Гидроаккумуляторы для отопления принцип работы: устройство, установка и принцип работы

Содержание

Гидроаккумулятор Принцип работы, назначение и настройка.

Расширительный бачёк, экспанзомат, гидроаккумулятор — это одно и тоже!!! Данная статья поможет Вам правильно подобрать, купить, а потом еще и установить гидроаккумулятор своими руками. Рассмотрим все нюансы с гидроаккумуляторами.В этой статье Вы узнаете: Гидроаккумулятор — это специальный элемент систем водоснабжения и отопления, служащий для того, чтобы принять на себя объем жидкости, тем самым отбирая избыточное давление. И возвратить жидкость для поддержания давления. Цели на самом деле три, но они друг с другом пересекаются. Первая цель — возможность аккумулировать (накапливать) объем жидкости. Вторя цель — аккумулируя жидкость, отбирать избыточное давление. Третья цель — мало кто об этом знает — это гашение гидроударов в системе водоснабжения и отопления. Вот почему даже у самых маленьких по объему гидроаккумуляторов, такая большая резьба в один дюйм (1). Чтобы понять следующую неисправность необходимо видеть схему автоматического водоснабжения частного дома. Данная схема разбирается в этой статье: Обучающий курс. Автоматическое водоснабжение своими руками.Как определить неисправности гидроаккумуляторов в автоматической системе водоснабжения частного дома:1. Вода стала идти маленькими порциями. То есть происходит многократное периодическое выплевывание воды из крана небольшими порциями.2. Стрелка манометра скачет резко вверх и опускается до нуля.Если присутствуют данные симптомы, то в первую очередь проверьте следующее: Наблюдая за манометром, нажмите на золотник гидроаккумулятора, выпуская воздух. Если стрелка на манометре резко пошла в низ, значит воздуха очень мало. Удерживайте золотник и до конца спустите весь воздух. Если пойдет вода, то мембрана порвана. Если нет, то мембрана целая и воздух вышел через щели или золотник. Что делать дальше будет описано ниже.Как определить неисправности гидроаккумуляторов в горячем водоснабжение:1. Из предохранительного клапана, который установлен у водонагревателя, стало подкапывать. Если присутствуют данные симптомы, то в первую очередь проверьте следующее: Нажмите кнопку золотника и выпустите воздух на долю секунды. Если воздуха нет, то воздух вышел каким-то образом через щели или золотник. Если полилась вода, значит, порвана мембрана. Если воды нет, то выпустите воздух до конца. Если воздуха нет, и вода не пошла то мембрана целая. Что делать дальше будет описано ниже.Как определить неисправности гидроаккумуляторов в системе отопления:1. Давление в системе стало не стабильным, резко поднимается и опускается давление. На сколько оно поднимается и опускается, увы, я Вам не скажу — это зависит от многих факторов. Только опыт подскажет. По опыту могу утверждать, что хорошо настроенная система должна иметь амплитуду не более 0,6 bar. Чем меньше, тем лучше. Это например, от 1,4-2 bar. Если у Вас больше следует насторожиться и проверить работу вашего гидроаккумулятора. Возможно объема недостаточно.Если присутствует данный симптом, то в первую очередь проверьте следующее: Нажмите кнопку золотника и выпустите воздух на долю секунды. Если воздуха нет, то воздух вышел каким-то образом через щели или золотник. Если полилась вода, значит, порвана мембрана. Если воды нет, то выпустите воздух до конца. Если воздуха нет, и вода не пошла то мембрана целая. Что делать дальше будет описано ниже.В народе бытует мнение, что воздух постепенно выходит из гидроаккумулятора, даже если все там герметично. Это возможно какими-то капилярными реакциями. Воздух может просачиваться: Даже в сквозь металл и даже резину (Из химии вычитал, да и многие об этом говорили). Но по моему опыту срок работы гидроаккумулятора может доходить до трех лет спокойно. Были случаи из моей практики: Уже года 4 прошло, как я своему отцу установил гидроаккумулятор на водоснабжение, а ему хоть бы хны. Служит отлично.В случаях, если вышел (выходит) воздух — следует подтянуть гайку на пипке золотника. И купить металлический автомобильный колпачек с резиновой прокладкой, который продается в автомагазинах. И после закачивания воздуха закрутить на пипку колпачек, который не даст выпустить воздух из золотника. О том, чем закачать и сколько закачать будет описано ниже. Внутри гидроаккумулятора находится резиновая мембрана — эта мембрана выглядит примерно так: Мембрана повторяет форму самого гидроаккумулятора, который мы видим снаружи. Снаружи мембраны обычный воздух, которым мы дышим. А вовнутрь мембраны наливается вода. Некоторые гидроаккумуляторы больших объемов имеют такую мембрану: Вход воды в мембрану осуществляется снизу, а другой вывод предназначен для выпуска воздуха с воды или теплоносителя. Таким образом, большие гидроаккумуляторы оснащены двумя резьбовыми соединениями (1/2-1): Нижний — для питания жидкости (воды или теплоносителя), верхний — для сброса воздуха. Не путайте пипку с золотником от резьбы для выпуска воздуха. В этом случае пипка золотника находится снизу-сбоку. Обычно на верхнюю резьбу накручивают автоматический воздухоотводчик, для выпуска воздуха в автоматическом режиме. Но не исключены случаи, когда на вверх подключают питание жидкости, если позволяет проходной диаметр. Когда происходит питание сверху, то можно пренебречь воздухоотводчиком. В таком случае возможны скопления мелкой крошки, песка, если нет фильтра.Гидроаккумулятор по-простому, в народе обзывают расширительным бачком. Поэтому гидроаккумулятор и расширительный бачок — это синонимы, так как в силу своей жизни выполняют одну задачу.Существуют синие и красные гидроаккумуляторы! Так договорились, что синий цвет относиться к водоснабжению и холодной воде. А красный цвет относиться к отоплению и горячей воде. На рынке существуют и бесцветные гидроаккумуляторы. Есть еще один нюанс: В синих гидроаккумуляторах используется пищевая резина, и производители стараются в синих гидроаккумуляторах использовать безопасную резину для здоровья людей. Также в синих гидроаккумуляторах существует возможность менять мембрану. А в красных не всегда.Большое заблуждение полагать, что красный гидроаккумулятор выдерживает большие перегрузке по температуре (То есть выдерживать высокие температуры). В нашем случае мы можем так настроить систему, что горячая вода не всегда достигнет гидроаккумулятор. О настройке системы будет описано ниже.Менять мембрану в гидроаккумуляторе дело совсем не хлопотное. Так что если мембрана порволась, то дешевле все-таки купить саму резиновую мембрану, чем покупать гидроаккумулятор. Чтобы поменять мембрану нужны совсем не хитрые операции: Открутить все болты, вытащить старую мембрану и установить также новую мембрану. Делается это на раз-два. Затягивать нужно равномерно все болты. Нельзя затягивать только один болт до конца, так как может сместиться край мембраны и уйти внутрь, что приведет к подтекам. Герметиком соединения не мажьте, так как герметик он уменьшает трение между металлом и резиной и при затягивании произойдет скатывание (скольжение) мембраны вовнутрь и образует не плотное соединение и тоже произойдут подтеки.Синие гидроаккумуляторы, почти всегда используются для водоснабжения и поэтому у них завышенный рабочий порог давления до 8 Bar. А у красных до 5 Bar.Где используют гидроаккумулятор? Назначение гидроаккумулятора.Если дать определение глазами физика, то гидроаккумулятор используют там, где необходимо: 1. Создать возможность аккумулировать жидкую среду в виде занимаемого дополнительного объема в пространстве. Пространство, которого меняется в зависимости от деформации воздуха в гидроаккумуляторе. 2. Создать возможность понизить или сбалансировать скачки гидростатического давления. То есть уменьшить влияние превышение или понижения давления в замкнутом пространстве.Значение его как элемента систем водоснабжения и отопления — принимать жидкую среду вследствие увеличения давления и отдавать ее вследствие уменьшения.Отсюда его назначение — Избавление от скачков давления путем высвобождения или увеличения объема жидкости в замкнутом пространстве. Назначение его, все-таки зависит от выполняемой задачи, которые и рассмотрим далее.Где использовать гидроаккумулятор? (От простого к сложному). 1. В системе водоснабжения.2. В системе отопления.Параметры гидроаккумуляторов.Каждый гидроаккумулятор снабжен двумя основными параметрами:1. Рабочее максимальное давление. В среднем для водоснабжения 6-8 атмосфер(bar). Для отопления 5 Bar.2. Объем гидроаккумулятора. Сам гидроаккумулятор, который мы видим с наружи — эта наружная форма по объему и указывается в паспорте или на этикетке. Жидкость, которую сможет принять гидроаккумулятор, значительно ниже, может даже равна половине, зависит от амплитуды давления (разница между верхним и нижними пределами давления). Чем выше разница, тем больше сможет принять аккумулятор. Каждый гидроаккумулятор необходимо проверить на допустимое значение давления накаченного воздуха. У гидроаккумулятора имеется пипка золотник как у автомобильного колеса. Чтобы проверить и выставить требуемое значение давления воздуха понадобится обычный автомобильный насос, которым накачивают автомобильные колеса. Желательно с манометром, который показывает давления внутри шины. Манометры автомобильных насосов имеют шкалу Паскаля (Па,МПа). То есть на манометре шкала в 0,1МПа будет равна одной атмосфере (1 Bar). О том, сколько должно быть закачено воздуха поговорим ниже.Гидроаккумулятор в системе водоснабжения.Если, что-то не понятно про автоматическое водоснабжение частного дома , то прошу ознакомиться здесь: Обучающий курс. Автоматическое водоснабжение своими руками. Гидроаккумулятор в системе водоснабжения служит для того чтобы аккумулировать воду. Чтобы поддерживать постоянное давление в трубопроводе. В редких случаях на длинных участках трубопровода для защиты от гидроударов. Также синий гидроаккумулятор необходимо устанавливать на горячее водоснабжение. Там где нагревется вода всегда происходит расширение воды. И вода при расширении начинает увеличивать давление, что приводит к выпуску воды из предохранительного клапана. Чтобы не допускать сильного повышения давления ставят гидроаккумулятор. Настройка гидроаккумулятора для автоматической системы водоснабжения.У автоматической системы водоснабжения частного дома, где имеется реле давления, которая настроена на определенные пороги максимального и минимального давления. В этом случае гидроаккумулятору нужно давление ниже, чем минимальный порог нижнего давления на 2-3 метра(0,2-0,3 Bar). Минимальное давление реле можно узнать, понаблюдав за изменением стрелке на манометре давления. То есть если минимальное давление равно 1,5 Bar, то давление воздух должно быть 1,2 Bar.Порядок настройки: 1. В случаях, если у Вас гидроаккумулятор уже подключен к автоматической системе водоснабжения и есть в нем вода, то необходимо выключить питание системы. Далее слить воду из крана, чтобы вылить всю воду в системе. Оставить кран открытым. Может возникнуть ситуация, когда в вашем гидроаккумуляторе находиться вода. И приступить к накачиванию воздуха через автомобильный или другой насос. В процессе накачивания, если начинает бежать вода из крана, то это означает, что в гидроаккумуляторе находится вода. Данный симптом говорит о следующем: Или произошла разгерметизация воздуха, и воздух вышел через какие либо щели или через золотник; Или порвалась мембрана. И если произошел, какой либо симптом, то необходимо прекратить накачивать воздух. Далее закройте кран и включите систему водоснабжения. Откройте кран и пропустите воду литров 20. Закройте кран. Далее подойдите к гидроаккумулятору и нажмите на золотник до тех пор, пока не кончится воздух. Если через золотник польется вода, то это означает, что мембрана порвалась. Необходимо менять мембрану. Если воды нет — значит с мембраной все в порядке. Необходимо повторить процесс накачивания, до нужного давления, который был описан выше. После того как вы установили в гидроаккумуляторе трубуемое давление воздуха, запускайте питание и откройте кран и выпускайте воду. Подойдите к манометру и наблюдайте за стрелкой. Первый раз, когда она упадет до нуля не страшно — это означает что в гидроаккумуляторе было немного воздуха, и он вышел. Но во второй раз, когда стрелка упадет до нуля — это означает, что давления воздуха больше чем минимальное давления реле. Необходимо постепенно сбрасывать воздух с гидроаккумулятора и проверять вновь. Если есть возможность, наблюдайте за выходом воды из крана. Вода из крана должна идти не прерывно.Существует более профессиональный способ, как выставить давление в гидроаккумуляторе. Накачать воздух в гидроаккумулятор, чуть больше чем минимальный порог давления реле. Далее подключить к системе водоснабжения. Закрыть краны в санузлах и включить питание. Пусть гидроаккумулятор немного наполниться. Выключить питание насоса. И слить из крана всю воду из гидроаккумулятора — это даст возможность, избавится от ненужного воздуха в системе, который портит настройку. Запустить вновь питание насоса до давления чуть выше порога минимального давления реле. Далее выключить питание насоса. И плавно спустить давление через кран на требуемую отметку на манометре. И если стрелка стоит на требуемой величине ниже минимального порога реле, то спускается воздух из гидроаккумулятора и как только на манометре упало давление, то прекращайте спускать воздух из гидроаккумулятора. Так как стрелка падает в тот момент, когда давление воздуха стало меньше давления системы и в этот момент в гидроаккумулятор начинает поступать вода. И настройка закончена. Далее включите питание и откройте кран для выпуска воды, и наблюдайте за нижним порогом давления и если стрелка на манометре не падает в ноль, значит — все нормально. Если стрелка на манометре резко падает в ноль, значит надо еще чуть-чуть спустить воздуха.Выбор объема гидроаккумулятора для автоматической системы водоснабжения частного дома весьма спрный вопрос. Я могу рекомендовать чисто экономически — это 80 литров. Не много и не мало, и стоит не дорого. Возможность найти мембрану на такой гидроаккумулятор. Много места не занимает. Тем, кто желает знать, как собрать автоматическое водоснабжение своими руками перейдите сюда: Обучающий курс. Автоматическое водоснабжение своими руками.Настройка гидроаккумулятора для горячего водоснабжения. Информация о том, как подключить электрический водонагреватель в квартире. На горячее водоснабжение можно использовать синие гидроаккумуляторы. К тому же у них рабочий порог давления выше, чем у красных гидроаккумуляторов. Сначала рассмотрим схемы, куда устанавливается гидроаккумулятор.Схема 1.Схема 2. Схема 1 больше помогает сэкономить материалы на подключение гидроаккумулятора, также помогает сделать сборку более простой и эффективной. Разница между схемой 1 и схемой 2 не значительна. Лучше выбрать схему 2, так как в гидроаккумулятор будет поступать более остывшая вода.Что касается объема, то объем для горячего водоснабжения составляет 5-10% от объема нагреваемой воды. То есть если объем нагреваемой воды 300 литров, то объем гидроаккумулятора по паспорту будет 15-30 литров. Дело вкуса, чем больше, тем лучше. Если это большие объемы нагреваемой воды 300-500 литров, то подойдет — 5%. Если маленькие до 100 литров, то 10% от объема нагреваемой воды. Для центрального водоснабжения лучше использовать более большие объемы гидроаккумуляторов. Так как давление там очень не стабильное и попасть под нужное давление очень сложно. Идет большой разброс давления.