonia eupatoria L., Lythrum salicaria L., Galium aparine L. etc. Elementele termofi le (eurasiastic submediteranean; european mediteranean, central european mediteranean, submediteranean, pontic, pontic mediteranean, pontic panonic mediteranean) sunt reprezentate în sectorul I prin speciile: Caucalis platycarpos L., Galium octanarium (Klokov) Pobed, Dipsacus fullonum L. etc., ca pentru sectorul III numărul de specii termofi le să fi e foarte scăzut: Bromus commutatus Schrader, Rorippa austriaca Bess. Din cele 131 de specii litoral vasculare s-au depistat şi elemente adventive care îşi au originea pe alte continente, dar au fost dispersate prin intermediul omului, păsărilor migratoare [7], astfel în I sector au fost depistate: Armoracia rusticana P. Gaertn, B. Mezer et Scherb., Iva xanthiifolia Nutt., Valisneria spiralis L., Lepidium draba L (Desv.), Ambrosia artemisiifolia L., ultimele două sunt prezente în toate sectoarele, Erigeron annuus L., Lycium barbarum L., Chamomilla recutita (L.) Rauschert. sunt doar în sectorul II.

Fig. 3. Spectrul elementelor geografi ce a fl orei a râului Bîc, pe sectoare.

179 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a Biomorfele plantelor litoral-vasculare a râului Bîc sunt în număr de 16 tipuri, dintre care 6 sunt forme de bază şi 10 intermediare. Albia r. Bîc se caracterizează prin predominarea hemicriptofi telor - o grupă de plante la care organele de reînnoire rezistă peste iarnă, se afl ă la suprafaţa solului, fi ind protejate de părţile moarte, în special de frunze şi zăpadă, specifi ce pentru zona temperată, în care abundă formaţiunile ierboase ce alcătuiesc pajiştile. Acestea indică un climat cu defi cit termic sau hidric (fi g. 4).

Fig. 4. Spectrul formelor biologice a fl orei râului Bîc, pe segmente.

În primele două sectoare, hemicriptofi tele sunt urmate de terofi te – o grupă de specii anuale care parcurg ciclul biologic, de la germinaţie până la formarea de noi seminţe, într-o singură perioadă de vegetaţie şi trec perioadele nefavorabile sub formă de seminţe sau spori. Prezenţa lor în biocenoză sugerează un climat mai mult sau mai puţin arid şi un grad ridicat de antropizare a vegetaţiei. În sectorul III hemicriptofi tele sunt urmate de un grup intermediar de specii terofi te-hemiterofi te, apoi de terofi te. Geofi tele fi ind plasate pe locul trei în sectoarele I şi II, şi corespunzător patru în sectorul III cuprinzând plante de uscat, cu organele de rezistenţă (bulbi, rizomi, tuberculi, muguri pe rădăcini) situate în sol, la o anumită adâncime de la suprafaţă. Ultimele indică menţinerea pe o durată limitată a condiţiilor de (sub)optim ecologic. Majoritatea helohidatofi telor sunt în sectorul I, fi ind plante ale căror muguri în perioada rece sunt „ascunşi” în apă, în celelalte două sectoare numărul lor descreşte până la dispariţia ulterioară. În structura fl oristică a râului Bîc în cele trei sectoare cercetate s-au depistat 35 de specii de plante de importanţă economică (30 %) din totalul speciilor determinate, cu predominarea speciilor medicinale, fi ind urmate de speciile furajere şi toxice (tabelul 1) [5, 6]. În urma repartizării fl orei litoral vasculară a r. Bîc pe categorii economice s-a stabilit că în sectorul I sunt prezente 28 de specii de importanţă economică, în sectorul II – 22 de specii, în sectorul III – 14 specii.

180 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a Tabelul 1. Repartizarea fl orei litoral-vasculare a r. Bîc pe categorii economice (după Ciocârlan V.) (5). Categoria Sectorul Sectorul Speciile Speciile economică I II III I II III Equisetum arvensis + Althaea offi cinalis + Verbena offi cinalis + Malva sylvestris + Sambucus nigra + Reseda lutea + Tanacetum vulgare + Bryonia alba + Medicinale Geum urbanum + Aristolochia clematis + Chelidonium majus + + + Symphytum offi cinale + Capsella bursa-pas- Elytrigia repens + + + + toris Chamomilla recutita + Leonorus cardiaca + + + Plantago major + Trifolium pratense + Lolium perenne + + Lotus corniculatus + Poa pratensis + + Furajere Achillea millefolium + + Dactylis glomerata + + Phleum pratense + + Aristolochia clematis + + Stellaria graminea + Toxice Chelidonium majus + + + Bryonia alba + Conium maculatum + + + Iva xanthifolia + Urtica dioica + + + Armorica rusticana + Alimentare Papaver rhoes + Artemisia absintium + Tussilago farfara + Pionere Rumex conglomeratus + + + Trifolium fragiferum + Industriale Humulus lupulus + + + Urtica dioica + + + Decorative Lycium barbarum +

Concluzii:

1. Vegetaţia litoral-vasculară a r. Bîc, conform investigaţiilor din 2011 este reprezentată de 131 specii din 116 genuri şi 44 de familii. Familiile predominante sunt: Asteraceae cu 26 de specii din 23 genuri şi Poaceae cu 18 specii din 11 genuri. 2. În primul sector al r. Bîc a fost stabilită cea mai înaltă diversitate fl oristică de 115 specii, cea mai redusă s-a constatat în sectorul III, aval de Staţia de epurare biologică cu 28 specii. 3. Valorile indicelui de similitudine a sectoarelor cercetate refl ectă dinamica impactului deşeurilor asupra ecosistemului: cu cât valoarea indicelui de similitudine a sectoarelor studiate este mai mare, cu atât este mai mic impactul în aceste sectoare, şi vice-versa, valoarea minimală a indicelui de similitudine a sectoarelor cercetate indică un impact esenţial.

4. Analiza indicelui de similitudine fl oristică după Jaccard (Ija) pentru trei sectoare ale râului relevă un grad înalt de similitudine pentru primele două sectoare, ce demonstrează faptul că vegetaţia primului sector poate servi drept criteriu de referinţă privind starea diversităţii vegetale pe r. Bîc.

181 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ecologia şi Geografi a 5. Analiza spectrului biologic pune în evidenţă predominarea elementului spontan al vegetaţiei - în primul sector, în următoarele două sectoare se evidenţiază creşterea elementelor ruderale şi segetale în defavoarea elementului spontan, care în sectorul III este de doar 4 specii din totalul speciilor determinate. 6. Poluarea esenţială a apelor r. Bîc cauzează nu numai diminuarea diversităţii fl oristice ci şi schimbarea claselor de biocenoze care apar şi se dezvoltă în sectorul III al râului poluat intens. 7. Analiza elementelor ecologice (factorul - umidităţii edafi ce) indică predominarea grupei ecologice mezofi te în toate sectoarele, urmate de grupa xeromezofi telor. 8. Formele biologice cele mai reprezentative sunt hemicriptofi tele terofi tele şi geofi telor. 9. Elementele geobotanice sunt reprezentate de 19 regiuni geografi ce de origine a speciilor, fi ind dominante speciile elementului Euroasiatic. 10. În structura fl oristică în albia râului Bîc s-au determinat 35 specii de plante cu valoare economică. Bibliografi e: 1. UNCED. Agenda 21. United Nations on Environment and Development. Conches, Switzerland, 1992. 2. Bulimaga C. Impactul deşeurilor industriale asupra fi tocenozelor ecosistemului urban Chişinău. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele Vieţii, 2009. Nr. 2(308), p. 136-143. 3. Bulimaga C. Infl uenţa depozitelor de stocare a deşeurilor asupra acumulării metalelor grele în sol şi în plante. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele Vieţii, 2008. Nr. 3(306), p. 159-166. 4. Bulimaga C., Grabco N., Negara C., Ţugulea A. Vegetaţia din lunca r. Bîc a sectorului urban Chişinău. // Studia Universitas. Ştiinţe ale naturii. Nr. 6(36). Chişinău, 2010. p. 44-48. 5. Ciocârlan V. Flora ilustrată a României. Pteridophyta et Spermatophyta. Ed. a II. Editura Ceres. Bucureşti, 2000. 1136 p. 6. Cristea V., Gafta D., Pedrotti F. Fitosociologie. Editura Presa universitară Clujeană. Cluj-Napoca, 2004. p. 62-184. 7. Cuharscaia L., Buracinschi N. Unele date despre plantele invazive de pe malurile râului Bîc în limitele mun. Chişinău. // Analele ştiinţifi ce ale USM. Seria „Ştiinţe chimico-biologice”. Chişinău, 2004. p. 259-260. 8. Miron A. Vegetaţia luncilor râurilor mici din stânga Prutului de mijloc. Autoreferat. Chişinău, ed. 2009, 27 p. 9. Ratiu O. Fitocenologie şi vegetaţia R.S. România. Universitatea ”Babeş-Bolyai”. Cluj– Napoca, 1977. p. 148-158. 10. Бульмага К., Кухарук Е., Коломиец И. Оценка биологического разнообразия растительного покрова на примере индустриальной платформы сектора Буюкань г. Кишинев. În: Managementul bazinului transfrontalier al fl uviului Nistru şi Directiva – Cadru a apelor a Uniunii Europene. Materialele Conferinţei Internaţionale, Chişinău, 2008. p. 51-56. 11. Гейдеман Т. Определитель высших растении МССР. Кишинев, Штиинца 1986, 638 с. 12. Ропот В.М., Ропот Б.М., Лозан Р.М., Постолаке Г.Г., Санду М.А. Почвы, гидрохимия и растительность бассейна реки Бык. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a RSSM. Nr. 3(246). Chişinău, 1990. p. 57-65.

182 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări ANIVERSĂRI

ACADEMICIANUL GHEORGHE DUCA – SAVANT ŞI MANAGER AL ŞTIINŢEI DE PRESTIGIU INTERNAŢIONAL

Nivelul teoretic şi metodic înalt al ştiinţei contemporane, exigenţele societăţii actuale privind axarea cercetărilor ştiinţifi ce pe rezolvarea multiplelor probleme practice complică realizarea intenţiilor persoanelor ce se consacră dezvoltării ştiinţei. De aceea în sfera de cercetare pot să se manifeste ca personalităţi notorii numai cei dotaţi de la natură, care sunt gata să-şi sacrifi ce viaţa fără ezitare. Neaprecierea la justa valoare a rolului ştiinţei în dezvoltarea societăţii a avut un impact negativ asupra încadrării tinerilor în domeniul de cercetare-dezvoltare: tot mai puţini specialişti înzestraţi cu calităţi intelectuale deosebite îşi manifestă dorinţa de a activa în acest domeniu. Astăzi societatea ca niciodată are nevoie de savanţi capabili să dezvolte ştiinţa, deoarece a devenit o axiomă că nici un popor nu are viitor fără susţinerea şi dezvoltarea prioritară a învăţămîntului, ştiinţei şi culturii. Cu toate că ştiinţa la noi în ţară nu este apreciată ca un domeniu prioritar de activitate, fi ind deseori discreditată, numai graţie eforturilor colosale ale savanţilor şi managerilor iscusiţi care activează în această sferă, ştiinţa se dezvoltă, fi ind obţinute rezultate principial noi ce sunt apreciate înalt departe peste hotarele ţării. Din această tagmă a oamenilor de ştiinţă, numele cărora va rămâne în istoria ştiinţei autohtone şi mondiale, face parte şi preşedintele Academiei de Ştiinţe a Moldovei, academicianul Gheorghe Duca.

