В организме человека меланин выполняет ряд важных физиологических функций, таких как: нейтрализация свободных радикалов; ускорение прохождения внутриклеточных биохимических процессов; выполнение адаптогенной функции на тканевом уровне в стрессовых условиях; снижение поражающего воздействия УФ - лучей и ионизирующей радиации за счёт скопления меланина в зоне клеточного ядра в период интерфазы [2]. Уровень меланина в организме человека определяет устойчивость к факторам, вызывающим генетические повреждения вследствие облучения, как показали исследования Моссе и сотрудников из Института генетики и цитологии НАН Беларуси. Ими было отмечено, что меланин уменьшает накопление радионуклидов и трансурановых элементов. Белорусские учёные считают, что меланин - один из наиболее активных антиоксидантов природного происхождения. Широко известно медицинское значение грибов шиитаке (Lentinula edodes (Berk.) Pegler) как источника большого ряда веществ, обладающих лекарственными свойствами широкой направленности [1,4]. По нашему мнению, синтез меланина в процессе промышленного культивирования шиитаке заслуживает дополнительных исследований, так как это позволило бы более эффективно использовать продукты биотехнологического производства грибов в качестве источника лекарственного сырья.
Нами исследовалось 12 промышленных штаммов шиитаке, которые различались по интенсивности пигментации и степени влияния параметров микроклимата на синтез меланина. По результатам серии опытов были выявлены следующие факторы, влияющие синтез меланина в тканях шиитаке: 1) генотип, 2) состав субстрата и наличие в нём компонентов с высоким уровнем лигнификации, 3) наличие освещения, его интенсивность и спектр; 4) наличие динамики суточных температур; 5) диапазон суммарной суточной температуры. В исследуемой коллекции только один образец имел интенсивную пигментацию, образующуюся независимо от степени освещения, температуры инкубации и параметров культивирования плодовых тел, что говорит о генотипической обусловленности высокой интенсивности пигментации. Другие штаммы проявляли, в частности, активную физиологическую реакцию на интенсивность и спектр освещения как в период инкубации субстратных блоков, так и в период плодоношения. Было отмечено, что синтез меланина активизируется при наличии естественного освещения или в присутствии лучей ультрафиолетового спектра. Большую роль в синтезе меланина в период инкубации имеет состав субстрата [3]. Отмечено, что присутствие компонентов, биоразложение которых происходит в течение длительного времени (опилки дуба, бука), индуцируют более высокий уровень синтеза меланина, чем использование материалов с коротким периодом биоразложения (солома, листья злаков). Также синтезу меланина в грибных клетках способствует наличие в субстрате большого количества лигнина и веществ полифенольной природы.
Так как меланин является веществом, способным преобразовывать солнечную радиацию в тепловую энергию, его количество в поверхностных тканях шиитаке способно оказывать влияние на температурный баланс грибных тканей и, тем самым, регулировать скорость обменных процессов как в вегетативных тканях, так и в генеративных органах шиитаке. Отметим, что независимо от интенсивности окраски пигментация вегетативных тканей шиитаке имеет только поверхностную локализацию, что раскрывает её физиологическую функцию как средства светопоглощения. Защитная ткань шляпки грибов имеет большую глубину пигментации, что объясняется более интенсивным морфогенезом плодовых тел. Преобразование световой энергии в тепловую позволяет регулировать как транспорт питательных веществ в тканях шляпки, так и интенсивность процессов транспирации как с поверхности шляпки базидиомы, так и с поверхности пластинок гименофора. Это демонстрирует наличие эффективного перераспределения тепловой энергии между тканями шляпки плодового тела и ещё раз подчёркивает большое значение синтеза меланина в процессах морфогенеза. Способность к энергопоглощению меланина в клетках шиитаке позволяет объяснить большую степень зависимости количества пигмента в покровных тканях от температурного режима культивирования субстратных блоков.
В наших опытах было выявлено, что синтез меланина проходил более активно в случаях, когда суточная температура в камерах культивирования динамично менялась, проявляя суточный ритм, на фоне которого формировались короткие ритмы температурной динамики с периодичностью 3-4 часа. При отсутствии суточной температурной динамики синтез меланина проходил намного пассивнее. Отметим, что при установлении коротких ритмов смены температуры с температурной разницей, равной 8 - 10 градусов, интенсивность пигментации нарастала за 2 суток, что говорит о высокой отзывчивости биохимических процессов синтеза меланина в ответ на изменение температурного фактора.
Диапазон суммарной суточной температуры также существенно влиял на интенсивность синтеза пигментов. В наших опытах окраска клеток шиитаке была наиболее интенсивной при культивировании в диапазоне 6 - 8 градусов. Наименее интенсивная окраска была при выращивании шиитаке при температурах 25 - 28 градусов.
Список литературы
- Гарибова Л.В. Биология Lentinus edodes / Л.В. Гарибова [и др.] // Микология и фитопатология. - М.: Т-во науч. Изданий КМК. - 1999. - Т.33, № 2. - 110 с.
- И. Б. Моссэ, Л. Н. Кострова, Б. В. Дубовик, С. И. Плотникова, В. П. Молофей. — Влияние меланина на мутагенное действие хронического облучения и адаптивный ответ у мышей. / Радиационная биология, радиоэкология, 1999, т. 39, № 2-3, С. 329—333.
- Тишенков А.Д. Культивирование шиитаке / А.Д. Тишенков // Школа грибоводства, 2000, - № 1, 6-14с.
- Усачева Р.В. Физиолого-биохимические особенности некоторых штаммов Lentinus edodes (Berk. Sing.) / Усачева Р.В. // Дис. канд. биолог. наук.; гос. аграр. ун-т. им. К.Д. Глинки; науч. рук. О.А. Евдокимова. - Воронеж: Б.н., 2003 - 127с.