Давление воздуха в гидроаккумуляторе для горячего водоснабжения. Тоже сложный вопрос, существуют пока два направления, по которым можно ориентироваться:1. Среднее значение между минимальным давлением водоснабжения и давлением сброса предохранительного клапана. Это на самом деле условно допустимо. Больше меньше, а гидроаккумулятор все равно будет работать, возможно, даже долго. Обычно у предохранительного клапана 6 bar. Минимальное давление в центральном водоснабжение около 2 bar. И того среднее равно 4 bar.2. Точный расчет давления. Точный расчет помогает понять такие факторы как: срок службы мембраны, получение максимального КПД гидроаккумулятора. Чтобы получить расчет нужно обозначить задачу или факторы, влияющие на эти расчеты. Первый фактор: — это получение максимального КПД (Коэффициент полезного действия). Второй фактор: Получение большого срока службы работы гидроаккумулятора. Получение максимального КПД выражается получением максимального аккумулирования воды в гидроаккумуляторе. То есть получить такие параметры, которые способны принять как можно больше воды во время расширения. Самая основная проблема выхода из строя или функционирования гидроаккумулятора, это разгерметизация двух разных сред (Воды и воздуха). Когда резиновая мембрана рвется — происходит разгерметизация. Также не исключены случаи, когда происходит выход воздуха из гидроаккумулятора, тем самым уменьшая давление в гидроаккумуляторе, что приводит к неправильным параметрам работы гидроаккумулятора. Часто золотник начинает выпускать воздух, и чтобы исключить влияние золотника — необходимо закрутить металлический калпачек с резиновой прокладкой, который продается в автомагазинах. Этот калапачек исключает выход воздуха через неисправный золотник. Также можно еще попытаться затянуть гайку пипки. Смотри изображение.Из-за чего рвется резиновая мембрана? Мембрана рвется из-за банального износа резины путем постоянного расширения, сужения и изгиба резины. Но есть одна причина, которая сильно увеличивает износ резиновой мембраны, но об этом позже… Бытует мнение, что когда воздуха не достаточно в гидроаккумуляторе, то мембрана сильно расширяется, тем самым сильно растягивая резину, приводит в конечном итоге к разрыву мембраны. Видя, какие мембраны находятся в гидроаккумуляторе, толкают на мысль, что этого не может быть, так как сами мембраны в размерах бывают достаточными, чтобы расширяясь заполнить или повторить весь наружный объем гидроаккумулятора не причинив себе сильных растяжек. То есть они особо-то там и не растягиваются, чтобы порвать себя растяжением.Основная причина быстрого износа резины, по крайней мере, мне так кажется, Вы можете думать иначе, но я так выражусь: Это когда происходит быстрая отдача воды гидроаккумулятором. То есть, вода быстро выходит из гидроаккумулятора в следствии — уменьшения или отсутствия давления в системе водоснабжения. Когда вы открыли кран на всю катушку, происходит уменьшения давления в системе водоснабжения и гидроаккумулятор начинает выпускать воду, и как только вода в мембране закончилась, происходит резкое сворачивание мембраны в плоский лист. Края, так называемого листа сильно гнуться. И чем больше разница давления между воздухом и водой, тем губительнее это для резиновой мембраны. Другими словами получается обратные гидроудары. Постоянное такое резкое или даже медленное сворачивание мембраны, очень губительны для резины. Я, конечно, не спорю с Вами, Вы можете доверять специалистам, которые считают по-другому. Но как бы Вам выразиться. Очень, много людей и специалистов по-прежнему закачивают большое давление в гидроаккумулятор, мотивируя это тем, чтобы сильно не расширять мембрану. Или даже полагая, что мембрана вообще не должна расширяться, только в редких случаях. То есть некоторые специалисты, накачивая сильно гидроаккумулятор, предполагают, что расширения как бы вообще не должны быть, и если вдруг возникнут расширения, то они будут очень редкими явлениями. Тем самым как бы ошибочно считая, что резина большое время будет находиться в постоянном покое (в виде свернутого листа), тем самым увеличивая срок службы. Ошибаются ли они? Вода в гидроаккумуляторе постоянно при нагревании расширяется, и будет постоянно тревожить гидроаккумулятор. Поэтому не целесообразно иметь в гидроаккумуляторе мембрану, которая переходит в состояние свернутого листа. Это губительно для мембраны. И так, выше перечисленное доказательство — дает одно тождество это то, что мембрана не должна, от случая к случаю сворачиваться в лист. А чтобы не происходило сворачивания мембраны в лист, нужно чтобы давление воздуха в гидроаккумуляторе было меньше давления воды. Как бы мембрана в гидроаккумуляторе должна быть постоянно заполнена. А чтобы получить максимальное КПД гидроаккумулятора, необходимо, чтобы в спокойном режиме воды в гидроаккумуляторе было как можно меньше.Точным расчетом будет для квартиры: Накачать гидроаккумулятор воздухом до давления меньше чем минимальное давление воды. То есть необходимо или по опыту или по цифрам от специалистов узнать, какое в вашем доме давление, а лучше узнать какое минимальное давление бывает у Вас в квартире. Но учтите еще один факт! Когда вы открываете кран на кухне или в сан-узле, то давление падает — это факт! Поэтому от минимального давления вычтите еще одну атмосферу и получите, то давление, которое необходимо дать воздуху находящемуся в гидроаккумуляторе. Давление будет равно меньше минимального давления воды на 1 Bar. Вы также можете проверить центральное давление воды своими силами! Есть некоторые способы как проверить:1. Накачайте гидроаккумулятор воздухом до одной атмосферы. Подключите его к воде. И через мгновение давление воздуха в гидроаккумуляторе будет равно давлению воды. И подключите насос к гидроаккумулятору и он покажет вам давление. После того как Вы узнали давление, то необходимо перекрыть краны водоснабжения и спустить давление горячего водоснабжения до нуля. И приступить к закачиванию нужного давления.2. Второй способ подойдет, только если имеется кран между гидроаккумулятором и системой водоснабжения. Накачайте гидроаккумулятор до 4 атмосфер, подключите его к воде. Откройте кран — если вода начала затекать в гидроаккумулятор (Прислушайтесь и Вы услышите) значит, давление воды выше 4 атмосфер. Если нет, то закройте кран. Спустите воздух из гидроаккумулятора до 3 атмосфер. Откройте кран — и если вода прожурчала (звук текущей воды в трубе). Вода должна течь как минимум 3-5 секунд. Вы только не спутайте это журчание заполнением трубы ведущей к гидроаккумулятору. Второй способ требует большого опыта или технического инженерного мышления. Он дает возможность сразу выставить давление гидроаккумулятора путем спускания воздуха из гидроаккумулятора, не прибегая к дополнительному закачиванию.Точным расчетом для частного дома: Накачать гидроаккумулятор воздухом до давления меньше чем минимальное давление воды, на 1bar. То есть если у Вас минимальное давление на манометре показывает 1,5 Bar, то давление воздуха в гидроаккумуляторе должно равняться 0,5 Bar.Настройка гидроаккумулятора для водяного отопления.Во-первых, при закачке воздуха в гидроаккумулятор нужно отключить его от системы отопления. Нужно чтобы воды в нем не было. Здесь схему мы рассматривать не будем, так как любая водяная система отопления обладает расширительным бачком или гидроаккумулятором. Подключение гидроаккумулятора производится в центральный магистральный обратный трубопровод. Поближе к котлу или котельной. Но это не означает, что если установить его в другое место он не будет работать.Основная задача гидроаккумулятора в водяной системе отопления — это погасить скачки давления при изменении температуры теплоностителя. В данной задаче не требуется большая проходимость в гидроаккумулятор теплоносителя. Достаточно даже подсоединить гидроаккумулятор обычным гибким шлангом, который подключаем бачек унитаза. Но в некоторых случаях необходимо увеличить диаметр подводящей трубы к гидроаккумулятору: В случаях грязной ржавой воды, чтобы исключить засор и скопление песка в трубе (20мм). И в случаях, если необходимо дополнительно защитить трубопровод от гидравлических ударов. В этом случае диаметр трубопровода, должен повторить магистральный трубопровод и должен быть подключен как можно ближе к магистральной трубе. На моем опыте встречались случаи, когда шланги оказывались не надежным проводником теплоносителя, так как материал, из которых они сделаны просто разъедало коррозией и соединение просто ломалось и трескалось. Размер или объем гидроаккумулятора для систем отопления. Для отопления частного дома используйте красный гидроаккумулятор, специально для отопления. Так как в ней резина используется более техническая и больше может прослужить. На синих гидроаккумуляторах используется пищевая резина и производители для этой цели могут пожертвовать качеством резины для здоровья граждан. Где то слышал, да и продавцы некоторые говорили, что если взять заведомо большой размер гидроаккумулятора, то это будет хуже, чем с маленьким объемом гидроаккумулятора. Основное правило — чем больше объем гидроаккумулятора, тем лучше. При большом объеме скачки давления менее заметны, чем при малом объеме гидроаккумулятора. Но существует уже закоренелое правило, и оно оправдывает экономический фактор. Это 10% от всего объема теплоносителя (воды).Как посчитать объем теплоносителя для вашего дома? Количество секций самого распространенного радиатора умножьте на 0,3 литра и на полученный ответ добавьте 10-20% подводящего трубопровода, зависит от схемы. Если есть теплые полы, то добавьте 0,2 литра на каждый квадрат теплого пола. (Это упрощенный вариант расчета. Точность условная, статистическая).Настройка гидроаккумулятора для отопления. Чтобы посчитать какое давление должно быть закачено в гидроаккумулятор необходимо знать: 1. Высоту самой верхней точки системы отопления или радиатора от горизонта самого расширительного бака. Для трех этажного дома с подвалом предположим 9 метров. 2. Минимальный порог отключения вашего котла. Если у вас сложное электрическое отопительное оборудование (котел), то возможно в нем стоит порог отключения котла при минимальном давлении. Эта защита предназначена, чтобы не допустить работу котла без воды. А если давление маленькое, то возможно воды может не быть. Этот порог обычно равен 0,5 Bar.Вариант 1. У вас древний котел или работает при любом давлении. В этом случае давление закаченного воздуха в гидроаккумуляторе должно быть равно высоте (От гидроаккумулятора до верхнего радиатора). Если у нас 9 метров, то в переводе на Bar — это будет 0,9 bar или 0,09 МПа. Но учтите, среднее значение давление в системе отопления обязательно будет больше. Далее необходимо холодной водой выставить давление примерно на 3-4 метра больше чем 0,9 Bar — это равно 1,3 bar. И оставить при таком давлении. Включите отопление и прогрейте систему до 60 градусов и запомните то давление, которое получилось при 60 градусов. И если при такой температуре давление стало меньше, то добавьте теплоносителя до требуемой величины, которую вы запомнили. Если вы не добавите давление, то при остывании теплоносителя возникнет ситуация, когда давление резко будет падать после 0,9 bar. Так как при таком давление в гидроаккумуляторе нет теплоносителя и вода резко уменьшиться. Тем самым в верхних радиаторах может не оказаться требуемого давления. В доказательства это расчета расскажу вот о чем:Почему нужно закачать 9 метров напора воздуха? Дело в том, что если давление в системе будет меньше 9 метров, то у нас вода просто не поднимется до верхних радиаторов и не заполнит их. Поэтому давление в системе должно быть всегда больше 9 метров (0,9 bar). А гидроаккумулятор накаченный максимально в исходном положении — имеет меньше теплоносителя внутри себя. И поэтому накаченный гидроаккумулятор с такими параметра при расширении примет больше теплоносителя. Вследствии этого, мы можем смело утверждать, что наш гидроаккумулятор мы используем — с максимальным КПД. То есть с максимальными возможностями. Кстати для тех, кто не знает, поясняю: 1 bar давления поднимает столб воды на 10 метров в высоту.Вариант 2. Одноэтажный дом с подвалом (высота 3 метра). Но котел наш отключается при давлении меньше 0,5 bar. В этом случае мы можем не принять во внимание высоту верхних радиаторов. А смело накачивать в гидроаккумулятор воздух до давления чуть меньше 0,5 bar. Накачаем 0,4 Bar. В этом случае Вы можете спокойно выставить давление холодной воды в системе до 1 bar. И больше не добавлять. Потом не забудьте, отметить какое давление будет при нагретой воде до 60 градусов. Если превысит 1,5 bar, то лучше уменьшить для одного этажа. Вообще рекомендую по возможности использовать маленькое давление, но в пределах, того чтобы давление сильно не падало при остывшем теплоносители. В доказательства второго варианта расскажу вот о чем: Очень часто сталкивался, да и не я один с таким явлением, что приходите вы дамой и обнаруживаете, что котел не работает. Причин масса, может где-то подтеки. А может электричество отключили и вся вода в системе остыла и это ЗАМЕТЬТЕ, уменьшило давление в системе и давление это ушло за край порога включения котла. А котел то после того как дали электроэнергию — не включился и не стал работать! Поэтому нужно учесть, плавное снижения давления до 0,4 bar. Чтобы при отключении электроэнергии, давление не доходило до критического давления.Вариант 3. Трехэтажный дом с подвалом (Высота 9 метров) и котел с порогом отключения 0,5 bar. В этом случае мы можем использовать как первый вариант описанный выше. Так как при подъеме воды до 9 метров, у котла будет давление 0,9 bar. Даже если будут большие утечки. Разница между 0,5 и 0,9 bar равна 0,4 bar — это 4 метра. Вы представьте, сколько воды должно вылиться, это 4 метра это почти весь этаж со всеми радиаторам (литров 30). И только после этого у котла давление упадет до критического и котел отключиться. Для третьего варианта гидроаккумулятор накачать воздухом до 0,9 bar. Давление в системе с холодной водой установите 1,3 bar. Давление в системе повысится при нагревании воды. Запомните давление при нагретом теплоносители, чтобы при нагретом теплоносители правильно выставлять давление. Если вы покидаете дом на несколько дней, то лучше иметь повышенное давление. Так как со временем давление падает из-за высвобождения газов. В будущем Вы сами поймете, сколько необходимо добавить, чтобы проверять отопление раз в месяц. Можно завышать давление до 2,5 bar при хорошо нагретом теплоносителе. Если Вам часто приходится добавлять давление, то стоит задуматься, а все ли в порядке с вашим гидроаккумулятором. Если с гидроаккумулятором все в порядке, значит стоит задуматься об увеличение объема гидроаккумулятора. При увеличение объема гидроаккумулятора, в системе отопления, можно добавить еще один гидроаккумулятор и их будет уже два. Это дает возможность сэкономить на покупке гидроаккумулятора.Вариант 4. Если это одноэтажное здание и у котла нет порогов отключения. То в этом случае можно вообще накачать гидроаккумулятор до 0,1 bar, А в систему накачать холодной воды до 0,4 bar. Кстати учтите, что у новых продвинутых котлов имеются встроенные гидроаккумуляторы.Что касается профессиональной настройки гидроаккумулятора для отопления. То необходимо с начало закачать заведомо большое давление воздуха. Подключить его к системе отопления. Установить в системе отопления требуемое значение, на которое должен быть настроен гидроаккумулятор. После того как настроили, спускаем с золотника воздух и наблюдаем за манометром в системе отопления. Как только стрелка манометра отклонилась (понизилось значение), прекращаем сбрасывать воздух. Закручиваем колпачек и все готово.