Realizările activităţii ştiinţifi ce şi manageriale ce au servit ca bază la alegerea academicianului Gheorghe Duca în funcţia de preşedinte al AŞM A scrie despre un savant este de o mare responsabilitate, întrucât efectuarea unei analize profunde a activităţii sale ştiinţifi ce ţine de competenţa unui specialist în domeniu. Însă chiar şi în acest caz nu se exclude factorul subiectiv în aprecierea realizărilor în ştiinţă. Şi mai mare e răspunderea de a creiona portretul actualului

183 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări preşedinte al Academiei de Ştiinţe, academicianului Gheorghe Duca care, de rînd cu activitatea ştiinţifi că şi didactică, este preocupat zi de zi de gestionarea ştiinţei, purtând pe umeri şi povara omului de stat Hotărîrea noastră de a efectua o amplă analiză a activităţii acad. Gh. Duca este determinată nu numai de faptul că, muncind împreună pe parcursul a mai multor ani, avem onoarea să cunoaştem îndeaproape activitatea preşedintelui, dar şi să participăm nemijlocit la realizarea obiectivelor strategice de dezvoltare a ştiinţei. Mai mult ca atît, după expirarea a şapte ani de activitate a acad. Gh. Duca în funcţia de preşedinte al AŞM, este oportună o urmare a discursului unuia din autorii prezentului eseu, prezentat în cadrul Adunării generale a membrilor AŞM în februarie 2004, în care s-ar identifi ca rezultatele principale, îndeosebi în această postură, şi s-ar aprecia în ce măsură au fost realizate speranţele şi aşteptările celor care l-au susţinut în anul 2004 şi mai târziu – în 2008. Academicianul Gh. Duca, înzestrat cu capacităţi de lider şi cu arta de a se orienta uşor în orice împrejurări, are talentul de a-şi atinge întotdeauna scopul, indiferent de circumstanţe. Este un om foarte curajos, deschis la minte şi la sufl et, care dispune de o forţă de muncă inepuizabilă. A ajuns la sublima înţelegere că dezvoltarea ţării poate avea succes numai dacă se v-a baza pe ştiinţă şi inovare, şi că viitorul nostru depinde, în mare parte, de gradul de dezvoltare a ştiinţei. A avut noroc de părinţi cărturari: tatăl său a fost un renumit profesor de chimie, iar maică-sa – învăţătoare la clasele primare. Dragostea de carte şi dorinţa de a însuşi cît mai multe cunoştinţe le-a moştenit din plin de la ei, dezvoltându-le cu grijă încă din copilărie. Ca şi alţi copii ai anilor cincizeci care au devenit ulterior personalităţi, s-a născut la ţară. A venit pe lume la 29 februarie 1952 în satul Copăceni, raionul Sângerei. Şcoala primară şi cea medie a urmat-o în oraşul Sângerei, unde părinţii săi fuseseră transferaţi cu locul de muncă. A obţinut o pregătire excelentă, fi ind menţionat cu medalia de aur. A manifestat capacităţi excepţionale, rezolvând şi alcătuind de sine stătător probleme cît mai variate la chimie. Creează un laborator de chimie la el acasă, fapt pentru care colectivul de profesori al şcolii i-a permis, pe când era încă elev în clasele IX şi X, să ţină lecţii de chimie în clasele VIII - X, înlocuindu-l deseori pe profesorul de chimie. De şcoală îl leagă cele mai frumoase amintiri din copilărie. Povesteşte şi acum cu mare haz despre năzbîtiile sale: cum în timpul lecţiei, în procesul de predare a materialului nou, unui profesor care avea obiceiul să se sprijine cu mâinile de banca în care şedea Gheorghe, i-a vopsit unghiile fără ca acesta să observe; cum sub scaunul profesorului de fi zică a pus sarea lui Bertolini care a explodat; cum atunci cînd la propunerea unchiului său – viitorul academician Gheorghe Ţâbârnă, a tras pentru prima dată un fum de ţigară şi, după ce şi-a pierdut cunoştinţa, acesta a fost nevoit să-l ducă acasă în spate; sau cum după olimpiadele ce se organizau pe atunci la Tiraspol şi la care de fi ecare dată ieşea învingător, juca fotbal cu alţi participanţi şi deseori se lua la bătaie cu elevii din or. Bălţi etc. După absolvirea şcolii medii în anul 1969, fi ind îndrăgostit de chimie, doreşte să-şi continue studiile la facultatea de chimie a Universităţii de Stat din Chişinău, unde pe atunci activau cei mai cunoscuţi chimişti din ţară: academicienii A.Ablov, Gh.Lazurievski, Iu. Lealikov, prof. T. Migali, D. Batâr.

184 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări Comisia de admitere îi propune să prezinte documentele la Universitatea de Stat „M. Lomonosov” din Moscova, care rezervase un loc pentru Universitatea de Stat din Chişinău, şi să se pregătească pentru a susţine examenele de admitere la chimie şi matematică. Dar aşa s-a întâmplat, că nota obţinută la matematică nu i-a permis să acumuleze punctajul necesar. A revenit la Universitatea de Stat din Chişinău, fapt ce i-a bucurat mult pe părinţi. În scurt timp a devenit unul din cei mai activi şi bine instruiţi studenţi, formându-se ca manager, viitor om de ştiinţă şi profesor universitar. Cunoştinţele profunde obţinute pe parcursul a cinci ani de studii i-au permis să prezinte teza de licenţă „Compuşii manganului cu etilendiamina în cataliză”, în care erau prezentate noi aspecte în comportarea compuşilor coordinativi ai manganului. Teza a fost apreciată ca una din cele mai reuşite teze de licenţă. În anul 1974, după absolvirea cu menţiune a facultăţii, i se rezervă loc de lucru la una din cele mai prestigioase catedre – cea de chimie fi zică, şef al căreia era profesorul universitar Alexei Sâciov, pedagog prin vocaţie, îndrumător al tinerilor, care din 1974 pînă în 1988 a fost şi prorector pentru activitatea ştiinţifi că al Universităţii de Stat din Moldova. Însă organizaţia comsomolistă a universităţii, luînd în consideraţie aptitudinile organizatorice şi autoritatea proaspătului absolvent în rândul tinerilor, îl alege unanim secretar al comitetului comsomolist al universităţii, funcţie pe care o deţine pînă în anul 1976, cînd se înscrie la studii la doctorantură la catedra preferată de chimie fi zică. Era fi resc ca prof. univ. A. Şâciov, conducătorul ştiinţifi c al tezei de doctor, să-i sugereze doctorandului ca acesta să-şi consacre studiile în domeniul catalizei în procesele de oxidoreducere, domeniu în care profesorul universitar era recunoscut ca specialist. Această propunere i-a fost pe plac, deoarece încă din anii studenţiei era conştient de rolul determinator al reacţiilor de oxidare-reducere în viaţa de fi ecare zi a omului şi în menţinerea stării de autopurifi care a mediului ambiant, precum şi de faptul că dezvoltarea intensă a industriei şi agriculturii este însoţită de marele pericol al poluării masive a mediului ambiant. Prima sa lucrare ştiinţifi că Gh. Duca o prezintă la a XIII-a consfătuire în domeniul chimiei combinaţiilor complexe, care a avut loc la Moscova, în 1978. În următorul an – 1979 publică 4 lucrări ştiinţifi ce în cea mai prestigioasă revistă „Журнал Физической химии”. În acelaşi an susţine cu brio teza de doctor în chimie „Катализ окисления винной и дигидроксифумаровой кислоты”, graţie căreia a devenit posibilă elaborarea metodelor de stabilizare şi înnobilare a proprietăţilor organoleptice ale vinurilor. După susţinerea tezei de doctor, ocupă prin concurs postul de asistent, iar în 1981 este ales preşedinte al comitetului sindical al universităţii. În anul 1983, la vîrsta de 30 de ani, cînd doctorul în ştiinţe Gh. Duca avea deja publicate 34 articole şi în comun cu colegii monografi a – „Reacţiile catalitice şi ocrotirea mediului înconjurător”, prezintă la Concursul Republican al Premiului pentru Tineret lucrarea „Cataliza oxidării acizilor dicarboxilici”, în care se examinează procesele de oxidoreducere ce au loc în vin şi rolul lor în tehnologia de producere a vinului. Această lucrare a fost menţionată prin vot unanim cu Premiul pentru Tineret. În anul 1983 Gh. Duca s-a bucurat încă de o apreciere din partea colegilor de breaslă – a fost ales prin concurs în calitate de docent la catedra de chimie fi zică. După susţinerea tezei de doctor în ştiinţe acordă o deosebită atenţie cercetărilor cu caracter practic – publică aşa lucrări ca: „Гидромониторинг в поливном

185 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări земледелии”, „Способ определения нитрит-ионов в природных водах”, „Chimia şi viaţa apei” (carte) „Экологическая химия сточных вод в условиях МССР”, „Способ интенсификации очистки сточных вод с применением УФ-облучения” etc. Efectuează un stagiu de instruire postdoctorat la Institutul de Fizică şi Chimie a Academiei de Ştiinţe din Federaţia Rusă. Eforturile principale ale dlui Gh. Duca sunt axate pe identifi carea mecanismelor fundamentale ale catalizei omogene de oxidare şi reducere a substanţelor organice, a radiaţiei ultraviolete şi a radicalilor liberi în mediul ambiant. Aceste cercetări inedite şi avansate i-au permis deja în anul 1989 să fi nalizeze şi să susţină teza de doctor habilitat „Studiul mecanismelor ecochimice ale proceselor din mediul ambiant” la specialităţile cinetica şi cataliza şi protecţia mediului ambiant, în care au fost dezvăluite mecanismele tipice ale proceselor de oxido-reducere a componentelor în procesul de formare a calităţii apei şi propuse conceptele tratării fi zico-chimice şi biochimice a apelor reziduale. Teza a servit ca bază în dezvoltarea teoriei fenomenului redox în mediul ambiant. În acelaşi an este ales şef al catedrei de chimie fi zică, funcţie pe care o îndeplineşte cu succes pînă în 1992, cînd fondează în cadrul Universităţii de Stat o altă catedră – cea de chimie industrială şi ecologică. În anul 1991 i se conferă titlul didactic de profesor universitar. De rînd cu activitatea sa de şef de catedră şi şef al Centrului Ştiinţifi c de Chimie Ecologică şi Aplicată cu 3 laboratoare de cercetare, creat de Dumnealui pe lângă catedră, în anul 1992 şi-a mai asumat şi responsabilitatea de decan, gestionând Facultatea de Ecologie a Universităţii Libere Internaţionale din Moldova. Activitatea ştiinţifi că şi organizatorică fructuoasă este apreciată înalt şi de membrii Academiei de Ştiinţe: profesorul universitar, doctorul habilitat în chimie Gh. Duca este ales în anul 1992 membru corespondent al AŞM. Bucurându-se de o mare autoritate în rândul populaţiei ţării, membrul corespondent Gh.Duca a fost ales în anul 1998 în calitate de deputat în Parlamentul Republicii Moldova de legislatura a XIV-a, fi ind desemnat preşedinte al Comisiei permanente pentru cultură, ştiinţă, învăţămînt şi mijloace de informare în masă (1998-2001). În anul 2000 comunitatea ştiinţifi că academică îl recunoaşte ca savant notoriu – este ales în calitate de membru titular (academician) al AŞM. Exigentul profesor universitar Gh. Duca a deţinut un timp îndelungat şi înalta funcţie de preşedinte al Consiliului de Experţi de pe lângă Ministerul Economiei al Republicii Moldova. Din anul 2001 şi pînă la alegerea Dumnealui în calitate de preşedinte al Academiei de Ştiinţe, în februarie 2004, deţine postul de ministru al ecologiei, construcţiilor şi dezvoltării teritoriale a Republicii Moldova. Activitatea acad. Gh. Duca în această funcţie a fost înalt apreciată de fosta conducere a ţării. Rezultatele principale ale activităţii academicianului Gheorghe Duca în funcţia de preşedinte al AŞM Se ştie că atitudinea statului vizavi de ştiinţă relevă, în ultimă instanţă, gradul de civilizaţie al acestuia. Faptul că după obţinerea independenţei ţării ştiinţa n-a fost susţinută de factorii cu dreptul decizional, deşi unii din ei erau doctori în ştiinţe, poate fi înţeles, luînd în consideraţie situaţia fi nanciară precară a ţării. Însă odată cu schimbarea