Схема подключения гидроаккумулятора для отопления

Для нормализации давления в системе отопления используется целых ряд устройств. Но важнейшим из них является расширительный бак или гидроаккумулятор. Его конструкция дает возможность в автоматическом режиме стабилизировать показатели давления теплоносителя при изменении температурного режима.

Назначение

Гидроаккумулятор устанавливается только для систем отопления закрытого типа. Они характеризуются высоким давлением воды, которое происходит вследствие ее нагрева. Поэтому при превышении допустимого показателя необходима система компенсации. Для этого и предназначен гидроаккумулятор.

Он представляет собой стальную конструкцию, которая внутри разделена на две камеры. Одна из них предназначена для заполнения водой из системы отопления, а вторая служит воздушным компенсатором. Для установки оптимального показателя давления в воздушной камере в гидроаккумуляторе предусмотрен клапан. С его помощью изменяют степень нагнетания воздуха, тем самым адаптируя устройство под параметры конкретной системы отопления.

Камеры разделяет эластичная мембрана или баллон из резины. При поднятии температуры воды в трубах выше критической происходит скачок давления. Жидкость, расширяясь, начинает давить на стенки разделительной мембраны. Она же, в свою очередь, под действием этой силы увеличивает объем заполнения водяной камеры. Это приводит к нормализации давления внутри всей системы.

Правила подключения, схема

При монтаже гидроаккумулятора следует руководствоваться определенными правилами. Прежде всего – необходимо выбрать участок в тепловой магистрали, где он будет установлен. Специалисты рекомендуют монтировать расширительный бак в обратную трубу с охлажденной водой. Но в то же время он должен быть установлен до насосного оборудования. Общая схема монтажа выглядит следующим образом.

Как видно, в качестве защиты магистрали от перепада давлений жидкости на выходе из отопительного оборудования установлен предохранительный клапан. Он выполняет те же функции, что и гидроаккумулятор, но рассчитан на более высокие скачки давления. Расширительный бак необходим для нормализации работы отопления при небольших перепадах давления.

Перед началом монтажа следует учесть следующие особенности:

Выбор места установки. Основным требованием к нему является свободный доступ к устройству. В особенности это касается регулировочного клапана воздушной камеры.
На участке между насосом и расширительным баком не должно стоять другой запорной или регулирующей арматуры. Она может внести существенные изменения в гидравлическом сопротивлении.
Температура в помещении, где устанавливается гидроаккумулятор, не должна быть ниже 0°С.
Его поверхность не должна испытывать механические нагрузки или внешние воздействия.
Срабатывание редуктора давления на выпуск воздуха из камер должно быть установлено согласно параметрам отопительной системы.

Руководствуясь этими правилами можно самостоятельно установить расширительный бак. Но при этом следует соблюдать правила подключения, использовать изделия из качественного материала и рассчитать оптимальный объем бака.

Для расчета необходимо знать общий объем системы отопления, оптимальную и максимальную величину давления в ней, а также коэффициент расширения воды. Формула для вычисления величины гидроаккумулятора мембранного типа:

е – коэффициент расширения воды – 0,04318;
С – общий объем системы отопления;
Pi – начальное давление;
Pf – максимальное давление.

Рассмотрим пример расчета для отопления с общим объемом 500 л, оптимальным показателем давления в 1,5 бар, а максимальным – 3 бар.

В данном случае оптимально подобрать гидроаккумулятор общим объемом 50 л.

Эта методика позволит правильно выбрать и подключить расширительный бак для системы отопления закрытого типа.

Гидроаккумуляторы — принцип работы и устройство

Частой проблемой не только для загородных домов, но и для городских квартир является нестабильное давление воды в системе водопровода. В многоквартирных домах нередки гидроудары. Ситуация значительно осложняется, если к такому водопроводу подключается система отопления. Пользоваться таким водопроводом неудобно, а трубы однажды может просто разорвать и затопить помещения дома. Предупредить эти события можно инсталляцией в систему водоснабжения и отопления гидроаккумуляторы, принцип работы которых надежен и прост.

Принцип работы гидроаккумуляторов

Гидроаккумулятор, часто называемый гидробаком, работает в одной системе с насосом, реле давления и фильтрами водоподготовки. Суть его работы сводится к накоплению водопроводной воды с помощью насоса нагнетания и по достижению в баке определенного давления — отдаче воды потребителям. Таким образом сглаживаются скачки давления, а внутридомовые системы водопровода и отопления защищаются от негативного внешнего воздействия.

Конструктивно гидробак представляет собою стальной толстостенный цилиндр с горловиной и золотником на одной стороне и ниппелем на противоположной. К горловине с помощью шайбы крепится мембрана или баллон цилиндрической формы из эластичного материала.

Водопроводная вода нагнетается в гидроаккумулятор через золотник, и мембрана растягивается. По достижению определенного давления (а значит и объема накопленной внутри бака воды) работа насоса прекращается и становится возможной отдача накопленного во внутреннюю домовую сеть потребителям.

Давление в гидробаке создается заранее накопленным воздухом во второй его половине. Это делается с помощью обычного воздушного насоса, к примеру для подкачивания шин автомобилей.

По мере накачивания воды насосом мембрана сжимает воздух (ниппель не дает ему выйти) и создается избыточное давление. В дальнейшем именно оно создает стабильный напор воды для потребителей. Реле давления отслеживает его изменения и при достижении минимума (когда гидроаккумулятор практически опустошен) включает нагнетательный насос. Начинается заполнение гидробака, и цикл повторяется по новому.

Виды гидробаков для систем водоснабжения

Имеющиеся на рынке гидроаккумуляторы, принцип работы которых одинаков, делятся на несколько видов по ряду признаков и функциональным особенностям. Прежде всего по способы монтажа различают:

Горизонтальные — применяются для больших объемов воды. Несколько сложнее в эксплуатации из-за низкого расположения горловины (приходится полностью сливать воду для смены или осмотра рабочей мембраны или золотника).
Вертикальные — используются для малых и средних объемов. Проще в эксплуатации, так как нет необходимости полностью сливать воду и демонтировать часть обвязки, как в случае с горизонтально расположенными баками.

По температуре рабочей жидкости гидробаки бывают:

Для горячей воды — используется в качестве материала для мембраны термостойкий материал. Чаще всего это бутиловый каучук. Он стабилен при температурах воды от +100-110 градусов. Такие баки визуально отличаются красным цветом.
Для холодной воды — их мембрана изготавливается из обычной резины и не может стабильно работать при температуре более +60 градусов. Эти баки окрашиваются в синий цвет.

Резина для обоих видов гидроаккумуляторов биологически инертна и не выделяет в воду никаких веществ, портящих ее вкусовые качества или вредящих здоровью человека.

По внутреннему объему гидробаки бывают:

Малой вместимости — до 50 литров. Их применение ограничено крайне малыми помещениями с минимальным количеством потребителей (фактически это один человек). В исполнении с мембраной или баллоном для горячей воды подобные устройства часто применяют в отопительных системах закрытого типа.
Средние — от 51 до 200 литров. Применяются исключительно для водоснабжения как горячей, так и холодной водой. Могут некоторое время отдавать воду при отключении водопровода. Универсальны и достаточно бюджетны по стоимости. Идеальный вариант для домов и квартир с 4-5 жильцами.
Большого объема от 201 до 2000 литров. Способны не только стабилизировать давление, но и длительное время обеспечивать запасом воды потребителей в случае отключения ее подачи из водопровода. Подобные гидробаки имеют большие габариты и вес. Стоимость их также велика. Применяются в больших зданиях типа гостиниц, образовательных учреждений, санаториев и больниц.

Критерии выбора подходящего гидробака

Выбирая определенный гидроакумулятор нужно руководствоваться следующими критериями:

Количество потребителей
Температура рабочей жидкости
Стоимость оборудования

При использовании гидробака для компенсации изменений давления теплоносителя в закрытой отопительной системе достаточно объемов от 6 до 25 литров (конкретная цифра зависит от размеров самой системы отопления). Остальные характеристики гидробака позволяют ему уверенно работать в одной системе с отопительными устройствами (к примеру, максимальное давление, которое выдерживает теплообменник котла — 2-5 атмосфер, а для гидробака — 9-12 атм)

Особенности монтажа гидроаккумулятора

Приобретая определенную модель гидроакумулятора нужно учитывать ряд особенностей его монтажа:

Всегда устанавливается после нагнетательного насоса
Рядом с ним монтируется реле давления (его датчики снимают информацию о состоянии жидкости перед насосом, после него, в гидроаумуляторе и в, собственно, самой внутридомовой системе водоснабжения, оно же отдает команду о включении насоса)
Нуждается в надежном основании

Под опорную платформу или ножки гидроаккумулятора всегда нужно помещать амортизирующую прокладку из вспененного каучука толщиною 1. 5-2 см

Учет всех этих требований позволяет заранее оценить возможность надежного размещения гидробака в выбранном месте. Чеще всего это подсобные помещения для отопительных котлов или систем водоподготовки и насосов.

Правила эксплуатации

Установив гидроаккумулятор нужно соблюдать в дальнейшем три несложных правила:

Использовать ба исключительно по назначению, в соответствии со спецификацией производителя. Это касается прежде всего температуры жидкости и диапазона рабочего давления.
Регулярно производить мониторинг настроек данного устройства. Это делается с помощью манометров обвязки бака и устройств контроля давления на насосе и управляющем реле. При фиксировании аномальных показателей нужно прекратить работу оборудования (прежде всего насоса) и либо самостоятельно найти причину данного сбоя или обратиться к сертифицированному специалисту.
Ежегодно производить не только визуальный, но и внутренний осмотр устройства. При необходимости (следы износа) заменять его детали на новые. Речь идет о мембране (баллоне), ниппеле, золотнике и манометрах обвязки.

Заключение

Гидроакумуляторы, принцип работы которых проверен временем, являются современным и достаточно бюджетным решением проблемы нестабильной подачи воды как для загородного, так и городского дома. Это устройство способно на долгие годы обеспечить комфортную и бесперебойную работу внутридомового водопровода.

отличия и разница между ними

На протяжении долгого периода широко распространены так называемые гидроаккумуляторы в водоснабжении. В профессиональной среде еще иначе принято называть мембранными баками. Поразительно, но большинство рядовых потребителей не подозревают о том, что в системах водоснабжения/отопления используются разные баки, точнее разновидности. В связи с этим назрел логичный вопрос, какова разница?

Расширительные баки, работающие в системах отопления: что это такое?

Часто можно услышать при продаже, что единственное отличие кроется в расцветке бака. Например, красные это расширительный бак для отопительных систем, а, соответственно, синие это гидроаккумуляторы, применяемые в водоснабжении. Это в корне неверный и неполный ответ! Дифференциация кроется совершенно в другом, хотя, на самом деле, цвет также стоит учитывать.

Начнем с определения, у гидроаккумулятора для отопления (впрочем, его фактически неправильно даже называть гидроаккумулятором) есть другое название «расширительный бак»! Отталкиваясь от него, можно сделать вывод, что его активно используют для решения следующих задач по отношению к воде после ее нагрева:

Сглаживание.

Компенсация расширения.

Котел способствует расширению жидкости в нем, являющейся теплоносителем. На практике в рамках каждого нагрева, допустим, на 10 С происходит увеличение жидкости где-то на 0,3%. Логично предположить, что, если нагрев достигнет уровня, допустим, в 70 С, то изначальный объем носителя тепла также поднимается до 3%.

Нужно понимать, что жидкость почти не сжимается, и, коли система по каким-то причинам не располагает запасным местом для излишков жидкости, разрыва отопительной системы будет сложно избежать. Именно для решения подобной задачи во избежание взрывов применяются повсеместно расширительные баки. В продаже и на практике можно встретить 2 их вида: как горизонтальные, так и вертикальные.

Предлагаем рассмотреть баки водоснабжения «под микроскопом»

Перейдем ко второму пункту, а именно к гидроаккумуляторам, другими словами, к бакам для питьевой воды. Довольно часто специалисты называют их гидроаккумуляторами для водоснабжения. Какова сфера их применения и ее нюансы?

1. Во-первых, для обеспечения должных запасов воды и соответствующего напора на должном уровне. Именно гидроаккумулятору стоит сказать «Спасибо» за включение насоса не в тех ситуациях, когда кто-то просто желает набрать стакан с водой, а лишь при падении уровня давления ниже нормы. Без всяких сомнений, именно это позволяет существенно увеличить срок эксплуатации насоса. Плюс, при покупке гидроаккумулятора разного объема (например, 100, 200, 300 л и так далее) можно достигнуть запаса воды, что никогда не является лишним.

2. Во-вторых, именно гидроаккумулятор призван обеспечивать достойный уровень защиты системы от гидроударов. Последние способны появляться в том случае, если достаточно резко произвести включение/выключение насоса, крана. В итоге, гидроудар это реальный риск прорыва трубопровода, что снижает длительность эксплуатации арматуры.

Внешний вид, что общего, а что различается?

Неудивительно, что многие путают гидроаккумуляторы для воды и их «оппоненты» расширительные баки, ведь по внешнему виду они являются идентичными, что, впрочем, никоим образом, не исключает того факта, что общее назначение и условия применения у них кардинально различаются. Следовательно, и конструкционно они устроены по-разному!

Отличия в области конструкции

Базовое отличие расширительных баков в том, что мембрана изготавливается из разных материалов, плюс, имеются особенности местонахождения полостей, как воздушной, так и водяной. Следует обратить внимание, в гидроаккумуляторе бак всегда реализуется из железа, а в нем мембрана в виде груши (она предназначается для воды). На нее воздействует воздух в условиях давления.

Что же касается расширительного бака, то внутри он конструкционно также разделяется мембраной (вновь из резины, только другого качества) для получения двух полостей, причем одна требуется для заполнения теплоносителем, а иная соответственно, воздухом!

Явные отличия налицо, поэтому никогда и ни под каким предлогом нельзя использовать в системах для водоснабжения расширительные баки, не предусмотренные изначально для этого, ведь в итоге вода всегда будет прикасаться к стенкам бака, и стальные стенки совсем скоро станут ржавыми, что сделает воду непригодной для питья.