186 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări conducerii ţării şi cu redresarea situaţiei fi nanciare, atitudinea indiferentă faţă de destinul ştiinţei, continuă, totuşi, să se menţină pe parcursul a mai multor ani. Ca rezultat, către anul 2004 ştiinţa se afl a într-o stare critică: baza tehnico-materială degradase, continua exodul masiv al savanţilor din ştiinţă, tineretul pierduse încrederea în ziua de mâine a ştiinţei, salariile cercetătorilor erau unele din cele mai mici din ţară. În mass-media se polemiza şi se discuta pe larg problema dacă va fi sau nu ştiinţa. În aceste împrejurări, dacă Adunarea generală a membrilor AŞM nu l-ar fi ales ca preşedinte pe acad. Gheorghe Duca, savant şi politician recunoscut, consecinţele dezastruoase ale situaţiei create, ar fi avut, cu certitudine, un caracter grav şi ireparabil. Academicianul Gh.Duca la acea perioadă dispunea de o bogată experienţă managerială la nivel de preşedinte al Comisiei parlamentare şi de ministru al ecologiei, construcţiilor şi dezvoltării teritoriale a Republicii Moldova. Despre faptul că alegerea Dumnealui în calitate de preşedinte al AŞM a fost una corectă denotă activitatea sa ulterioară în această funcţie. Activând împreună zi de zi, respectiv, în calitate de prim – vicepreşedinte, secretar ştiinţifi c general şi director de institut, noi suntem martori oculari ai eforturilor şi deciziilor sale, de multe ori, nestandarde întru salvarea ştiinţei, adoptate în situaţii stresogene, care îl costă mulţi nervi şi sănătate. Înzestrat cu talentul excepţional de a conlucra cu conducerea ţării, indiferent de culoarea ei politică, acad. Gh. Duca, a devenit, pe deplină dreptate, savant şi manager al cetăţii ştiinţei. Opiniile şi propunerile sale au pondere nu numai la nivel de Consiliu Suprem pentru Ştiinţă şi Dezvoltare Tehnologică, ci prezintă interes şi pentru organele politice centrale. Multe decizii cu caracter socio-economic, cultural şi ecologic şi-au găsit calea de realizare graţie argumentelor ştiinţifi ce ale preşedintelui AŞM. La aprecierea rezultatelor activităţii acad. Gh.Duca în postura de preşedinte trebuie de ţinut cont de faptul că această activitate s-a realizat în condiţii de presiune totală. Se creează impresia că unii deputaţi, miniştri şi jurnalişti nu au alt scop în activitatea lor decât să discrediteze ştiinţa. Şi numai datorită artei Dumnealui de a vedea lucrurile în toată complexitatea lor, a pătrunde în esenţa comportamentului oponenţilor AŞM şi de a mobiliza comunitatea ştiinţifi că în astfel de împrejurări, astăzi ştiinţa autohtonă continuă să-şi realizeze cu succes funcţiile sale. Deşi rolul acad. Gh. Duca în salvarea ştiinţei autohtone într-o perioadă foarte difi cilă pentru destinul acesteia întru realizarea predestinaţiei ca forţă motrice în dezvoltarea societăţii şi integrarea în lumea ştiinţifi că internaţională este bine cunoscut departe de hotarele ţării, la noi în ţară Dumnealui este cel mai des împroşcat cu „suliţe otrăvitoare” în aceste timpuri de stagnare şi degradare. Dintre personalităţile naţionale, poate numai poetul Gr. Vieru, scriitorul N. Dabija şi acad. I. Bostan au fost huliţi şi mustraţi în aşa măsură cu invective grosolane de către cei care nu doresc prosperarea ţării. Academicianul Gh. Duca, dispunând de capacităţi manageriale deosebite şi de un spirit autocritic, le suportă pe toate, deşi nu fără urmări pentru sănătatea sa. Dumnealui continuă să-şi îndeplinească cu cinste şi nepotolită râvnă atribuţiile de preşedinte al celui mai înalt for ştiinţifi c din ţară şi să obţină rezultate îmbucurătoare. Printre acestea vom menţiona: - crearea unui nou cadru juridic de reglementare şi gestionare a ştiinţei şi inovării – Codul cu privire la ştiinţă şi inovare, conform căruia pentru prima dată ştiinţa a fost recunoscută drept prioritate strategică naţională şi avantajele introducerii formelor noi

187 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări de colaborare şi parteneriat între AŞM şi autorităţile administraţiei publice centrale şi locale, iar AŞM – ca unica instituţie publică de interes naţional în sfera ştiinţei şi inovării, coordonator plenipotenţiar al activităţii ştiinţifi ce şi consultant ştiinţifi c al autorităţilor publice; crearea condiţiilor satisfăcătoare de muncă pentru persoanele angajate în activitatea de cercetare; renovarea în mare măsură a bazei tehnico-ştiinţifi ce; majorarea remunerării muncii; efi cientizarea gestionării patrimoniului AŞM: a fost reconstruită aşa-numita Sală mare într-o sală modernă, care este înalt apreciată pentru ţinuta ei festivă şi elegantă; a fost renovat exteriorul blocului central al AŞM şi reconstruit în interior; a fost reconstruit blocul fostului Centru de Calcul cu reamplasarea ulterioară în incinta acestuia a Bibliotecii Ştiinţifi ce Centrale a AŞM; au fost reparate blocurile institutelor biologice, de chimie, fi zică şi matematică etc.; a fost efectuată optimizarea infrastructurii sferei ştiinţei şi inovării, efi cientizarea activităţii ştiinţifi ce şi sporirea suportului ştiinţifi c în soluţionarea problemelor social-economice şi culturale ale ţării. Graţie implementării unei noi forme de organizare şi fi nanţare a cercetărilor în baza principiilor competitive, a fost posibilă obţinerea unor rezultate valoroase în plan fundamental şi practic. Au fost fondate noi direcţii în ştiinţă: sanocreatologia, fi zico-chimia şi biochimia fenomenelor redox în sistemul ecologic, nanotehnologia nelitografi că, aero-hidrodinamica şi tehnologia de fabricare a minihidrocentralelor şi agregatelor eoliene. Au fost identifi cate şi aprobate de Parlament 6 direcţii strategice, pe care se axează activitatea comunităţii ştiinţifi ce a ţării; creată infrastructura de inovare; a fost integrată ştiinţa autohtonă în spaţiul european de cercetare. Acad. Gh. Duca este în permanentă căutare a căilor de dezvoltare a ştiinţei şi de implementare a realizărilor din acest domeniu. A fost iniţiatorul şi promotorul elaborării Codului cu privire la ştiinţă şi inovare, Legii cu privire la parcurile ştiinţifi co-tehnice şi incubatoarele de inovare, creării Agenţiei pentru inovare şi transfer tehnologic etc. Eforturile întreprinse de acad. Gh. Duca, în comun cu echipa sa, întru implementarea prevederilor acestor legi au asigurat posibilitatea de a obţine resurse fi nanciare considerabile de la bugetul de stat, majorarea salariilor şi crearea condiţiilor de muncă, revitalizarea şi actualizarea ştiinţei autohtone, iniţierea şi dezvoltarea structurii inovaţionale, consolidarea comunităţii ştiinţifi ce, stoparea exodului savanţilor din sfera ştiinţei. Concomitent, Academia de Ştiinţe şi-a extins prerogativele, devenind cel mai prestigios centru ştiinţifi c din ţară cu impact real asupra economiei ţării. Actualmente Gh. Duca depune eforturi colosale pentru a convinge conducerea ţării şi societatea civilă şi a demonstra care sunt consecinţele dezastruoase în cazul aprobării şi implementării Codului educaţiei. Prin prevederile sale referitor la administrarea şi fi nanţarea ştiinţei, acest act normativ, practic, anulează Codul cu privire la ştiinţă şi inovare, recunoscut de comunitatea ştiinţifi că internaţională ca o formă nouă managerială, bazată pe principii democratice şi autohtone de organizare a activităţii oamenilor de ştiinţă. În acelaşi timp, Dumnealui este conştient de necesitatea modifi cării Codului cu privire la ştiinţă şi inovare în urma unei analize obiective a rezultatelor implementării acestuia pe parcursul a circa şapte ani. Propunerile privind modifi carea Codului menţionat au fot susţinute şi de Asambleea AŞM. O atenţie deosebită acad. Gh. Duca acordă efi cientizării în pregătirea şi susţinerea cadrelor ştiinţifi ce tinere: a fost creat Centrul de Instruire Postuniversitară şi

188 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări Perfecţionare, au fost majorate bursele doctoranzilor, au fost instituite 20 de burse de excelenţă ale Guvernului, 7 burse nominale în cinstea savanţilor autohtoni notorii, s-au instituit programele de granturi individuale şi colective pentru tineret; de procurare a echipamentului etc. Mai mult ca atît, acad. Gh. Duca a întreprins eforturi excepţionale pentru a convinge conducerea ţării să permită organizarea pe lângă Academia de Ştiinţe a pregătirii ştiinţifi ce a copiilor dotaţi, care ulterior vor activa în domeniul ştiinţei şi inovării, prin crearea unui Liceu academic pentru copii dotaţi şi a Universităţii AŞM. Fondarea acestor instituţii academice de instruire a viitoarelor cadre ştiinţifi ce – Liceul teoretic pentru copii dotaţi şi Universitatea AŞM – poate fi apreciată ca un caz de succes al preşedintelui Academiei de Ştiinţe. În baza acestor instituţii şi instituţiilor ştiinţifi ce academice, a fost creat Clusterul ştiinţifi co-educaţional „Univer Science”: preuniversitar-universitar- postuniversitar, ce reprezintă un centru unic de pregătire a cadrelor ştiinţifi ce. Acest Cluster va contribui la soluţionarea problemei privind asigurarea ştiinţei cu cadre de cea mai înaltă califi care, deoarece în procesul de instruire a acestora se antrenează cele mai califi cate cadre ştiinţifi ce şi cel mai performant aparataj din institutele ştiinţifi ce. Succesul evident al activităţii Clusterului ştiinţifi co-educaţional se datorează în mare măsură gestionării iscusite a acestuia de către fondatorul Universităţii AŞM, membrul corespondent, profesor universitar Maria Duca. Academicianul Gh. Duca este preocupat în permanenţă de integrarea ştiinţei în arealul european, ceea ce vine în concordanţă cu politica de stat de integrare a ţării în plan regional şi european. Graţie insistenţei Dumnealui, au fost stabilite şi dezvoltate relaţii de colaborare cu academiile de ştiinţe din Rusia, Polonia, România, China, Belarus etc., obţinându-se acces la infrastructuri performante de cercetare din străinătate, la proiecte şi programe internaţionale, şi se promovează imaginea comunităţii ştiinţifi ce din ţară în Europa. Au fost semnate acorduri de colaborare cu Fondul de Cercetări Fundamentale din Rusia, Belarus, cu Ministerul Federal al Cercetării din Germania, Autoritatea Naţională pentru Cercetare Ştiinţifi că din România, Academia Agricolă din Bulgaria, Academia de Ştiinţe din Republica Cehă etc. Unul din cele mai semnifi cative succese în planul aderării Republicii Moldova la spaţiul european unic de cercetare este obţinerea dreptului de asociere a ţării noastre, începînd cu 1 ianuarie 2012, la Programul Cadru - 7. În permanenţă în atenţia preşedintelui AŞM credem că va rămîne şi în continuare, ca şi pînă în prezent, problema efi cientizării activităţii ştiinţifi ce. În acest scop au fost întreprinse eforturi considerabile în vederea : - identifi cării şi organizării cercetărilor în cadrul programelor de stat, ca formă principală de implementare a politicii de stat în sfera ştiinţei şi inovării; - fi nanţării pe bază de concurs a tuturor programelor şi proiectelor ; - implementării rezultatelor ştiinţifi ce şi inovaţiilor prin desfăşurarea activităţii Agenţiei de Inovare şi Transfer Tehnologic; - optimizării infrastructurii sferei de cercetare-dezvoltare; - fi nanţării proiectelor destinate procurării echipamentului ştiinţifi c. Au fost create Institutul de Inginerie Electronică şi Tehnologii Industriale şi Institutul de Dezvoltare a Societăţii Informaţionale. A fost elaborat un sistem de indicatori de monitorizare şi evaluare a activităţii ştiinţifi ce etc.

189 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări În ultimul timp una din preocupările acad. Gh. Duca în plan managerial este actualizarea unor prevederi ale Codului, ajustându-le la realităţi, modifi carea şi completarea altor acte normative privind sfera ştiinţei şi inovării întru realizarea idealurilor democratice în managementul ştiinţei. Academicianul Gh. Duca este o personalitate care a obţinut un înalt prestigiu nu numai ca organizator al ştiinţei, dar, în aceeaşi măsură, şi ca savant notoriu, fapt ce se confi rmă prin multiplele publicaţii ştiinţifi ce în limbi de circulaţie universală şi prin conferirea numeroaselor titluri academice şi didactice în semn de recunoaştere a valoroasei sale opere ştiinţifi ce. Succesul semnifi cativ al activităţii ştiinţifi ce a acad. Gh. Duca se datorează nu numai pregătirii profesionale profunde, muncii asidue, dar şi faptului că de la bun început Dumnealui a organizat cercetările sale în baza unui concept de studiu original, bine argumentat. Studierea proceselor chimice în mediul ambiant, inclusiv în cel acvatic, a proprietăţilor şi capacităţilor lui de autopurifi care s-au efectuat în baza evidenţierii mecanismelor de formare a compuşilor complecşi cu transfer parţial de sarcină, ce condiţionează reacţiile de oxido-reducere şi contribuie la formarea stării redox a mediului ambiant. Prin studiul mecanismelor elementare de formare a compuşilor complecşi cu transfer parţial de sarcină, ce stau la baza reacţiilor de oxido-reducere şi formării stării redox a mediului, a contribuit la dezvoltarea unei direcţii ştiinţifi ce noi - procese de oxido-reducere ca reglator al stării mediului ambiant. A elaborat: teoria stării redox a mediului ambiant; teoria compuşilor complecşi cu transfer parţial al sarcinii în procesele de oxido-reducere; modele matematice de transformare a substanţelor chimice în mediul acvatic; căile de circulaţie a apei oxigenate în mediul ambiant: ocean-mare-lac-râu, atmosferă-hidrosferă, sol-hidrosferă. Pentru prima dată în mediul acvatic, a identifi cat mecanismele de oxidare catalitică a substanţelor organice cu oxigen, apă oxigenată, raze ultraviolete şi formarea radicalilor liberi, precum şi mecanismele de transformare a nitraţilor, nitriţilor, nitrozoaminelor în scopul inhibării formării acestora în sol şi asigurării securităţii productelor alimentare. Graţie cercetărilor academicianului Gh. Duca, a devenit posibilă selecţia orientată şi efi cientă a sistemelor catalitice pentru realizarea anumitor transformări oxido- reducătoare atât în tratarea apelor reziduale şi a aerului poluat, cât şi în determinarea capacităţii de autopurifi care a sistemelor acvatice şi a proprietăţilor mediului, adecvate valorii biologice de habitare. Au fost obţinute metode de determinare a stării redox a mediului acvatic, de detoxicare a apelor reziduale, metode de tratare a gazelor de evacuare, un sistem nou de apreciere a calităţii apelor, a fost elaborat un bioreactor de tip fl uid pentru denitrifi carea apei potabile, metode non-poluante de stimulare şi creştere a plantelor, metode de obţinere a acidului tartric şi dihidroxifumaric, a reductonului din deşeuri alimentare şi agricole, metode de îmbunătăţire a proprietăţilor ecologice şi organoleptice ale sucurilor, metode de diminuare a conţinutului nitriţilor şi nitrozoaminelor în produsele de carne etc. În domeniul oenologiei a elaborat noi substanţe pentru protejarea vinurilor naturale şi spumante de oxidare, noi metode de demetalizare a sucurilor şi vinurilor, tehnologii de prelucrare efectivă a produselor secundare din vinifi caţie etc.