Отличия в материале, используемом в производстве

Да, различаются требования в наших двух устройствах, применяемые в рамках производства мембран для них. В случае с мембранами для расширительных баков, те обязательно обязаны отвечать самым высоким требованиям надежности, с легкостью переносить высокие температуры.

А вот для водоснабжения такие показатели не столь принципиальны, здесь более интересны регулярные циклы сширения-сужения вкупе с контактом с водой, используемой в дальнейшем для питья. Вот почему в качестве исходного материала выбрана пищевая резина.

В качестве резюме

Итак, и тот, и тот гидроаккумулятор (хотя неверно называть их обоих гидроаккумуляторами, отталкиваясь от информации, полученной выше) являются оба мембранными баками, представляя 2 разновидности, которые используются каждая в своей сфере. Обратите внимание, что, действительно, внешне такие баки чрезвычайно похожи, чем могут воспользоваться недобросовестные продавцы, желающие предложить клиенту, например, вместо гидроаккмулятора расширительный бак, что, естественно, не сулит ничего хорошего, поскольку корректный выбор мембраны будет определять такие показатели системы, как длительный срок эксплуатации с надежностью.

Важно запомнить, что:

1. Резина в гидроаккумуляторе ни в коей степени не может негативно влиять на качество воды на выходе, и давление воздуха неизменно большое.

2. А вот расширительный бак предполагает использование внутри резину для технических целей, плюс, давление будет намного ниже. 3. Что касается цветов, то, действительно, гидробак выпускается обычно в синем цвете, а для отопления в красном.

4. На практике гидроаккмуляторы для водоснабжения хороши для применения и в горячем водоснабжении, в том числе. Что же касается вопросов цены, то здесь все будет напрямую зависеть от целого ряда параметров, начиная с известности производителя, заканчивая качеством сборки.

Гидроаккумулятор

Содержание статьи:

Виды гидроаккумуляторов

Классификация гидроаккумуляторов на виды зависит от их основных параметров:

1. в зависимости от способа установки гидроаккумуляторы подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Принципиальных отличий между ними нет. Принцип работы тоже одинаковый. У горизонтального гидроаккумулятора имеется крепление для наружного насоса. Прибор вертикальной конструкции больших объемов обладает клапаном для вывода воздуха из системы водоснабжения. Выбор исполнения гидроаккумулятора зависит только от размеров помещения, где его планируется устанавливать;
2. в зависимости от способа накопления энергии, гидроаккумуляторы существуют:
  - с пневматическим накопителем (работающие на принципе сжатия газа под давлением воды и наоборот), которые в свою очередь подразделяются на мембранные, с баллоном (или грушей) и поршневые. Поршневые гидроаккумуляторы, как правило, недорогие, хотя работают на больших объемах (до 600 л). Мембранный аккумулятор очень удобен в использовании, так как обладает небольшим размером. Что же касается баллонного гидроаккумулятора, то большинство потребителей предпочитают именно его. Потому, что емкость в таком устройстве, а также резиновую грушу для него можно быстро и что самое главное, самостоятельно, заменить. Изделие несложно в использовании и долговечно;
  - с механическим накопителем которые, в свою очередь, подразделяются на грузовые и пружинные. Пружинные и грузовые гидроаккумуляторы работают на кинетической энергии груза или пружины. Такие устройства имеют ряд недостатков, такие как, инерционность системы, громоздкая конструкция, но не требуют внешних источников питания и зарядки;

в зависимости от объема различают гидроаккумуляторы на 2, 5, 24, 50, 80, 100, 150, 200, 300, 500 л. Для большого дома подойдут устройства объемом на 80 или 100 л. Прибор на 50 л – идеален для стабилизации давления в системе водоснабжения типовых квартир. Цена на гидроаккумулятор 50л может быть разной. Стоимость напрямую зависит от производителя. Купить гидроаккумулятор данного объёма можно в специализированном магазине;
в зависимости от назначения различают гидроаккумуляторы:
- для холодной воды;
- гидроаккумуляторы для горячей воды;
- расширительный бак для отопления, основная функция которого — регулировка давления в трубопроводе.

Обратите внимание! Ни одна система отопления не монтируется без расширительного бака. Правильный выбор гидроаккумулятора и его настройка – залог безаварийного и комфортного существования на даче.

Виды, принцип действия

Нам нет нужды рассматривать, как производится ремонт гидроаккумулятора. Подобное должно заботить профессионалов. Кстати, в настоящее время существует немало специализирующихся на ремонте организаций, готовых произвести работы с любыми устройствами. Нам же достаточно знать, вкратце устройство гидроаккумулятора и как он работает. Ниже мы рассмотрим его виды и принцип действия.

Устройство гидроаккумулятора мембранного типа

Самое основное назначение всех устройств – копить гидравлическую энергию, чтобы потом отдать ее системе домашнего водоснабжения. В настоящее время выделяют две основных разновидности баков – мембранный и баллонный. Что касается баллонного типа, то это бак, который имеет баллон, выполненный из каучука. При воздействии сильного давление воздух насыщает пространство около баллона, а сам баллон наполняется водой. Постепенно показатель давления в баке растет. Если возникает необходимость, воздух, который находится у баллона, начинает выталкивать воду. Она поступает в систему домашнего водоснабжения.

Если рассматривать аккумуляторы мембранного типа, то они имеют разделенное пространство с помощью мембраны с эластичными свойствами. Одна половина содержит воздух. В другой половине находится вода. Воздух выталкивает воду, чтобы она поступила в систему.

Гидроаккумулятор первого типа считают более надежным, а также практичным. Кстати, если вы захотите самостоятельно поменять баллон, то сможете это сделать, не вызывая мастера.

Гидроаккумулятор баллонного типа

Часто предлагается гидроаккумулятор из нержавеющей стали. Это хороший вариант, так как априори нержавеющая сталь выступает как прочный и долговременный материал. Также можно сразу купить насос с гидроаккумулятором. Если вас интересует цена, то можно выбрать наиболее приемлемый вариант, в зависимости от того, где устройство будет применяться.

Многие отмечают, что для того, чтобы понять принцип действия ресивера, достаточно внимательно приглядеться и все. Можно даже не прибегать к помощи инструкции. Схема весьма проста. Для человека, имеющего хотя бы небольшой опыт работы с механическими устройствами, разобраться с работой гидроаккумулятора не представит особой сложности.

Схема принципа работы устройства

Гидроаккумулятор имеет сварной стальной сосуд, который покрывается особенной краской. Она способствует защите от коррозии. Тут же находится мембрана из каучука, а также воздушный клапан. При помощи фланца из стали аппарат соединен с системой домашнего водоснабжения.

Важно! При выборе бака, необходимо учитывать, тип и марку насоса. От этого напрямую зависит его емкость

Чтобы не купить бак, который впоследствии придется поменять, лучше сразу же обратиться за помощью к специалисту. Он произведет расчет и даст рекомендации не только по объему, но и марке бака и другим элементам.

Некоторые производят установку самостоятельно. Это вполне возможно, но важно знать, что подобная работа требует усердия и некоторых навыков. Кроме этого, лучше заранее ознакомиться с информацией, которая доступна широкому кругу потребителей в интернете. Можно почитать отзывы и подробную пошаговую инструкцию.

Буквально все владельцы домов должны опираться на определенные рекомендации, прежде чем купить гидроаккумулятор:

насос будет включен гораздо чаще в системе, в которой бак с меньшим объемом;
большой бак реально использовать как накопитель воды, если будет прекращено электропитание;
гидроаккумулятор, который имеет небольшой объем, часто способствует скачкам давления, происходящим внутри системы.

Как устроен и работает гидроаккумулятор

Устройство гидроаккумулятора достаточно простое, он состоит из металлического бака, который разделен внутренней резиновой мембраной на две камеры – для воды и воздуха.

Для изготовления мембраны используется прочный бутил, стойкий к механическим повреждениям, химическим и биологическим воздействиям, который полностью соответствует санитарным и гигиеническим нормам.

Фиксация мембраны к корпусу выполняется при помощи фланца с клапаном впуска.

Насосная станция подает сжатый воздух в гидроаккумуляторный бак. При заборе жидкости из системы воздушная прослойка снижает внутреннее давление в гидробаке и предотвращает возможный разрыв мембраны. Подача воды в устройство осуществляется через входной патрубок.

Соединительный трубопровод и напорный патрубок по размеру должны полностью совпадать, чтобы предотвратить возможные гидравлические потери в трубопроводе.

В устройствах объемом свыше 80 литров установлен специальный клапан для вывода воздуха из жидкости. Для малолитражных приборов емкостью 24 литра рекомендуется устанавливать дополнительный элемент – переходник или кран.

Как работает бак, подключенный к системе? Принцип работы гидроаккумулятора предусматривает следующее:

Насос под высоким давлением нагнетает воду в мембрану. После достижения допустимого уровня давления реле подает сигнал об отключении оборудования.
При незначительном падении давления подающее оборудование включается в автоматическом режиме и цикл повторяется. Грамотная настройка реле давления позволяет регулировать допустимую частоту включений.
В процессе работы бака воздушные массы могут скапливаться внутри мембраны, что приводит к снижению эффективности эксплуатации прибора. В этом случае проводится профилактика бака для стравливания остаточных воздушных масс. Периодичность мероприятий определяется внутренним объемом бака и частотой его использования.

Как выполнить расчет давления воздуха в гидроаккумуляторе

Какое давление воздуха в гидроаккумуляторе должно быть изначально? Если он установлен у Вас в подвале, то минимальное значение давления можно запросто посчитать. Для этого берем высоту в метрах от верхней точки системы водоснабжения до подвала. Например, для дома из двух этажей это около 6–7 метров. Затем прибавляем к данному числу 6 и делим на 10. В результате получим необходимое нам значение в атмосферах. Так, например, для двухэтажного дома расчетная величина минимального давления воздуха в гидроаккумуляторе составляет (7 + 6 )/ 10 = 1,3 атмосферы. Если давление в гидроаккумуляторе будет меньше этого значения, то вода из него на второй этаж поступать не будет. Завышать эти значения также не следует, в противном случае в гидробаке просто не будет воды. Устанавливаемое производителями давление воздуха обычно составляет 1,5 атм., но может получиться и так, что в приобретенном Вами гидроаккумуляторе величина давления окажется другой. Поэтому следует сразу после покупки проверить давление воздуха внутри гидроаккумулятора при помощи обыкновенного манометра, подсоединив его к ниппелю гидробака, и в случае необходимости увеличить давление при помощи автомобильного насоса. При использовании гидробака в сочетании с насосом давление воздуха в нем долно быть таким же, как величина нижнего предела включения насоса. А о том, что такое нижний и верхний пределы (пределы включения и выключения насоса, соответственно) и как они регулируются, мы рассказывали в статье о .

Как работает водяной теплоаккумулятор

водяной аккумулятор для отопления выполняет следующие задачи:

накопление энергии;
стабилизация температуры рабочей жидкости;
уменьшение количества загрузок топки;
увеличение КПД котла;
уменьшение расхода горючего.

Как один прибор может выполнять столько функций? На самом деле все достаточно просто, ведь все эти процессы взаимосвязаны.