190 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări Acad. Gh. Duca este iniţiatorul şi promotorul elaborării şi implementării auditului ecologic, care constituie un mecanism nou de acţiune în realizarea practică a complexului de măsuri în domeniul ocrotirii mediului ambiant. Rezultatele cercetărilor ştiinţifi ce sunt refl ectate în peste 600 de publicaţii în ţară şi peste hotare, inclusiv, monografi i, manuale şi cărţi. Manualele „Введение в экологическую химию”, „Гидрохимия”, „Reologia” au devenit cărţi de căpătâi pentru studenţi. Monografi ile „Ecological Chemistry”, „Redox Catalisis and Ecological Chemistry”, „The role of Ecological Chemistry in Pollution Research and Sustainable Development”, „Contributions to knowledge”, „Основы процессов обезвреживания вредных отходов виноделия” fac parte din fondul de aur al ştiinţei mondiale. Este autorul a peste 130 de brevete de invenţie. Despre autoritatea acad. Gh. Duca şi aprecierile înalte ale activităţii ştiinţifi ce şi manageriale din partea comunităţii ştiinţifi ce din ţară şi internaţionale denotă: 1) recunoaşterea Dumnealui ca fondator al chimiei ecologice; 2) efectuarea cercetărilor în colaborare cu savanţi din Italia, SUA, Germania, România etc.; 3) invitaţiile de a ţine cursuri de prelegeri la Universitatea “La Sapienza” (Italia), Universitatea Politehnică din Milano, Summer University din Budapesta, Universitatea Tehnică din Iaşi şi Timişoara, Universitatea din Texas etc.; 4) editarea manualelor şi cărţilor Dumnealui în Italia, România şi Rusia: “Chimia ecologică a mediului”(România), “Tratarea apelor poluate de compuşi nonbiodegradabili” şi “Estimarea şi managementul riscului chimic” (Germania), “Theory and aplication of Homogeneons Catalysis by Metal Complexes” etc.; 5) alegerea sa în calitate de membru de onoare al academiilor de ştiinţe din Ucraina, România, Academiei Centrale Europene de Ştiinţă şi Artă, al Academiei Internaţionale de Informatică, Academiei Pedagogice din Rusia, membru de onoare al Societăţii Chimiştilor din SUA şi ca Doctor Honoris Causa al ASEM, al universităţilor din Bălţi, Iaşi, Arad şi Universităţii din Tiraspol cu sediul la Chişinău; 6) menţiunile pe care le-a obţinut, participând cu lucrările sale la diverse Saloane Mondiale – Diplome de merit, Medalia de Aur a Organizaţiei Internaţionale pentru Inventică , Ordinul “Meritul Cultural” în grad de comandor, Crucea de Comandor al Ordinului de Onoare (Polonia), “Ordinul pentru Invenţii” (Belgia), medalia “Henri Coandă” (România), medalia ,,N.S. Kurnakov” (Rusia) etc.; 7) decernarea Premiului de Stat al Republicii Moldova în domeniul ştiinţei, tehnicii şi producţiei în anul 1998 pentru ciclul de lucrări ştiinţifi ce “Aspecte fundamentale şi aplicative ale proceselor de cataliză omogenă” (în comun cu prof. univ. A. Sâciov şi V. Isac ) şi în 2004 – pentru ciclul de lucrări în domeniul chimiei ecologice, protecţiei mediului ambiant şi tehnologiilor de utilizare raţională a resurselor naturale (în comun cu dr. în chimie A. Crăciun, M. Gonţa, T. Sajin şi mem. cor. al Academiei Ruse I. Skurlatov); 8) obţinerea nominalizării “Savantul anului” (2006); 9) desemnarea în calitate de consul onorifi c al Greciei în Republica Moldova şi preşedinte al comisiei interguvernamentale a Moldovei şi Poloniei în domeniul economiei, tehnicii şi ştiinţei. Merită o înaltă apreciere activitatea acad. Gh. Duca ca îndrumător şi conducător ştiinţifi c: a pregătit 16 doctori în chimie şi 2 doctori habilitaţi în ştiinţe. Este fondator al şcolii ştiinţifi ce în domeniul chimiei ecologice, recunoscute departe peste hotarele ţării.

191 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări Referitor la poziţia civică a acad. Gh. Duca vizavi de adevărul ştiinţifi c, vom apela doar la un singur exemplu. Pînă în prezent ne afl ăm sub infl uenţa consecinţelor comportării Domniei sale la şedinţa Guvernului, în cadrul căreia se examina problema privind redenumirea limbii române în limbă moldovenească. Deşi la timpul respectiv acad. Gh. Duca îndeplinea înalta funcţie de om de stat – ministru al ecologiei, construcţiilor şi dezvoltării teritoriale, Dumnealui a avut curajul să nu voteze pentru acest proiect aberant. Personalitate puternică, ambiţioasă şi foarte exigentă atât în raport cu sine, cât şi cu cei din preajmă, acad. Gh.Duca este un izvor nesecat de idei noi şi energie creatoare, care se grăbeşte întotdeauna, în dorinţa sa de a reuşi să realizeze mai multe pentru poporul său. Anii de activitate în comun ne permit să afi rmăm cu toată certitudinea că acad. Gheorghe Duca, în calitatea sa de preşedinte al AŞM, a întreprins tot posibilul, iar uneori chiar imposibilul, pentru dezvoltarea ştiinţei şi consolidarea comunităţii ştiinţifi ce din ţară, rămânând a fi în permanentă căutare a căilor de dezvoltare a ştiinţei autohtone şi de pregătire a cadrelor ştiinţifi ce dotate, un militant activ pentru democraţie şi integrare în lumea ştiinţifi că internaţională. Graţie realizărilor ştiinţifi ce şi manageriale de valoare, la vârsta onorabilă de 60 de ani din ziua naşterii, Domnia sa a devenit o personalitate unică în ştiinţă, a cărei nume, cu siguranţă, va rămâne înscris în istoriografi a ţării noastre.

Academician Teodor Furdui, prim-vicepreşedinte al AŞM Doctor habilitat, prof. univ. Ion Guceac, secretar ştiinţifi c general al AŞM Doctor în biologie Valentina Ciochină, director al Institutului de Fiziologie şi Sanocreatologie al AŞM

192 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări RENUMITUL SAVANT PEDOLOG IGOR KRUPENICOV LA 100 DE ANI DE LA NAŞTERE

La 10 aprilie 2012 se împlinesc 100 ani de la naştere şi 77 de ani de activitate ştiinţifi că, managerială şi didactică a doctorului habilitat, profesor universitar, Omului Emerit, membru de onoare al Academiei de Ştiinţe a Moldovei Igor Krupenicov. Savant cu renume, istoriograf al ştiinţei solului, cercetător şi admirator al cernoziomurilor, Igor Krupenicov continuă activitatea ştiinţifi că, publicând câte o monografi e dedicată problemelor actuale ale pedologiei. Igor Krupenicov s-a născut la 10 aprilie 1912 în oraşul Petrograd. În anul 1922, împreună cu familia, pleacă în Crimeea, unde tatăl său era angajat ca inginer vinifi cator la combinatul de vinifi caţie „Masandra”. În aprilie 1931 Igor Krupenicov devine student la Universitatea „M. Lomonosov” din Moscova. La facultatea pedologo-geografi că pe atunci se crease un colectiv de pedologi cu renume, printre care profesorii V. Ghemerling, N. Kacinski, D. Vilenski, L. Şulga ş.a. Studenţii pedologi obţineau nu numai vaste cunoştinţe teoretice, dar şi practice în decursul lucrărilor pe teren. După absolvirea facultăţii, I. Krupenicov este recomandat în doctorantură. Sub conducerea profesorului V. Ghemerling, pe parcursul a 3 ani cercetează solurile rezervaţiei Naurzum din regiunea Kustanai, Kazahstan şi în 1939 susţine teza de doctorat „Solurile şi condiţiile pedogenetice ale Rezervaţiei „Naurzum”. După satisfacerea serviciului militar, în 1940 I. Krupenicov se întoarce în rezervaţie în calitate de director adjunct pe ştiinţă. În vara anului 1942 cercetările ştiinţifi ce în rezervaţie se stopează. Tânărul doctor pleacă la Taşkent, unde atunci se afl a renumitul Institut „Magaraci”, evacuat din Ialta, la care este angajat în calitate de şef al Secţiei agropedologice. După doi ani de activitate în Asia Mijlocie, odată cu reîntoarcerea în Crimeea a Institutului „Magaraci”, I. Krupenicov pentru a doua oară este angajat la institut în calitate de director adjunct pe ştiinţă. În Rezervaţia „Naurzum”, apoi în Asia şi în Crimeea, I. Krupenicov efectuează diferite cercetări ştiinţifi ce, studiază solurile şi condiţiile pedogenetice, în deosebi

193 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări solurile salinizate şi toleranţa plantelor la salinizare. Dumnealui publică în anii 1937– 1949 peste 50 de lucrări în diferite ediţii. În această perioadă I. Krupenikov face primele încercări de a se promova şi în calitate de literator. Publică o serie de articole de acest gen: „Peştera de gheaţă” (1930), „Prima carte despre Kamceatka” (1937), „P.S. Palas” (1938) etc. În anul 1945, în comun cu fratele Lev, scrie prima monografi e pentru seria „Viaţa oamenilor excelenţi” – „Vasilii Vasilievici Docuceaev. 1846–1903”, publicată în 1948, după care urmează cărţile consacrate lui V.R. Wiliams (1951), P.A. Kostâcev (1955), ultima fi ind fi nisată de un autor, după decesul fratelui Lev. Activitatea sa istorico-literală cu timpul este orientată în special spre istoria pedologiei şi devine una din preocupările de bază ale autorului. În anul 1948 Krupenicov a venit în Moldova la invitaţia academicianului Nicolae Dimo. Începe activitatea didactică şi ştiinţifi că în calitate de doctor-conferenţiar la facultatea de geologie şi pedologie a Universităţii de Stat din Moldova. Pe parcursul a 10 ani, în comun cu şeful catedrei de pedologie, academicianul N. Dimo, participă la perfecţionarea programelor pregătirii profesioniste a pedologilor, ţine un şir de prelegeri, cursuri generale şi speciale. Academicianul N. Dimo pe atunci era preocupat de organizarea cercetării multilaterale a solurilor – principalei bogăţii naturale a Moldovei. El a argumentat programul cartografi erii solurilor la 3 niveluri: al teritoriilor gospodăriilor agricole la scara 1:10000, al raioanelor administrative la scara 1:50000 şi al republicii integral – 1:200000. Astfel, ridicările pe teren se efectuau la scara detaliată, hărţile se obţineau prin generalizare. La această lucrare de proporţii erau antrenaţi şi studenţii cursurilor superioare ale secţiei de pedologie, generalizările fi ind efectuate de corpul didactic sub conducerea profesorului N. Dimo şi a doctorului Igor Krupenicov. În anul 1958 doctorul I. Krupenicov începe activitatea la Institutul de pedologie al Filialei Moldoveneşti a Academiei URSS, în calitate de şef al sectorului de pedologie, fi ind invitat de N. Dimo, directorul Institutului. La acest institut profesorul Krupenicov activează până în prezent, pe parcursul a peste 53 de ani. Dumnealui conduce lucrările de generalizare şi elaborare a hărţilor solurilor, cercetarea multilaterală a componenţei şi proprietăţilor, aprecierea calităţii şi pretabilităţii, bonitării şi regionării solurilor. Organizează conferinţe ştiinţifi ce, este conducător al lucrărilor ştiinţifi ce ale doctoranzilor. În 1960 a fost organizată conferinţa ştiinţifi că, consacrată lucrării lui V. Dokuceaev „Despre solurile Basarabiei” (1900). Lucrările conferinţei au fost editate în 1961. Primele cercetări în domeniul regionării s-au soldat cu monografi a „Raionarea agropedologică” (Крупеников, Урсу, Балтянский, Родина, 1964). Igor Krupenicov conduce cercetările şi lucrările privitor la bonitarea solurilor, prima monografi e apare în 1965 (coautor N. Dодонов), după care urmează o serie de lucrări instructive (coautori R. Lunev, L. Reabinin), care au stat la baza organizării cadastrului funciar. De la începutul activităţii ştiinţifi ce I. Krupenicov manifestă un interes deosebit pentru studierea cernoziomurilor. În anul 1966 susţine cu succes teza de doctor habilitat la Institutul de Geografi e din Moscova, iar în 1967 apare monografi a „Cernoziomurile Moldovei”, care s-a bucurat de un succes incontestabil, fi ind citată până în prezent.

194 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări Domnul I. Krupenicov iniţiază şi organizează editarea culegerilor tematice „Solurile raioanelor Moldovei şi folosirea lor raţională” (1961), apoi seria (7 volume) sub denumirea „Problemele cercetării şi folosirii solurilor Moldovei” (1956-1970), după care au urmat mai multe ediţii speciale. Interesele ştiinţifi ce ale profesorului Igor Krupenicov sunt multilaterale. El activează intensiv, conduce cercetările în diferite domenii ale pedologiei. Devine dascălul unui număr mare de pedologi care activează în diferite domenii ale ştiinţei nu numai în Moldova, dar şi în Alma-Ata, Bişkek, Novosibirsc, Simferopol, Odesa etc. Dumnealui devine un mare cunoscător al cernoziomurilor, participă cu comunicări la diferite întruniri ştiinţifi ce regionale şi internaţionale, inclusiv la Congresele mondiale ale pedologilor din Adelaida (Australia), Bucureşti, Moscova, este un popularizator activ al ştiinţei, autor al multor lucrări publicistice: „Cernoziomul – bogăţia noastră” (1978), „Cernoziomurile carbonatice”(1978), „Scumpa natură a Moldovei” (1983), „Să păstrăm şi să multiplicăm” (1985), „Învelişul de sol al Moldovei. Trecutul, prezentul şi viitorul” (1992). În comun cu colectivul Institutului de Pedologie şi Agrochimie „N. Dimo”, I. Kcupenicov participă la elaborarea şi editarea monografi ei în 3 volume „Solurile Moldovei” (1984–1986), menţionată cu Premiul de Stat (1988). Foarte rezultative au fost relaţiile Dumnealui cu geografi i. Publică monografi a „Istoria gândirii geografi ce în Moldova”, este coautor al manualului „Geografi a Republicii Moldova”, editată mai mulţi ani la rând, al Atlaselor geografi ce (1976, 1978) etc. Concomitent, continuă activitatea ştiinţifi co-literară – publică o serie de cărţi consacrate vieţii şi activităţii lui N. Dimo (1973), L.S. Berg (1976), S.A. Zaharov (1979). După apariţia, la Moscova (editura „Nauka”), a operei sale „Istoria pedologiei. De la apariţie până în zilele noastre” (1981), Igor Krupenicov a devenit o personalitate cu renume mondial. Menţionăm că această monografi e, rezultat al investigaţiilor multianuale, s-a bucurat de un ecou larg la nivel mondial, fi ind tradusă în engleză şi reeditată în India (Delhi, History of Soil Sciece, 1992) şi Olanda (History of Soil Sciece, Roterdam, 1993), rezumatul este publicat în Buletinul Societăţii Mondiale a pedologilor (nr. 1 şi 3, 1993). După apariţia „Istoriei pedologiei”, autorul continuă cercetările în acest domeniu şi publică o serie de articole consacrate diferitor aspecte ale activităţii lui Lomonosov, Sibirţev, Dokuceaev, Zaharov, şi publică monografi a consacrată lui P. Costâcev (1987). În decurs de câţiva ani profesorul I. Krupenicov activează în domeniul eroziunii solului, iniţiază şi participă activ la editarea lucrării fundamentale „Eroziunea solului” (2005). În ultima perioadă Dumnealui publică câteva monografi i înalt apreciate de cititori – „Cernoziomurile şi agricultura ecologică” (coautor B. Boincean, 2004), „Cernoziomurile, apariţia, perfecţionarea fragedă, degradarea, căile de protejare şi renovare” (2008). Ultima lucrare, apărută recent, este consacrată istoriei pedologiei în Republica Moldova. Profesorul Igor Krupenicov este autorul şi coautorul a peste 650 de lucrări ştiinţifi ce, printre care peste 20 de monografi i scrise de jubiliar. De câteva ori a fost ales în calitate de membru al Consiliului Suprem al Societăţii pedologilor, Preşedinte al fi lialei din Moldova, membru al Colegiului de redacţie al prestigioasei reviste „Pocivovedenie” (Moscova). Este Membru de Onoare al Societăţii Pedologilor „V. Dokuceaev” – Rusia şi a Societăţii Naţionale a Moldovei de Ştiinţa

195 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Aniversări Solului. Activitatea sa ştiinţifi că a fost apreciată cu premiile Dokuceaev şi V. Wiliams, a Academiei de Ştiinţe a Moldovei, Ordinul „Gloria muncii”, diferite medalii. Profesorul Igor Krupenicov, la această vârstă onorabilă, continuă activitatea de cercetător ştiinţifi c coordonator la Institutul de Pedologie, Agrochimie şi Protejare a Solului „N. Dimo”. El efectuează generalizări prestigioase, editează monografi i publicistice, este îngrijorat de starea actuală a cernoziomului, elaborează noi idei, înaintează propuneri concrete întru redresarea situaţiei, utilizarea efi cientă şi protejarea învelişului de sol. Comunitatea ştiinţifi că, colectivul Societăţii Pedologilor îi urează jubiliarului multă sănătate şi prosperitate, noi elaborări ştiinţifi ce.

Academician Teodor Furdui, prim-vicepreşedinte al AŞM Academician Andrei URSU, preşedinte al Societăţii Naţionale a Moldovei de Ştiinţa Solului

196 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Abstracts ABSTRACTS

UDC: 616.89 – 082 + 612.821 THE SANOCREATOLOGICAL THEORY OF PSYCHIC HEALTH. I. THE BASIC MODERN NOTION ABOUT PSYCHIC HEALTH. Furdui F.I., Ciochina V.C., Furdui V.F., Vudu G.A., Balmus V.V., Besetea T.S., Gheorghiu Z.B., Stirbu E.I., Vudu L.F., Frunze R.I. //Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei . Ştiinţele Vieţii. 2012, No 1 (316), p. 4-14. In the paper, the analysis of existing basic conceptions on psychic health is demonstrated. As a result, the conclusion of insuffi ciency of our knowledge of its phenomenonology and structuring has been drawn. The authors urge the necessity of the elaboration of a new differentiation of psychic health which would orient the specialists towards carrying out the tasks of sanocreatology on the purposeful formation and maintenance of health. Bibl. - 30 Keywords: psychical health – health - psychical norm - personality – adaptation –homeostasis – organism – behaviour - mental health Received 05 May 2012

UDC: 595.771 A REVIEW OF MOSQUITO (DIPTERA: CULICIDAE) SPECIES RECORDED IN THE REPUBLIC OF MOLDOVA. Sulesco Tatiana, Toderas I., Toderas Lidia. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele Vieţii. 2012, No 1 (316), p. 15-21. This paper presents the results of recent survey of mosquitoes from the Republic of Moldova with a review of past records. An updated checklist with 6 new species records: Anopheles pseudopictus, Aedes geminus, Culex torrentium, Culiseta longiareolata, Coquillettidia buxtoni and Uranotaenia unguiculata has been provided. Altogether 40 mosquito species records: eight species of Anophelinae and thirty-two species of Culicinae in eight genera: Aedes, Aedimorphus, Dahliana, Ochlerotatus, Culex, Culiseta, Coquillettidia and Uranotaenia have been obtained between 1947 and 2011 in the Republic of Moldova. 30 references, 1 table. Keywords: Culicidae - new species - adult mosquitoes - larvae and pupae –populations - species abundance - malaria vectors. Received 28 March 2012

UDC: 633.854.78:631.52 CYTOPLASMIC MALE STERILITY AT DIFFERENT CULTIVATED PLANTS. Duca Maria, Port Angela, Zgardan Dan. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele Vieţii. 2012, No 1 (316), p.22-38. Cytoplasmic male sterility (CMS) in plants, characterized by failure to produce functional pollen grains, is a maternally inherited trait. This phenomenon has been found in many species of plants and is conveniently used for hybrid plant production. The genetic determinants for cytoplasmic male sterility reside in the mitochondrial genome. Comparatives bioinformatical data related genes and proteins CMS associated are summarized at various agricultural plants. 77 references, 4 fi gures. Keywords: Cytoplasmic male sterility- mitochondrial genes – recombinations- proteins – nuclear-cytoplasmatic incompatibility. Received 05 April 2012

197 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Abstracts UDC:581.1.03:581.14 SIGNIFICANCE OF WATER IN THE COORDINATION AND INTEGRATION OF PLANT´S FUNCTIONS IN DROUGHT CONDITIONS Ştefîrţă Anastasia. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele Vieţii. 2012, No 1 (316), p.38-52. Analysis of the literature information demonstrates that the processes that ensure the interactive relations between the organs are associated with auto regulation functions and with maintain a dynamic balance of it. In the process of adapting realises an indissoluble communications of the plant with the environment conditions. Water connects all parts of the body, beginning with the molecules and ending with tissues and organs, into a single whole. Seems to be the only substances in the plant, which can adequate, execute the triple function: adjustment the growth, adjustment of metabolic activity and integration of structure and functions at all levels of organisation. The main cause of deregulation of plants functional integrity under drought conditions are declining in the internal water homeostasis, in the donor- acceptor relations, change of water and osmotic gradients and inhibition of metabolic reactions and biosynthesis. In the drought conditions water belongs to the central coordination and integration functions. 100 references Keywords: selfregulation – coordination – integration - adaptation. Received 20 April 2012 UDC: 612 172. 4: 612. 13 /. 14 SPECIFICITY OF ECG CHANGES UNDER THE INFLUENCE OF NORMOBARIC HYPOXIA. Furdui F.I., Ciochina V.C., Caraterzi G.I. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele Vieţii. 2012, No 1 (316), p.53-64. The paper deals with the investigation of the impact of normobaric hypoxia training (NHT) on the ECG-indices of the heart’s function. According to the effects of NHT, the following different groups have been revealed: that with the cardiovascular system’s functional possibilities and exercise tolerance enhancement, that with an ill-defi ned improvement of the studied parameters and the group with the absence of positive effect. In most individuals, the heart’s functional possibilities enhancement has been observed. That’s why the conclusion on the possibility of the use of this method in sanocreatology in perspective under the condition of the individual determination of the cardiorespiratory system’s functional possibilities and sensitivity to hypoxia has been drawn. 17 references, 15 fi gures Keywords: hypoxia-normobaric hypoxia – heart – electrocardiogram - cardiovascular system - cardiorespiratory system. Received 29 March 2012 UDC: 611.013.12+612.616.2 MORPHOLOGICAL AND MOLECULAR CHANGES OF THE GERM CELLS IN THE PROGRESSION OF THE SPERMATOGENESIS. Balan I. // Bulutinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2012, No1 (316), p.65-82. The modern studies of the infl uence of various factors on spermatogenesis were pooled and were analyzed in order to improve the fertility of the cock’s sperm. The results show the effectiveness of epigenetic factors to improve the quality of semen during stimulation at different stages of spermatogenesis. It was shown the need for and benefi ts of further development of the research on the settlement process of spermatogenesis. 131 references Key words: Sperm – Fertility – Antioxidants – Selenium – Zinc – Vitamins – Carnitine - Glutathione peroxidase - Superoxide dismutase Received 10 April 2012