В результате применения теплоаккумулятора вы получаете одни преимущества. Ваша система будет стабильной, а ее эксплуатация менее хлопотной, ведь подбрасывать дрова каждые четыре часа – не вариант для постоянного жилья.

Накопление энергии происходит в те моменты, когда горит огонь. При отсутствии ГА, вода в контуре может нагреться сверхнеобходимого, ведь некуда девать излишки тепла. А после того как горение прекращается и топливо начинает тлеть, температура рабочей жидкости уменьшается. Получается, что в батареях постоянно происходят скачки, соответственно, в помещении тоже. В общем, ничего хорошего. Читайте также, о том и почему.

То есть, водяной теплоаккумулятор для отопления одновременно забирает излишки тепла и выравнивает температуру в контуре. К тому же вода вбирает в себя практически всю энергию, высвобождающуюся в процессе горения. В трубу вылетает малая ее часть. Накопленная энергия никуда не исчезает, она отдается в виде теплой воды в контур, который, в свою очередь, греет воздух в помещении. Пока вода в ГА остынет, пройдет какое-то время, которое отсрочит следующую загрузку топлива в котел. Это экономит ваше время и деньги, при этом не надо переживать, что система неожиданно разморозится.

Как подключить гидроаккумулятор для отопления правила расчета и схема

Назначение

Правила подключения, схема

Перед началом монтажа следует учесть следующие особенности:

Выбор места установки. Основным требованием к нему является свободный доступ к устройству. В особенности это касается регулировочного клапана воздушной камеры.
На участке между насосом и расширительным баком не должно стоять другой запорной или регулирующей арматуры. Она может внести существенные изменения в гидравлическом сопротивлении.
Температура в помещении, где устанавливается гидроаккумулятор, не должна быть ниже 0°С.
Его поверхность не должна испытывать механические нагрузки или внешние воздействия.
Срабатывание редуктора давления на выпуск воздуха из камер должно быть установлено согласно параметрам отопительной системы.

е – коэффициент расширения воды – 0,04318;
С – общий объем системы отопления;
Pi – начальное давление;
Pf – максимальное давление.

В данном случае оптимально подобрать гидроаккумулятор общим объемом 50 л.

dearhouse.ru

Основные задачи устройства

Чтобы знать, как выбрать гидроаккумулятор, важно четко представлять, какие задачи он может решать. Итак, гидроаккумулятор решает следующий ряд задач: . гидроаккумулятор призван поддерживать заданный уровень давления воды внутри системы;
гидроаккумулятор-ресивер должен уменьшать число включений насоса;
гидроаккумулятор призваны снизить вероятность того, что в системе будут гидравлические удары;
гидроаккумулятор сохраняют определенный запас воды, если электроэнергия по каким-то причинам отсутствует.

гидроаккумулятор призван поддерживать заданный уровень давления воды внутри системы;
гидроаккумулятор-ресивер должен уменьшать число включений насоса;
гидроаккумулятор призваны снизить вероятность того, что в системе будут гидравлические удары;
гидроаккумулятор сохраняют определенный запас воды, если электроэнергия по каким-то причинам отсутствует.

При этом очень важно, если существуют какие-то неисправности гидроаккумулятора, их нужно тут же устранять. Это поможет избежать тяжелых последствий и несчастных случаев.

Итак, если внимательно приглядеться к задачам, которые решают гидроаккумуляторы для водоснабжения, можно прийти к выводу — они способны продлевать срок эксплуатации насоса на продолжительное время. Кроме этого, гидроаккумуляторы для водоснабжения нередко необходимы для резервного пополнения воды. Это очень удобно и практично. При этом неважно, какой у вас горизонтальный или вертикальный гидроаккумулятор. Его работа будет зависеть от настройки и области применения.

Если учесть, что гидроаккумулятор (вернее его бак) имеет полезный объем в районе сорока процентов, то мы может узнать, сколько получиться «запасной» воды. Самый оптимальный объем бака, который лучше купить – сто литров. Нет никакой надобности стараться купить большой бак, если он не будет эксплуатироваться на полную мощность.

Важно! Если в доме проживает всего два человека, то им вполне достаточно приобрести гидроаккумулятор на 24 литра.

Расчет остаточно прост. Он подтвержден практикой. Если же проживает три человека, можно приобрести бак на 50 литров

Ну а для четырех человек надо обращать внимание на баки от 80 литров и выше. Наверное, нет никакой необходимости приобретать большой бак для семьи из двух человек

Это может обойтись дороже как при покупке, так и во время эксплуатации.

Принцип работы гидроаккумулятора

Рабочие элементы гидроустройства взаимодействуют друг с другом в таком порядке:

В подсоединенную к трубопроводу эластичную диафрагму поступает вода, водяная камера полностью заполняется и расширяется.
Воздушная смесь во внешней камере между стенками и самой диафрагмой сжимается из-за ограничения объема, достигая требуемого параметра сдавливания.
При открытии крана созданное давление внутри прибора выталкивает из эластичной диафрагмы водяной поток и пускает его по трубопроводу к нужному месту.
По мере уменьшения водяного запаса в камере давление в устройстве снижается до соприкосновения контактов специального контроллера. Этим он посылает сигнал насосному оборудованию, которое запускается и инициирует повторное заполнение гидробака. После этого контакты контроллера размыкаются.

Таким образом малый расход воды не приводит в действие водяной насос, давления гидробака вполне хватает на частые небольшие водные процедуры. Только опустошив водяную камеру устройства – а там может находиться до 100 л и больше воды – и снизив давление до минимального уровня, система запускает в действие насос.

Стоит прочитать:

Расчет объема

Как выбрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения? Получить ответ можно, рассчитав ключевые параметры, прежде всего, объем.

Для выполнения расчетов оптимального объема гидробака необходимо сначала определиться, в каком назначении он будет использоваться, какие приборы могут устанавливаться для использования в различных целях. Часто их монтаж выполняется для того, чтобы исключить частое включение насоса.

Гидроаккумуляторы также используются для поддержания давления в системе, когда насос находится в отключенном состоянии.
Эти приборы нередко монтируются для обеспечения резерва воды.
Некоторые владельцы устанавливают их с целью компенсировать пиковые значения при потреблении воды.

Если вы решили совместно со своей системой водоснабжения использовать гидроаккумулятор, то следует знать, что чем ближе насосное оборудование располагается к этому прибору, тем выше будет эффективности его работы.

Например, если насос размещен в подвальном помещении, рядом с ним располагается один гидроаккумулятор, а второй находится на чердаке, то можно увидеть, что на гидробаке, расположенном в верхней части дома, объем воды будет меньше, поскольку меньшим будет системное давление воды. Когда же в подвале или на первом этаже располагается гидроаккумулятор, то одинаковым будет уровень заполнения.

Выбирая гидроаккумулятор с целью исключить частые включения насосного оборудования, необходимо принимать во внимание некоторые факторы. . Специалисты не рекомендуют включать насос чаще, чем один раз в минуту

Системы водоснабжения бытового использования чаще всего оснащаются оборудованием, которое имеет производительность 30 литров в минуту. Принимая во внимание тот факт, что в устройстве от общего объема на воду приходится 50%, а остальное составляет воздух, аккумулятор емкостью 70 л может легко справиться с такой задачей.

Специалисты не рекомендуют включать насос чаще, чем один раз в минуту. Системы водоснабжения бытового использования чаще всего оснащаются оборудованием, которое имеет производительность 30 литров в минуту. Принимая во внимание тот факт, что в устройстве от общего объема на воду приходится 50%, а остальное составляет воздух, аккумулятор емкостью 70 л может легко справиться с такой задачей.

Когда гидроаккумулятор устанавливается для компенсации пиковых значений при потреблении воды, то во внимание необходимо принимать расходные характеристики, которые имеют точки потребления воды в доме.

Туалет в среднем потребляет 1,3 литра в минуту.
На душ норма потребления составляет от 8 до 10 литров в минуту.
Кухонным мойкам воды требуется около 8,4 литра в минуту.

Когда имеется два туалета, то при одновременной работе всех источников их общее потребление составляет 20 литров. Теперь необходимо принять во внимание процент реального заполнения водой резервуара и факт того, что насос включается в час не более 30 раз. Имея такие результаты, можно считать, что гидроаккумулятора с емкостью 80 л вполне достаточно.

Роль в системе отопления

Основные задачи гидроаккумулятора:

накопление в себе «излишков» теплоносителя при его расширении;
удаление воздуха;
восполнение объёма при возможных протечках или падении уровня воды (антифриза).

Существует два типа баков – открытого и закрытого типа. Второй вариант используется в большинстве современных отопительных систем. Это полностью герметичный гидроаккумулятор с мембраной или грушей (она используется в ёмкостях большого размера).

Устанавливаются гидроаккумуляторы только для отопления с циркуляционным насосом, так как эта система характеризуется высоким рабочим давлением.

Выбор оптимального объема бака

Объем гидроаккумулятора выбирается индивидуально с учетом общих потребностей конкретного домовладения

Важно знать, что объем, указанный в техническом паспорте, – это типовой размер гидробака. Следовательно, запаса жидкости в таком приборе – 50%, остальное – сжатый воздух

Не менее важными являются габариты бака. Так, бак на 100 литров представляет собой емкость высотой 85 см и диаметром 45 см, которая требует достаточно свободного места для монтажа.

При выборе объема гидробака учитывается среднесуточный уровень потребления воды с каждой водозаборной точки на количество потребителей:

Производительность насосного оборудования от 1,6 до 2,1 куб.м/час, от 2 до 3 потребителей – бак объемом до 25 литров.
Производительность оборудования до 3,6 куб.м/час, от 4 до 8 потребителей – бак объемом до 65 литров.
Производительность оборудования до 5 куб.м/час, до 10 потребителей – бак объемом от 100 литров.

Гидроаккумулятор объемом на 25 литров способен обеспечить повседневные нужды для семьи из 3 человек. Такого объема достаточно для работы компактной системы: крана холодного водоснабжения, санитарного узла и водонагревателя. При эксплуатации дополнительной бытовой техники и оборудования объем емкости увеличивается.

Производители расширительных баков

Основными изготовителями гидроаккумуляторов являются марки: Джилекс, Wester, Reflex, Aquasystem, Zilmet, Беламос, Тополь, Unipres, Grundfos, Varem, Униджиби и STOUT.

Рассмотрим плюсы и минусы каждого из них:

Джилекс. Это отечественный производитель. Продукция компании ориентирована на массового потребителя: при производстве гидроаккумуляторов Джилекс учитываются климатические особенности нашей страны, а также качество воды и требования самих покупателей. Недостатком гидроаккумуляторов этой фирмы специалисты называют излишний шум прибора во время работы. Неоспоримое достоинство – доступная цена. В специализированных магазинах можно приобрести расширительный бак Джилекс на 24, 50, 100,200 л;
Unipres. Также отечественный бренд, демонстрирующий высокое качество продукции. Компания предлагает широкий модельный ряд гидроаккумуляторов различных объемов и конструкций;
Неплохая продукция у фирм Беламос и Тополь. Эти крупные производители и импортеры гидроаккумуляторов пользуются спросом среди российских потребителей;
Баки Reflex (Рефлекс). Высококачественный германский производитель. Показательно то, что о нем совершенно нет отрицательных отзывов;
Zilmet.Хорошая европейская продукция. Прекрасное качество и функциональность;
Достойный выбор и соответствующие нашим условиям технические параметры гидроаккумуляторов предлагает компании Aquasystem, Varem (Италия) и Grundfos (Дания).
Продукция бренда STOUT подойдет тем, кто привык приобретать качественный товар, не переплачивая за громкое раскрученное имя бренда. Расширительные баки STOUT производятся на итальянском оборудовании, соответствуют всем строгим требованиям отечественных ГОСТов и европейских стандартов. Контроль качества осуществляется на каждом этапе технологического процесса производства.