198 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Abstracts UDC.581.1 RAPID ESTIMATION OF BUXUS SEMPERVIRENS L. LEAVE THERMO- TOLERANCE BY USING THE METHOD OF ELECTRLYTE LEAKAGE. Nemerovschii A., Dascaliuc A. // Bulutinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2012, No1 (316), p.82-92. The heat shock (hs) resistance of boxwood (Buxus sempervirens L.) leaves was investigated. Based on the infl uence on the kinetics of electrolytes leakage, the doses of hs were divided into three zones: zone of temperate (1), intermediate (2), and strong (3) damages. In the frame of doses that initially induced the leakage of 18-82% electrolytes, increasing the hs dose by raising the temperature, or duration of exposure, caused the exponential and linear increasing of damages, respectively. With the temperature of hs, the activation energy of cells membranes injury and the fraction of irreversible damages increased; dynamics of damages recovery became slower. 19 references, 5 fi gures. Keywards: Buxus sempervirens L.- heat shock - electrolytes leakage - activation energy. Received 10 February 2012 UDC: 635 : 519.8 THE ACTION OF IRRIGATION ON AIR HUMIDITY AND WATER SIMMULA- TION REGIME IN TOMATO CULTIVATION. Botnari Vasile. // Bulutinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2012, No1 (316), p.92-104. In this work is analyzed the irrigation action in regarding relative air humidity on tomatoes cultivation on open fi eld at the different heights. This article gives a rationale to guide further research on improving methods of irrigation, water transfer modeling in the system “soil-plant.” A description of agro-physical processes occurring in the system “soil-plant” in the cultivation of tomatoes for realization more accurate methods of calculation and timing of watering rules in programming yields of vegetable crops. 27 references, 2 tables Keywords: tomatoes cultivation – irrigation - air humidity- modeling - “soil-plant” system. Received 19 March 2012 UDC: 582.824.3:[581.15.581.169](478)+582.824.3:581.5(478) RANDOM AMPLIFIED POLYMORPHIC DNA (RAPD) VARIATION AMONG POPULATIONS OF THE HYPERICUM PERFORATUM L. IN R. MOLDOVA. Duca M., Budeanu O., Grosu C.A., Ţapu L., Chilari R. // Bulutinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2012, No1 (316), p.104-110. Random amplifi ed polymorphic DNA (RAPD) variation profi ling was examined in eight populations of Hypericum perforatum L in RMoldova. Genetic diversity was estimated in 80 samples. 120 bands were obtained for all populations, 85% of which were polymorphic at least within a population. The percentage of polymorphic loci varied from 40,8 to 62,5% and genetic distance between populations ranged from 0,033 to 0,278. The results show discrete genetic structuring in the populations studied and provide useful information for future conservation measures. 30 references, 5 tables. Keywords: Hypericum perforatu – RAPD - genetic diversity - populations. Received 10 February 2012 UDC: 633.8:631.527

PERSPECTIVES HETEROTIC HYBRIDS POLYCROSS F1 OF LAVANDULA ANGUSTIFOLIA MILL.Maşcovţeva Svetlana, Gonceariuc Maria, Кulcithki Veaceslav,

199 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Abstracts Balmuş Zinaida, Sârbu Tatiana, Botnarenco Pantelimon. // Bulutinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2012, No1 (316), p.110-118.

The quantitative traits and heterosis effect F1 polycross hybrids Lavandula angustifolia Mill. has been studied and carried out the selection of the perspective hybrids. The height of a plant variety from 38.0 cm. to 75 cm, plants the length of infl orescence stem is ranged from 12.4 to 24.0 cm, the number of whorls ranges from 5 to 9. The content of essential oil varies between 3.150% and 5.790% (dry matter). The effect of heterosis in different hybrids consist by the height of the plant from 1.9% to 14.0%, from 35.0% to 155.0% by the number of infl orescences, from 1.3% to 39.0% by the length of infl orescences stems, and the content of essential oil is from

6.1% to 101%. The effect of heterosis in hybrids polycross F1 of lavender is obviously expressed by the height of the bush, number of the infl orescences, and the content of the essential oil. The most perspective hybrid for selection of new variety-clone is hybrid polycross Fr.5S-8-24. 9 references, 3 tables. Key words: Lavandula angustifolia - hybrid, heterosis - essential oil. Received 12 April 2012

UDC: 633.15:575.224.234.2 EVALUATION OF THE BIOCHEMICAL EFFECT OF THE OPAQUE-2 MUTATION IN THE TETRAPLOID MAIZE GENOME. Palii A., Batîru Gr., Rotari A., Rotari E., Comarov Galina. // Bulutinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2012, No1 (316), p.118-125. The results of studying the grain quality of tetraploid maize forms containing the opaque-2 endosperm gene, created for the fi rst time in the Republic of Moldova are presented. It was revealed that at the tetraploid level, the protein content increased and the fat content decreased. The dosage effect of the opaque-2 gene on the content of lysine is also discussed. 25 references, 1 table, 2 fi gures. Kewvords: maize – tetraploid – gene - opaque-2 – protein - lysine Received 12 March 2012

UDC: 597.2\.5:591.9 FISH POPULATION ADAPTIVE POTENTIAL ASSESSMENT IN THE CURRENT ENVIRONMENTAL CONDITIONS OF THE MIDDLE AND LOWER SECTORS OF DNIESTER RIVER. Crepis Oleg, Usatii Marin, Usatii Adrian, Shaptefrats Nicolai, Ungureanu Laurentsia, Cebanu Aurel, Bodeanu Anatol, Dubrăveanu Dorin, Rusu Vadim, Silitrari Elena. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele Vieţii. 2012, No 1 (316), p.126-134. The investigations carried out in Dniester River (medial and lower sectors) have shown that the present conditions of reproduction, growth and nutrition are extremely unfavorable for lyto- and psammofi le fi sh species. In general, for all the valuable species of fi sh have been reported a number of unfavorable factors such as changes in thermal regime, the fall in water level and considerable variations of it, reducing the nutritional base (phyto-, zooplankton, bentos), overgrowth of impaired of fi sh that is devouring the eggs and young’s of valuable fi sh populations and species that have become active concurrent with these competitors in nutrition. 15 references, 2 tables, Keywords: fi sh-species – reproduction – growth – nutrition - population Received 31 January 2012

UDC: 597.08:557.4 ICHTHYOFAUNA DIVERSITY, NUMERICAL RATIO OF FISH SPECIES AND THEIR HABITAT IN THE MIDDLE AND LOWER SECTORS OF THE DNIESTER RIVER. Usatii Adrian, Crepis Oleg, Usatii Marin, Shaptefrats Nicolai, Cebanu Aurel, Croitoru

200 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Abstracts Ion, Bujor Aliona, Rusu Vadim. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele Vieţii. 2012, No 1 (316), p.134-143. Analysis of the structure of the ichthyofauna at the middle and lower sectors of Dniester River has shown that over a year and is the obvious changes of specifi c numerical values and diversity of species of fi sh, which confi rms that ecosystem of Dniester River, is in a process of cardinal changes. The trend appeared to reduce the numerical values of valuable fi sh species (particularly of rheophils species) and the progressive increase of fi sh without economic value. For example, Bullhead, Amur sleeper, Topmouth gudgeon and Pumpkinseed sunfi sh now found commonly in catches in the past have not been reported in the medial and lower sectors of Dniester River. 15 references, 3 tables. Keywords: fi sh- ichthyofauna – species – ecosystem – Dniester. Received 31 January 2012 UDC: 573.6.086 THE ACTION OF THE COORDINATIVE COBALT COMPOUNDS WITH DIOXIMINES ON THE BIOSYNTHETIC PROCESSES IN THE RED ALGA PORPHYRIDIUM CRUENTUM. Rudic V., Cepoi L., Rudi L., Miscu V., Chiriac T., Cojocari A., Lozan V., Coropceanu E., Bologa O.// Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2012. No 1 (316), p.144-151. There are presented the analysis results of the modifi cations at the biosynthetic processes of the red alga Porphyridium cruentum under the infl uence of the coordinative compounds of the cobalt with the dioximines and there is estimated their stimulator effect. The accumulation of the products emerged from the oxidation of the lipid biomass, followed by the increased lipid biosynthesis determines the ability of the Porphyridium cruentum cells to maintain the viability. 8 references,7 fi gures. Keywords: red alga Porphyridium cruentum - coordinative compounds of the cobalt with the dioximines - biosynthetic processes. Received 5 March 2012 UDC: 579.22+577.152.1 THE EFFECT OF OXIDATIVE STRESS ON CATALASE ACTIVITY AND PRODUCTIVITY OF THE MICROMYCETES PENICILLIUM FUNICULOSUM CNMN FD 11. Sîrbu Tamara. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2012. No 1 (316), p.151-158. It was studied the stability of Penicillium funiculosum CNMN FD 11 to the action of hydrogen peroxide under conditions of prolonged oxidative stress. It is shown that prolonged oxidative stress affects negatively both on the activity of catalase, and on the producing ability of the mycelium. It is established that the effect of H2O2 depends on its concentration and growth phase of the fungus. Adding H2O2 in the medium during the culture growth in the exponential phase of drilling and development, leads to an increase in catalase activity and reduced productivity of mycelium, and during the stationary phase has a positive effect on the biosynthesis of catalase as well as on-producing ability of the mycelium. 31 references, 5 fi gures. Keywords: catalase activity - oxidative stress - producing ability of the mycelium. Received 5 March 2012 UDC: 573.6.086.83 ASSESSMENT OF THE ACTIVITY OF ANTIOXIDANT COMPLEXES FROM POROHYRIDIUM CRUENTUM BIOMASS USING UNSPECIFIC MRTHODS. Sadovnic Daniela. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei.

201 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Abstracts Ştiinţele vieţii. 2012. No 1 (316), p.158-167. Was conducted the assessment of the possibility to use the unspecifi c methods for the determination of antioxidant activity as informative methods to track the evolution of porphyridium antioxidant status during cultivation. It was found that the unspecifi c methods for the determination of antioxidant activity based on the restoration of non-biological radicals ABTS and DPPH are informative and can be used to determine the porphyridium antioxidant status under cultivation. The test Folin-Ciocalteu can be used as a method of determining antioxidant activity caused by phenolic components of biomass. 16 references, 9 fi gures. Keywords: Porphyridium cruentum - antioxidant activity - non-biological radicals - non- specifi c methods. Received 5 March 2012

UDC: 634.4(478) SOIL RARITIES OF THE SOUTHERN PLAIN OF MOLDOVA. Ursu A., Overcenco A., Marcov I., Curcubat Stela. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2012. No 1 (316), p.168-174. Forests of different species compositions have been infi ltrated into South Steppe Plain of Moldova by the certain elements of relief. The soils under these forests mainly of chernozem type, and are presented by all automorphous subtypes (Podzol, Leached, Typical and Carbonate). Geographical distribution of subtypes is conditioned mainly by hydrological regime, which becomes more xerophytic in southern direction, together with a predomination of pubescent oak in the forest crop composition. Also, in the specifi c conditions of south steppe, the grey soils (Light-grey, Typical and Mollic) have been developed. 13 references, 3 tables, 2 photos. Keywords: hills of South Steppe Plain - oak forests - grey soils - chernozems Received 28 March 2012

UDC: 574 : 504 (478-25) ASSESSMENT OF WASTE IMPACT ON THE BIC RIVER ECOSYSTEM. Negara C., Bulimaga C., Grabco N. // Buletinul Academiei de Ştiinţe a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2012. No 1 (316), p.174-182. Coastal vascular vegetation of Bic River is represented by 131 species from 116 genera and 44 families. Predominant families are: Asteraceae with 26 species from 23 genera and Poaceae with 18 species from 11 genera. The dynamic of impact of waste on the river ecosystem Bic is expressed by the index of similarity between the studied sectors, whose size is inversely proportional to the amount of impact on the ecosystem: if the index value is higher, the anthropic pressure on the analyzed sectors is lower and vice versa. Another criterion in impact assessment of waste dynamic on the ecosystem serves the number of spontaneous species and amount of ruderal and segetal species. Increasing the impact of waste on the ecosystem causes the decline of spontaneous species. 12 reference, 1 table, 4 fi gures. Keywords: impact – waste - similarity index - vascular plants. Received 19 March 2012

202 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Рефераты РЕФЕРАТЫ

УДК: 616.89 – 082 + 612.821 САНОКРЕАТОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ПСИХИЧЕСКОГО ЗДОРОВЬЯ. I. ОСНОВНЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПСИХИЧЕСКОМ ЗДОРОВЬЕ. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Фурдуй В.Ф., Вуду Г.А., Балмуш В.В., Бешетя Т.С., Георгиу З.Б., Штирбу Е.И., Вуду Л.Ф., Фрунзе Р.И. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с. 4-14. В статье проводится анализ существующих основных концепции о психическом здоровье, в результате чего делается вывод о недостаточности изученности его феноменологии и структурированности. Авторы указывают на необходимость разработки новой дифференциации психического здоровья, которая ориентировала бы специалистов на реализацию задач санокреатологии по целенаправленному формированию и поддержанию здоровья. Библ. - 30 Ключевые слова: здоровье - психическое здоровье - когнитивное здоровье - психическая норма – личность – адаптация – гомеостаз – организм - поведение. Поступила в редакцию 05 мая 2012

УДК: 595.771 ОБЗОР ВИДОВ КРОВОСОСУЩИХ КОМАРОВ (DIPTERA: CULICIDAE) ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ В РЕСПУБЛИКЕ МОЛДОВА. Шулешко Татьяна, Тодераш И., Тодераш Лидия. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с. 15-21. В данной статье представлены результаты недавних исследований по кровососущим комарам Республики Молдова с обзором фаунистических исследований проводимых в прошлые годы. Был представлен аннотированный список комаров, пополненный шестью новыми находками: Anopheles pseudopictus, Aedes geminus, Culex torrentium, Culiseta longiareolata, Coquillettidia buxtoni и Uranotaenia unguiculata. В целом за период с 1947 по 2011 гг. в Республике Молдова было достоверно зарегистрировано 40 видов комаров, 8 из которых относятся к подсемейству Anophelinae, и 32 вида – к подсем. Culicinae в 8 родах: Aedes, Aedimorphus, Dahliana, Ochlerotatus, Culex, Culiseta, Coquillettidia и Uranotaenia. Библ.-30, табл.-1. Ключевые слова: Culicidae – комары - новые виды - взрослые особи - личинки – куколки – популяции - частота встречаемости видов - вектор малярии. Поступила в редакцию 28 марта 2012

УДК: 633.854.78:631.52 ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МУЖСКАЯ СТЕРИЛЬНОСТЬ У РАЗЛИЧНЫХ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ. Дука Мария, Порт Анжела, Згардан Дан. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с. 22-38. Из всех известных типов мужской стерильности у растений широкое внедрение в селекционно-семеноводческую практику получила цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС). В обзоре рассматривается ЦМС у различных растений. Обобщены результаты исследований в области описания митохондриальных генов ассоциированных с ЦМС. Рассмотрены результаты сравнительного изучения митохондриальных генов и белков отвечающих за проявление ЦМС у культурных растений. Библ.- 77, рис. 4. Ключевые слова: Цитоплазматическая мужская стерильность - митохондриальные

203 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Рефераты гены – рекомбинации – белки – несовместимость ядро-цитоплазма. Поступила в редакцию 05 апреля 2012

УДК: 581.1.03:581.14 ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ ДЛЯ КООРДИНАЦИИ И ИНТЕГРАЦИИ ФУНКЦИЙ РАСТЕНИЙ ПРИ ЗАСУХЕ. Штефырцэ Анастасия. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с. 38-52. Обзор. Процессы, обеспечивающие взаимосвязь и взаимодействие органов растений достигается саморегулированием функций и сохранением их динамического равновесия. В процессе приспособления осуществляется неразрывное единство растений с окружающей средой. Вода объединяет все составляющие части организма, начиная от молекул и кончая тканями и органами, в единое целое. Считается, что вода является единственным веществом в растении, которое может адекватно выполнять тройную функцию: регуляции роста, регуляции активности метаболизма и интеграции структуры и функций на всех уровнях организации. Главной причиной нарушения функциональной целостности в условиях засухи являются отклонения гомеостаза внутренней водной среды, изменения донорно-акцепторных взаимоотношений и градиентов водного и осмотического потенциалов между органами, ингибирование метаболических реакций и биосинтезов. В условиях засухи воде принадлежит центральное место в координации и сохранения интеграции функций. Библ.-100 Ключевые слова: саморегуляция – координация – интеграция - адаптация Поступила в редакцию 20 апреля 2012

УДК: 612 172. 4: 612. 13 /. 14 СПЕЦИФИКА ИЗМЕНЕНИЙ ЭКГ ПОД ВЛИЯНИЕМ НОРМОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Каратерзи Г.И. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с. 53-64. Статья посвящена исследованию влияния нормобарической гипоксической тренировки (НГТ ) на ЭКГ–показатели функции сердца. По эффекту влияния НГТ выявлены различные группы: с повышением функциональных возможностей ССС и толерантности на нагрузку, со слабовыраженным улучшением исследуемых параметров и с отсутствием положительного эффекта. У большинства исследуемых наблюдалось повышение функциональных возможностей сердца, на основании чего делается вывод о возможности в перспективе использования этого метода в санокреатологии при условии индивидуального определения функциональных возможностей кардиореспираторной системы и чувствительности к гипоксии. Библ. – 17, рис. -15 Ключевые слова: гипоксия - нормобарическая гипоксия – сердце –электрокардиограмма – сердечно - сосудистая система - кардиореспираторная система Поступила в редакцию 29 марта 2012

УДК: 611.013.12+612.616.2 МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК В ПРОГРЕССИИ СПЕРМАТОГЕНЕЗА. Балан И.В. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с. 65-82. Были обобщены и анализированы данные современных исследований влияния различных факторов на сперматогенез в целях улучшения оплодотворяемости спермиев петуха. Полученные результаты рассматриваемых исследований показывают эффективность эпигенетических факторов по улучшению качества спермы при

204 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Рефераты стимуляции на различных стадиях эволюции сперматогенеза. Показано необходимость и преимущества дальнейшего развития исследований по урегулированию процессов сперматогенеза. Библ. - 131. Ключевые слова: Сперма – фертильность – антиоксиданты - селен – цинк – витамины – карнитин – глутатионпероксидаза - супероксиддисмутаза. Поступила в редакцию 10 апреля 2012

УДК:581.1 УСКОРЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМОУСТОЙЧИВОСТИ ЛИСЬЕВ BUXUS SEMPERVIRENS L. С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА УТЕЧКИ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. Немеровский А., Даскалюк А. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с.82-92. Исследовали устойчивость листьев самшита (Buxus sempervirens L.) к тепловому шоку (тш). Дозы тш, на основании влияния на кинетику утечки электролитов, были разделены на три зоны: зона умеренных (1), средних (2) и сильных повреждений. В рамках доз, которые вызывали утечку 18-82% электролитов, увеличение дозы тш за счет повышения температуры и продолжительности воздействия вызвало экспоненциальное и линейное увеличение уровня повреждений соответственно. Энергия активации повреждения клеточных мембран и доля необратимых повреждений с повышением температуры тш увеличилась, а динамика их восстановления, наоборот, замедлялась. Библ. – 19 , рис. -5 Ключевые слова: Buxus sempervirens L.– тепловой шок – утечка электролитов – энергия активации. Поступила в редакцию 10 февраля 2012

УДК:635: 519.8 ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ НА ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ТОМАТОВ. Ботнарь В.Ф. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с.92-104. В работе рассмотрено влияние орошения на временное и вертикальное изменение относительной влажности воздуха при возделывание томатов в открытом грунте. Обосновано ориентирование дальнейших исследований на совершенствование методов орошения, моделирования процессов влагопереноса в почве. Приведено описание агрофизических процессов, происходящих в системе «почва-растение» при возделывании томатов с целью реализации более точных методов расчета норм и сроков полива в практике программирования урожаев овощных культур. Библ. – 27, таб. - 2 Ключевые слова: возделывание томатов – орошение - влажность воздуха – моделирование - система «почва-растение». Поступила в редакцию 19 марта 2012

УДК: 582.824.3:[581.15.581.169](478)+582.824.3:581.5(478) ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПРОФИЛЕЙ RAPD СРЕДИ ПОПУЛЯЦИЙ HYPERICUM PERFORATUM L. В Р. МОЛДОВА. Дука М., Будяну О., Гросу К.А., Цапу Л., Киларь Р. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с.104-110. Использование техники RAPD позволило оценить полиморфные профили 8 популяций Hypericum perforatum L из Р.Молдова. Генетическое разнообразие было оценено для 80 проб. 120 фрагментов было получено для всех изученных популяций из которых 85% были полиморфными внутри популяции. Частота встречаемости полиморфных локусов

205 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Рефераты варьировала от 40,8 до 62,5% и генетическое родство между популяциями составило от 0,033 до 0,278. Полученные результаты показали генетическую структуру изученных популяций и предоставили полезную информацию для сохранения биоразнообразия. Библ. - 30, табл. - 5. Ключевые слова: Hypericum perforatum – RAPD - генетическое разнообразие -популяции. Поступила в редакцию 10 февраля 2012

УДК:633.8:631.527

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ГЕТЕРОЗИСНЫЕ ГИБРИДЫ ПОЛИКРОСС F1 LAVANDULA ANGUSTIFOLIA MIL. Машковцева Светлана, Гончарюк Мария, Кулчицкий Вячеслав, Балмуш Зинаида, Сырбу Татьяна, Ботнаренко Пантелимон. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с.110-118.

Исследовано влияние материнских форм на гибриды поликросс F1 Lavandula angustifolia Mill. Был изучен эффект гетерозиса по количественным признакам куста и соцветия в сравнение с материнскими формами. Всего было изучено 90 гибридов, из которых выделилось по содержанию эфирного масла 19. У всех 19 гибридов эффект гетерозиса по этим признакам положителен. Наилучшим выделившимся поликросс

гибридом F1 по количественным признакам куста и соцветия, является гибрид Fr.5S-8-24.

Поликросс гибрида F1 Fr.5S-8-24 отличается самым высоким содержание эфирного масла – 5,790% (с.в.), а эффект гетерозиса по этому признаку составляет +101%. Содержание

основного компонента в эфирном масле (линалил ацетата) у гибрида F1 Fr.5S-8-24 – 44.713%. Библ.-9,табл.-3. Ключевые слова: Lavandula angustifolia – гибрид – гетерозис - эфирное масло. Поступила в редакцию 12 апреля 2012

УДК: 633.15:575.224.234.2 ИЗУЧЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА МУТАЦИИ OPAQUE-2 В ТЕТРАПЛОИДНОМ ГЕНОМЕ КУКУРУЗЫ. Палий А., Батыру Гр., Ротарь А., Ротарь Е., Комаров Галина. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с.118-125. Приведены результаты изучения качества зерна тетраплоидных форм кукурузы, созданных впервые в Молдавии, на основе эндоспермальной мутации оpaque-2. С увеличением уровня плоидности отмечена тенденция в повышении содержания белка и в уменьшении содержания жира в зерне. Обсуждается также влияние числа доз гена оpaque-2 на содержание лизина в белке. Библ.-25, табл.-1, рис.-2 Ключевые слова: кукуруза – тетраплоид – ген - opaque-2 – протеин – лизин. Поступила в редакцию 12 марта 2012

УДК: 597.2\.5:591.9 ОЦЕНКА АДАПТИВНОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОПУЛЯЦИЙ РЫБ В СОВРЕМЕННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО И НИЖНЕГО УЧАСТКОВ Р. ДНЕСТР. Крепис Олег, Усатый Марин, Усатый Адриан, Шаптефраць Николай, Унгуряну Лауренция, Чебану Аурел, Бодяну Анатол, Думбрэвяну Дорин, Русу Вадим, Силитрарь Елена. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с. 126-134. Исследования проведённые на среднем и нижнем участках Днестра показали, что современные условия размножения, роста и питания являются крайне неблагоприятными

206 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Рефераты для литофильных и псаммофильных видов рыб. Для всех ценных видов рыб были выделены соответствующие группы неблагоприятных факторов среды, таких как изменения термического режима, понижение и резкие колебания уровня воды, сокращение кормовой базы (фито-, зоопланктон, бентос), массовое развитие непромысловых видов рыб, которые выедают икру и молодь ценных видов рыб, также становятся для них активными конкурентами в питании. Библ. – 15, таб. – 2. Ключевые слова: рыбы - размножение - рост - питание - екосистема – популяция. Поступила в редакцию 31 января 2012

УДК: 597.08:557.4 ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ИХТИОФАУНЫ, ЧИСЛЕННОЕ СООТНОШЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ РЫБ И АРЕАЛ ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ НА СРЕДНЕМ И НИЖНЕМ УЧАСТКАХ ДНЕСТРА. Усатый Адриан, Крепис Олег, Усатый Марин, Шаптефраць Николай, Чебану Аурел, Кроитору Ион, Бужор Алиона, Русу Вадим. //Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, № 1 (316), с. 134-143. Анализ структуры ихтиофауны среднего и нижнего участков Днестра показал, что в течение одного года отмечаются заметные изменения видового разнообразия и численности различных видов рыб, что служит подтверждением процесса кардинальных изменении всей экосистемы реки Днестр. Отмечена тенденция сокращения численности ценных видов рыб (в особенности реофилов) и прогрессирующего увеличения популяций рыб не имеющих экономического значения. Например, сейчас в уловах часто встречаются такие непромысловые виды, как подкаменщик, ротан, амурский чебачок и солнечная рыба, которые в недавнем прошлом не обитали в нижнем и среднем Днестре. Tаб. – 3, библ. – 15. Ключевые слова: рыбы – екосистема - Днестр - ихтиофауна – популяция. Поступила в редакцию 31 января 2012

УДК: 573.6.086 ВОЗДЕЙСТВИЕ КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ КОБАЛЬТА С ДИОКСИМИНАМИ НА НЕКОТОРЫЕ БИОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В МИКРОВОДОРОСЛИ PORPHYRIDIUM CRUENTUM. Рудик В., Чепой Л., Рудь Л., Миску В., Кирияк Т., Кожокарь А., Лозан В., Коропчану Э., Болога О. // Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, Nr. 1 (316), c.144-151. Представлены результаты анализа некоторых биосинтетических процессов, происходящих в красной микроводоросли Porphyridium cruentum под воздействием координационных соединений кобальта с диоксиминами и определен их положительный эффект. Накопление продуктов окисления липидов в биомассе, сопровожденное повышенным биосинтезом липидов, определяет способность микроводоросли к поддержанию жизнедеятельности. Библ. – 8, рис. – 9. Ключевые слова: красная микроводоросль Porphyridium cruentum - координационные соединения кобальта с диоксиминами - биосинтетические процессы. Поступила в редакцию 5 марта 2012

УДК: 579.22+577.152.1 ВЛИЯНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА НА АКТИВНОСТЬ КАТАЛАЗЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ МИКРОМИЦЕТА Penicillium funiculosum CNMN FD 11. Сырбу Тамара. // Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, Nr. 1 (316), c.151-158.