Выбрать и купить гидроаккумулятор для систем водоснабжения сегодня не проблема.

Аппараты продаются во многих специализированных магазинах, супермаркетах строительного и технического оборудования, а также в интернет-магазинах.

Осуществить грамотный подбор оборудования для Вашего дома всегда помогут специалисты.

Цены на гидроаккумялторы для водоснабжения зависят от объема бака и производителя. В продаже всегда можно найти автоматику для насоса без гидроаккумулятора.

Средняя цена на расширительный бак марки Джилекс – 6000р, Unipres : 4000 – 6000р.

Встречаются и более дорогостоящие модели. Например, гидроаккумулятор Unipress 300 обойдется покупателю в 20 000 р.

Цены на устройства бренда Reflex варьируются в зависимости от объема расширительного бака: к примеру, бак на 8 литров будет стоить в среднем 2000-3000р.

Бак Зилмет минимального объема в интернет-магазинах можно приобрести за 1500-2000р.

Давление в гидроаккумуляторе

В воздушной камере гидроаккумулятора давление должно быть на 10 % ниже, чем давление при включении насоса.

Точный показатель давления воздуха можно измерить, лишь при отключенном от системы водопровода баке, при отсутствии давления воды. Давление воздуха необходимо постоянно держать под контролем, по необходимости регулировать, что прибавит мембране срок жизни. Также для продолжения нормального функционирования мембраны нельзя допускать большой перепад давления, когда включается и выключается насос. Нормальным является перепад в 1.0-1.5 атм. Более сильные перепады давления уменьшают срок службы мембраны, сильно растягивая ее, к тому же, такие перепады давления не дают возможности комфортного пользования водой.

Гидроаккумуляторы можно устанавливать в местах с невысокой влажностью, неподверженных затоплению, чтобы фланец устройства успешно служил много лет.

Выбирая марку гидроаккумулятора, необходимо обратить особое внимание на качество материала, из которого выполнена мембрана, проверить сертификаты и санитарно-гигиенические заключения, удостоверившись, что гидробак предназначен для систем с питьевой водой. Также нужно убедиться в наличии запасных фланцев и мембран, которые должны быть в комплекте, чтобы в случае возникшей проблемы не пришлось покупать новый гидробак

Предельное давление гидроаккумулятора, на которое он рассчитан, должно быть не меньшим, чем максимальное давление в системе водопровода. Поэтому большинство устройств выдерживают давление 10 атм.

Виды водяных аккумуляторов

Гидробаки различаются по двум основным параметрам:

Различия мембранных баков

Ниже подробней ознакомимся с их разновидностями.

Расположение в пространстве

По расположению в пространстве мембранные баки бывают двух типов:

Вертикальные. Отличаются удобством спуска воздуха, который со временем скапливается в емкости. Кроме того, вертикальный бак занимает меньше места при большей емкости;

Небольшой горизонтальный мембранный бак объемом на 24 литра

Горизонтальные. Для стравливания воздуха с этих устройств нужен не только ниппель, но и шаровой кран для слива воды. Горизонтальными обычно делают небольшие баки емкостью не более чем на 50 литров.

Чтобы спустить воздух с небольшого бака, т.е. емкостью до 100 литров, нужно отключить от него электричество и открыть смеситель, пока вода полностью не стечет. После этого можно подключать систему к электричеству.

Мембраны накопителей бывают разных форм и типов

Надо сказать, что у больших дорогих емкостей ниппель может быть с автоматикой, т.е. он сам определяет скопление воздуха в камере и при необходимости выпускает его.

Предназначение накопителя

В зависимости от предназначения, мембранные насосы бывают двух типов:

Для холодной воды. Эти емкости окрашены в синий цвет. Главная их особенность заключается в мембране, которая выполнена из пищевой резины;

Горизонтальный бак для горячей воды имеет мембрану из технической резины

Для горячей воды. Устройства выкрашены в красный цвет. Мембрана этих накопителей более прочная, способная выдерживать давление до 8 bar. Однако для ее изготовления применяется техническая резина.

Замена мембраны позволяет превратить один тип накопителя в другой.

Качественный вертикальный мембранный накопитель от отечественного производителя – Wester

Из чего он сделан

Гидроаккумулятор из нержавеющей стали

Баки мембранные для систем водоснабжения состоят: из корпуса — выполнен из высокотехнологичного сплава и покрыт эмалью. Но есть и более дорогие варианты — гидроаккумулятор из нержавеющей стали. Внутри корпуса находится резиновая мембрана, представляет собой резиновый мешок, которая тоже бывает разного качества.

При покупке расширительного бака рекомендуем проверить мембрану на запах, так как бывают экземпляры со стойким запахом резины. А чай с запахом резины наверно никому не нравится

Просите продавца разобрать корпус, чтобы оценить качество мембраны!

В бак ещё вкручивается ниппель, а в более дорогих моделях присутствует манометр.

Устройство гидроаккумулятора для водоснабжения

Что представляет собой водяной аккумулятор

Как устроен

Гидроаккумуляторы еще называют мембранными баками, так как они представляют собой емкость, внутри которой расположена резиновая мембрана. Она делит емкость на две камеры. В результате в одной из камер накапливается вода, а вторую занимает воздух либо инертный газ.

Схема устройства накопителя

Бак имеет отверстие для входа воды, золотник для корректировки давления в воздушной камере, а также манометр, который отображает давление в камере с воздухом.

Принцип работы накопителя достаточно простой:

Вода подается в емкость из источника водоснабжения при помощи насоса;
Когда давление в воздушной камере достигает критического уровня, насос отключается;
По мере пользования водопроводом, вода выдавливается из накопителя мембраной, в результате чего давление в системе падает;
Когда давление достигает критически низкого уровня, срабатывает автоматика и включается насос, в результате чего цикл повторяется.

Для небольшого дачного домика можно приобрести насосную станцию – это аппарат в виде насоса с подключенным к нему небольшим накопителем. Насосные станции отличаются компактностью и относительно небольшой стоимостью.

На фото – насосная станция

Зачем нужен мембранный бак

Данное устройство выполняет сразу несколько важных функций:

Обеспечивает стабильность работы водопровода. Благодаря баку автономное водоснабжение частного дома работает также стабильно и с равномерным напором, как и центральное, так как он поддерживает давление на одном определенном уровне;

Мембранный бак поддерживает давление водопровода на одном уровне

Обеспечивает автоматическое включение и отключение насоса. За этот процесс отвечает реле гидроаккумулятора;
Увеличивает срок службы насоса. Благодаря накопительной емкости насос включается не при каждом открытии крана, а только когда давление в гидроаккумуляторе падает ниже положенного уровня.

Таким образом, мембранный бак для систем водоснабжения закрытого типа, т.е. автономных, просто необходим. Иначе нормальная эксплуатация водопровода невозможна, так как для водозабора придется каждый раз своими руками включать насос, и затем выключать. Кроме того, учтите, что чем активней в доме используется водопровод, тем больше должен быть объем бака.

Как выбрать подходящий гидробак

Один из важнейших показателей при выборе гидроаккумулятора — количество воды, которую он может вместить. Для этого можно воспользоваться следующей формулой:

Выбирая гидроаккумулятор, следует вычислить подходящий объем устройства. Слишком маленький гидробак не обеспечит потребности системы, а слишком большой приведет к неоправданным затратам

А из этой таблицы можно взять значение поправочного коэффициента в зависимости от мощности насоса:

Рассчитывая объем гидроаккумуляторного бака для системы водоснабжения, следует использовать специальный поправочный коэффициент, который учитывает мощность водяного насоса

Для бытовых нужд обычно достаточно устройства, емкость которого составляет около 25-50 литров. Конечно, расчетное значение редко совпадает с реальными объемами типовых моделей гидроаккумуляторов. В таком случае просто берут бак с немного большим объемом. Например, если по формуле вычислено значение 32,5 л, то можно смело приобретать бак емкостью 35 литров.

Следует помнить, что наружные размеры бака и объем воды, который он может вместить, это разные цифры. Обычно вода занимает примерно треть общего объема гидроаккумулятора. Из формулы становится ясно, что чем более мощный насос используется для автономного водоснабжения в доме, тем более емкий гидробак следует приобрести.

Частое отключение электроэнергии в местности, где расположен дом, это хорошая причина, чтобы выбрать бак побольше. Таким образом, в распоряжении семьи будет небольшой запас воды. Однако не стоит усердствовать и выбирать слишком крупный гидроаккумулятор. В таком устройстве вода будет заменяться слишком медленно, а это приведет к ухудшению ее качества.

В этой таблице подробно представлены сведения о том, какой именно объем воды можно хранить в гидроаккумуляторе с конкретными характеристиками (+)

Именно поэтому при расчетах учитывают максимальный объем воды, которая проходит через водопроводную систему. Еще один важный момент относится к моделям иностранного производства. Такие устройства не всегда можно без проблем соединить с водопроводными системами в России или на территории ближнего зарубежья.

Галерея изображений

Фото из

Подбор гидробака для независимого водоснабжения подбирают так, чтобы его запаса было достаточно для использования при одном включении
Емкость гидроаккумулятора поверхностного насосного оборудования зачастую варьирует от 12 до 24 л, чего вполне достаточно для обеспечения одной водоразборной точки на даче или в загородном доме
Для организации автоматизированного водоснабжения из глубокого источника нужен бак объемом побольше, потому что погружные насосы крайне чувствительны к количеству процессов активизации

Средний объем для загородного дома и дачи

Гидробак для работы поверхностных насосов

Гидропневматическая емкость для глубоких скважин

Гидробак для разветвленного водопровода

Схема монтажа гидроаккумулятора с поверхностным насосом

Прежде чем выполнить подключение гидроаккумулятора, обязательно проводится проверка рабочего давления, которое должно на 0,3-1 бар быть ниже давления насосного оборудования.

Для установки гидробака потребуются:

пятивыводный штуцер;
регулирующее реле давления;
манометр;
герметик.

Штуцер используется для подсоединения гидробака, поверхностного насоса, а также измерительного оборудования. Пятый элемент выхода предназначается для подвода подающей водяной трубы.

Установка выполняется в следующем порядке:

Штуцер подсоединяется к баку через фланцевый соединитель с клапаном впуска или прочный шланг.
К штуцеру фиксируется манометр, регулирующее реле и водопроводная труба, проложенная от насосного оборудования.
Далее подключается реле. Для этого демонтируется верхняя крышка на корпусе для обнажения рабочих контактов – для насоса и сети. К соответствующему контакту подсоединяется питающий провод от насосного оборудования, а к другому контакту – провод электропроводки.

Важно! Некоторые модели реле производятся без специальных меток, поэтому подключение рекомендуется поручить специалистам. . Соединения резьбой тщательно герметизируются.
Проводится тестовый запуск насоса и проверка работоспособности всей системы.