207 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Рефераты Изучена устойчивость Penicillium funiculosum CNMN FD 11 к действию пероксида водорода в условиях длительного окислительного стресса. Показано, что длительный окислительный стресс влияет отрицательно как на активность каталазы, так и на

продуцирующую способность мицелия. Установлено, что эффект Н2О2 зависит от его

концентрации и фазы роста гриба. Добавление Н2О2 в среду при выращивании культуры во время посева и экспоненциальной фазы развития, приводит к повышению активности каталазы и снижению продуктивности мицелия, а во время стационарной фазы положительно влияет как на биосинтез каталазы, так и на продуцирующую способность мицелия. Библ. – 31; рис. – 5. Ключевые слова: активность каталазы - окислительный стресс - продуцирующая способность мицелия. Поступила в редакцию 5 марта 2012

УДК: 573.6.086.83 ОЦЕНКА АКТИВНОСТИ АНТИОКСИДАНТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ИЗ БИОМАССЫ PORPHYRIDIUM CRUENTUM ПРИ ПОМОЩИ НЕСПЕЦИФИЧЕСКИХ МЕТОДОВ. Садовник Даниела. // Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, Nr. 1 (316), c.158-167. Была проведена оценка возможности применения неспецифических методов определения антиоксидантной активности в качестве информативных методов, позволяющих отслеживать эволюцию антиоксидантного статуса порфиридиума в процессе культивирования. Было установлено что неспецифические методы определения антиоксидантной активности на основе восстановления небиологических радикалов ABTS и DPPH являются информативными и могут применяться для определения антиоксидантного статуса порфиридиума при культивировании. Тест Фолин –Чиокалтеу может применяться в качестве метода определения антиоксидантной активности, обусловленной фенольными компонентами биомассы. Библ. – 16, Рис. – 9. Ключевые слова: Porphyridium cruentum - антиоксидантная активность- небиологические радикалы - неспецифические методы. Поступила в редакцию 5 марта 2012

УДК: 634.4(478) ПОЧВЕННЫЕ РАРИТЕТЫ ЮЖНОЙ РАВНИНЫ МОЛДОВЫ. Урсу A., Оверченко А., Марков И., Куркубэт Стела. // Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, Nr. 1 (316), c.168-174. В степную равнину юга Молдовы, в условиях определенных элементам рельефа, проникают леса различного видового состава. Под этими лесами сформировались почвы в основном черноземного типа, представленные всеми автоморфными подтипами – оподзоленными, выщелоченными, типичными и карбонатными. Географическое распространение подтипов чернозема обусловлено преимущественно гидрологическим режимом, который в южном направлении становится все более ксерофитным, вместе с преобладанием в составе древостоя лесов дуба пушистого. Также, в специфических условиях леса, на отдельных возвышенностях Южной степной равнины сформировались серые почвы – светлые, типичные и моликовые. Библ. – 13, таб. – 3, фото – 2. Ключевые слова: возвышенности Южной степной равнины - дубовые леса - серые почвы - черноземы. Поступила в редакцию 28 марта 2012

208 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Рефераты УДК: 574 : 504 (478-25) ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОТХОДОВ НА ЭКОСИСТЕМУ РЕКИ БЫК. Негара К., Бульмага К., Грабко Н. // Известия Академии наук Молдовы. Науки о жизни. 2012, Nr. 1 (316), c.174-182. Установлено, что прибережная растительность р. Бык представлена 131 видами из 116 родов и 44 семействами. Преобладают семейства: Asteraceae - 26 видов из 23 родов и Poaceae - 18 видов из 11 родов. Динамика влияния отходов на экосистему реки Бык выражается индексом сходства исследуемых секторов, величина которого обратно пропорциональна значению отрицательного воздействия на экосистему: чем выше значение индекса, тем ниже антропогенное воздействие на проанализированные участки, и наоборот. Еще один критерий для оценки динамики воздействия отходов на биоценозы является соотношение численности спонтанных видов к рудеральным и сегетальным. Увеличение отрицательного влияния отходов на экосистемы вызывает сокращение спонтанных видов. Библ. - 12, табл.- 1, рис. - 4. Ключевые слова: динамика влияние - индекс сходства – отходы - сосудистые растения. Поступила в редакцию 19 марта 2012

209 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 CUPRINS

Articole de fond Санокреатологическая теория психического здоровья. I. Основные современные представления о психическом здоровье. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Фурдуй В.Ф., Вуду Г.А., Балмуш В.В., Бешетя Т.С., Георгиу З.Б., Штирбу Е.И., Вуду Л.Ф., Фрунзе Р.И...... 4 A review of mosquito (Diptera: Culicidae) species records in the Republic of Moldova. Sulesco Tatiana, Toderas I., Toderas Lidia...... 15 Androsterilitatea citoplasmatică la diferite plante de cultură. Duca Maria, Port Angela, Zgardan Dan...... 22 Semnifi caţia apei în coordonarea şi integrarea funcţiilor plantei în condiţii de secetă. Ştefîrţă Anastasia...... 38 Fiziologia şi Sanocreatologia Специфика изменений ЭКГ под влиянием нормобарической гипоксии. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Каратерзи Г.И...... 53 Modifi cări moleculare si morfologice dirijate ale celulelor spermatice în progresia spermatogenezei. Balan Ion...... 65 Fiziologia şi Biochimia plantelor Determinarea accelerată a termotoleranţei frunzelor de Buxus sempervirens L. cu ajutorul metodei de scurgere a electroliţilor. Nemerovschii A., Dascaliuc A...... 82 Влияние орошения на влажность воздуха и моделирование водного режима при возделывании томатов. Ботнарь В.Ф...... 92 Genetica, Biologia moleculară şi Ameliorarea Random amplifi ed polymorphic DNA (RAPD) variation among populations of the Hypericum perforatum L in R. Moldova. Duca Maria, Budeanu O., Grosu C.A., Ţapu Lucia, Chilari Rodica...... 104

Перспективные гетерозисные гибриды поликросс F1 Lavandula angustifolia Mil. Машковцева Светлана, Гончарюк Мария, Кулчицкий Вячеслав, Балмуш Зинаида, Сырбу Татьяна, Ботнаренко Пантелимон...... 110 Evaluarea efectului biochimic al mutaţiei opaque-2 în genomul porumbului tetraploid. Palii A., Batîru Gr., Rotari A., Rotari E., Comarov Galina...... 118 Zoologia Evaluarea potenţialului adaptiv al populaţiilor de peşti în condiţiile ecologice actuale ale sectoarelor mijlociu şi inferior al fl . Nistru. Crepis Oleg, Usatîi Marin, Usatîi Adrian, Şaptefraţi Nicolae, Ungureanu Laurenţia, Cebanu Aurel, Bodeanu Anatol, Dubrăveanu Dorin, Rusu Vadim, Silitrari Elena...... 126

210 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Diversitatea ihtiofaunei, raportul numeric şi extinderea ariilor de răspândire a unor specii de peşti din sectoarele mijlociu şi inferior al fl . Nistru. Usatîi Adrian, Crepis Oleg, Usatîi Marin, Şaptefraţi Nicolae, Cebanu Aurel, Croitoru Ion, Bujor Aliona, Rusu Vadim...... 134 Microbiologia şi Biotehnologia Acţiunea compuşilor coordinativi ai cobaltului cu dioximinele asupra unor procese biosintetice la alga roşie Porphyridium cruentum. Rudic V., Cepoi L., Rudi L., Miscu V., Chiriac T., Cojocari A., Lozan V., Coropceanu E., Bologa O...... 144 Infl uenţa stresului oxidativ asupra activităţii catalazei şi productivităţii micromicetei Penicillium funiculosum CNMN FD 11. Sîrbu Tamara...... 151 Monitorizarea activităţii complexelor antioxidante din Porphyridium cruentum prin aplicarea unor metode nespecifi ce Sadovnic Daniela...... 158 Ecologia şi Geografi a Rarităţi pedologice în Câmpia de Sud a Moldovei. Ursu A., Overcenco A., Marcov I., Curcubăt Stela...... 168 Evaluarea impactului deşeurilor asupra ecosistemului râului Bîc. Negara C., Bulimaga C., Grabco N...... 174 Aniversări Academicianul Gheorghe Duca – savant şi manager al ştiinţei de prestigiu internaţional. Furdui T., Guceac I., Ciochină Valentina...... 183 Renumitul savant pedolog Igor Krupenicov la 100 de ani de la naştere. Furdui T., Ursu A...... 193

Abstracts...... 197 Рефераты...... 203

211 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 CONTENTS

Basic Articles The sanocreatological theory of psychic health. I. The basic modern notion about psychic health. Furdui F.I., Ciochina V.C., Furdui V.F., Vudu G.A., Balmus V.V., Besetea T.S., Gheorghiu Z.B., Stirbu E.I., Vudu L.F., Frunze R.I...... 4 A review of mosquito (Diptera: Culicidae) species recordsed in the Republic of Moldova. Sulesco Tatiana, Toderas I., Toderas Lidia...... 15 Cytoplasmic male sterility at different cultivated plants. Duca Maria, Port Angela, Zgardan Dan...... 22 Signifi cance of water in the coordination and integration of plant´s functions in drought conditions. Ştefîrţă Anastasia...... 38 Physiology and Sanocreatology Specifi city of ECG changes under the infl uence of normobaric hypoxia. Furdui F.I., Ciochina V.C., Caraterzi G.I...... 53 Morphological and molecular changes of the germ cells in the progression of the spermatogenesis. Balan I. 65 Plant Physiology and Biochemistry Rapid setimation of Buxus sempervirens L. leafe thermotolerance by using the method of electrlyte leakage. Nemerovschii A., Dascaliuc A...... 82 The action of irrigation on air humidity and simmulation of water regime in tomato cultivation. Botnari Vasile...... 92 Genetics, Molecular Biology and Breeding Random amplifi ed polymorphic DNA (RAPD) variation among populations of the Hypericum perforatum L in R. Moldova. Duca Maria, Budeanu O., Grosu C.A., Ţapu Lucia, Chilari Rodica...... 104 Perspectives heterotic hybrids polycross F1 of Lavandula angustifolia Mill. Maşcovţeva Svetlana, Gonceariuc Maria, Кulcithki Veaceslav, Balmuş Zinaida, Sârbu Tatiana, Botnarenco Pantelimon...... 110 Evaluation of the biochemical effect of the opaque-2 mutation in the tetraploid maize genome. Palii A., Batîru Gr., Rotari A., Rotari E., Comarov Galina...... 118 Zoology Fish populations adaptive potential assessment in the current environmental conditions of the middle and lower sectors of Dniester river. Crepis Oleg, Usatii Marin, Usatii Adrian, Shaptefrats Nicolai, Ungureanu Laurentsia, Cebanu Aurel, Bodeanu Anatol, Dubrăveanu Dorin, Rusu Vadim, Silitrari Elena...... 126

212 Buletinul AŞM. Ştiinţele vieţii. Nr. 1 (316) 2012 Ichthyofauna diversity, tnumerical ratio of fi sh species and their habitat in the middle and lower sectors of the Dniester river. Usatii Adrian, Crepis Oleg, Usatii Marin, Shaptefrats Nicolai, Cebanu Aurel, Croitoru Ion, Bujor Aliona, Rusu Vadim...... 134 Microbiology and Biotechnology The action of coordinative cobalt compounds with dioximines on the biosynthetic processes in the red alga Porphyridium cruentum. Rudic V., Cepoi L., Rudi L., Miscu V., Chiriac T., Cojocari A., Lozan V., Coropceanu E., Bologa O...... 144 The effect of oxidative stress on catalase activity and productivity of the micromycetes Penicillium funiculosum CNMN FD 11. Sîrbu Tamara...... 151 Assessment of the activity of antioxidant complexes from Porpyridium cruentum biomass through using unspecifi c methods. Sadovnic Daniela...... 158 Ecology and Geography Soil rarities of the Southern Plain of Moldova. Ursu A., Overcenco A., Marcov I., Curcubat Stela...... 168 Assessment of the waste impact on the Bic river ecosystem. Negara C., Bulimaga C., Grabco N...... 174 Anniversaries Academician Gheorghe Duca, a researcher and science manager of the international prestige. Furdui T., Guceac I., Ciochină Valentina...... 183 Igor Krupenicov, a renowned pedologist at the anniversary of 100 years. Furdui T., Ursu A...... 193

Abstracts (in Eng) ...... 197 Abstracts (in Rus) ...... 203

213