Соединения резьбой тщательно герметизируются.
Проводится тестовый запуск насоса и проверка работоспособности всей системы.

Гидроаккумулятор а зачем он нужен

Любой владелец загородного жилья прекрасно осведомлен о том, как бывает сложно обеспечить стабильную работу автономных . Сбои в подаче воды случаются достаточно часто. Они приводят к выходу из строя дорогостоящей бытовой техники и существенно осложняют жизнь человека в частном доме.

Иногда хватает одного скачка давления, чтобы газовый нагреватель воды либо недавно приобретенная посудомоечная машина поломались. Предупредить подобные неприятности помогает гидроаккумулятор для систем водоснабжения, называемый в быту расширительным, напорным или накопительным баком.

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Основные задачи такого устройства:

Поддержка в водопроводной сети постоянной величины давления, защита системы от его перепадов. При одновременной работе 2–3 кранов (например, на кухне и в санузле) при скачках напора воды отмечаются значительные температурные колебания. Если в это время вы принимаете душ или моете посуду, есть большая вероятность получения ожога. Предотвратить столь неприятные ситуации позволяет установка расширительного бака для систем водоснабжения.
Предохранение от раннего эксплуатационного износа водного насоса. В гидроаккумуляторе всегда имеется некоторое количество воды. При открытии крана именно она начинает поступать в сеть в первую очередь. При этом насос не включается до тех пор, пока запас воды в накопительном баке полностью не израсходуется.
Защита трубопровода от гидравлических ударов. Они нередко фиксируются при запуске насоса и наносят системе водоснабжения ощутимый вред.
Обеспечение потребителей определенным запасом воды на случай отключения подачи электроэнергии, когда насос не функционирует из-за отсутствия электричества. Вода, благодаря установленному баку, в подобных ситуациях все равно имеется. Ее конкретное количество зависит от объема гидроаккумулятора (100 литров, 200 литров и так далее).

Как видите, рассматриваемый гидробак имеет действительно огромное значение для нормального функционирования систем водоснабжения в частных жилищах, особенно если они располагаются за городом.

Принцип действия гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор состоит из корпуса с резиновой мембраной, фланца, ниппеля для закачивания воздуха в полость, воздухоудалительного клапана, фитинга для крепления мембраны и пр.

В чем же заключается принцип работы гидроаккумулятора?

При попадании воды под давлением из колодца или скважины, присоединённая к водопроводу мембрана увеличивается в объёме. Соответственно, объём воздуха, находящегося между металлическими стенками гидробака и мембраной, начинает уменьшаться, тем самым создавая еще большее давление. Как только достигается установленный уровень давления, реле давления размыкает контакты подачи на насос электроэнергии и он отключается. Что же получается? Находящийся между мембраной и корпусом гидроаккумулятора воздух давит под давлением на находящуюся внутри “грушу” с водой. При открытии крана на подачу воды, давящий на мембрану воздух под давлением будет выталкивать из гидробака воду к вам в кран. При этом в мембране по мере расхода воды давление, накаченное насосом, будет падать. И как только оно упадёт до установленного уровня, контакты на реле давления снова сомкнутся и насос вновь заработает. Таким образом, в гидроаккумуляторе в рабочем состоянии всегда находится и вода и воздух, отделенные друг от друга резиновой мембраной. Стоит отметить, что давление воздуха, находящегося в полости гидроаккумулятора, в процессе эксплуатации может уменьшаться. Рекомендуется один раз в год проверять давление воздуха в гидробаке при отсутствии в нем воды. Если оно меньше нормы, можно его подкачать через ниппель с применением простого автомобильного насоса. Стоит также иметь ввиду, что вода никогда не заполняет полностью весь объем гидроаккумулятора. Реальный объем находящейся в нем воды зависит от целого ряда параметров: от формы гидроаккумулятора, изначального давления воздуха в нем, геометрической формы и эластичности диафрагмы, заданных верхнего и нижнего пределов реле давления и др.

Гидроаккумуляторы в зависимости от способа их установки бывают горизонтальные и вертикальные

Какой гидроаккумулятор лучше выбрать? Если позволяют габариты помещения, то следует обратить внимание на то, как осуществляется удаление скапливающегося внутри резиновой мембраны воздуха. Все дело в том, что в находящейся в системе водоснабжения воде всегда присутствует растворенный воздух

И со временем этот воздух из воды выделяется и скапливается, образуя воздушные пробки в различных местах системы. Для удаления воздушных пробок в конструкции гидроаккумуляторов больших объемов (100 литров и более) дополнительно предусмотрен фитинг, на котором устанавливается клапан, через который скапливающийся в системе воздух периодически стравливается. У гидроаккумуляторов вертикального типа емкостью от 100 литров весь воздух скапливается в верхней их части и удаляется при помощи данного воздухоудалительного клапана. В горизонтальных гидроаккумуляторах воздух можно удалить при помощи дополнительного участка трубопровода, который состоит из шарового крана, выводного воздушного ниппеля и слива в канализацию. Гидроаккумуляторы, имеющие небольшой объем, такого фитинга не имеют. Их выбор оправдан разве что удобностью компоновки в небольшом помещении. Удаление скапливающегося в них воздуха возможно только при периодическом полном опорожнении.

Схема монтажа гидроаккумулятора к погружному насосу

Схема подключения гидробака аналогична предыдущей, разница заключается в способе установки насоса.

В системе водоснабжения от погружного насоса используется обратный клапан, который препятствует выходу воды из мембраны обратно в гидросооружение. Клапан монтируется перед подающей трубой на насосном оборудовании, в некоторых случаях для этого проделывается на крышке внутренняя резьба.

Для подсоединения используется штуцер нужного диаметра с наружной резьбой. После установки клапана к нему подводится подающая водная труба требуемой длины.

Длина определяется достаточно просто: конец веревки с грузилом опускается в гидросооружение и делается отметка верхней точки конструкции. Далее веревка поднимается и выполняется замер длины от грузила до верхней точки. От готового значения отнимается высота от точки до места, где труба из гидросооружения прокладывается в грунт, а также длина насосного оборудования с клапаном. Оптимальная длина трубы – когда оборудование возвышается над днищем скважины или колодца на высоту до 35 см.

Далее монтаж и настройка гидроаккумулятора выполняются по стандартной схеме.

Виды конструкции гидроаккумуляторов

Параметры корпуса и конфигурация расположения коммуникационных патрубков определят условия установки расширительного бака. Принципиальными различиями обладают вертикальные и горизонтальные конструкции. В первом случае бак имеет скромные размеры, что позволяет его располагать в тесном пространстве. Хотя оптимизация габаритов относится скорее даже не к самим камерам, а к внешней оснастке с корпусом и отводными коммуникациями. Например, ниппель располагается в нижней части, что облегчает процесс вытравления лишнего воздуха. Вертикальный гидроаккумулятор для систем отопления чаще используют как дополнение к контурам, подключенным к погружным насосам.

В горизонтальных конструкциях предусматривается система отдельного отвода лишнего воздуха, которую обеспечивает выводной ниппель со сливным патрубком и шаровым краном. При боковом воздухоотводе приходится монтировать дополнительный участок трубопровода, что скрадывает пространство, но основа конструкции ненамного превосходит вертикальные баки по размерам. К тому же возможность установки гидроаккумулятора под насосом в некоторых случаях оказывается более выгодной, если не единственно возможной.

Внешний вид, что общего, а что различается

Отличия в области конструкции

Следует обратить внимание, в гидроаккумуляторе бак всегда реализуется из железа, а в нем мембрана в виде груши (она предназначается для воды). На нее воздействует воздух в условиях давления

Отличия в материале, используемом в производстве

Да, различаются требования в наших двух устройствах, применяемые в рамках производства . В случае с мембранами для расширительных баков, те обязательно обязаны отвечать самым высоким требованиям надежности, с легкостью переносить высокие температуры.

Расчет гидроаккумулятора

Чтобы определить, какой запас воды можно использовать из гидроаккумулятора при выключении электричества, когда насос прекратит качать воду из системы водоснабжения, можно использовать таблицу заполняемости мембранного бака. Запас воды будет зависеть от настройки реле давления. Чем выше разница давлений при включении и выключении насоса, тем больший запас воды будет в гидроаккумуляторе. Но эта разница лимитируется по изложенным выше причинам. Рассмотрим таблицу.

Здесь мы видим, что в мембранный бак объемом 200 л при настройках реле давления, когда показатель включение насоса составляет 1.5 бар, выключение насоса – 3.0 бар, давление воздуха составляет 1.3 бар, запас воды будет всего 69 л, что равно примерно трети общего объема бака.

Расчет необходимого объема гидроаккумулятора

Чтобы выполнить расчет гидроаккумулятора, используют следующую формулу:

Vt = K * A max * ((Pmax+1) * (Pmin +1)) / (Pmax- Pmin) * (Pвозд. + 1),

где

Amax – максимальный расход литров воды в минуту;
К – коэффициент, который зависит от мощности двигателя насоса;
Pmax – давление при выключении насоса, бар;
Pmin – давление при включении насоса, бар;
Pвозд. – давление воздуха в гидроаккумуляторе, бар.

В качестве примера подберем необходимый минимальный объем гидроаккумулятора для водопроводной системы, взяв, например, насос Водолей БЦПЭ 0,5-40 У с такими параметрами:

Pmax (бар)	Pmin (бар)	Pвозд (бар)	A max (куб. м/час)	K (коэффициент)
3.0	1.8	1.6	2.1	0.25

Используя формулу, вычисляем минимальный объем ГА, который равен 31.41 литра.

Поэтому выбираем следующий ближайший размер ГА, который равен 35 л.

Объем бака в диапазоне 25-50 литров идеально согласуется со всеми методиками расчета объема ГА для бытовых водопроводных систем, а также с эмпирическими назначениями разных производителей насосного оборудования.

При частом выключении электроэнергии целесообразно выбирать бак большего объема, но в это же время следует помнить, что вода сможет заполнить бак лишь на 1/3 общего объема. Чем мощнее установлен насос в системе, тем больший должен быть объем гидроаккумулятора. Это соответствие размеров сократит количество коротких включений насоса и продлит срок эксплуатации его электродвигателя.

Если вы купили гидроаккумулятор большого объема, нужно знать, что если водой не пользоваться регулярно, она застаивается в баке ГА и ее качество ухудшается. Поэтому, выбирая в магазине гидробак, нужно учитывать, максимальный объем используемой воды в системе водопровода дома. Ведь при небольшом расходе воды использовать бак объемом 25-50 л намного целесообразнее, чем 100-200 л., вода в котором будет пропадать зря.

Расширительные баки, работающие в системах отопления что это такое

Сглаживание.
Компенсация расширения.

способствует расширению жидкости в нем, являющейся теплоносителем. На практике в рамках каждого нагрева, допустим, на 10 С происходит увеличение жидкости где-то на 0,3%. Логично предположить, что, если нагрев достигнет уровня, допустим, в 70 С, то изначальный объем носителя тепла также поднимается до 3%.

Как устроен и работает гидроаккумулятор

Гидроаккумуляторы нередко называют мембранными баками, поскольку внутри у такого устройства находится специальная резиновая прокладка — мембрана. Она делит емкость на две части. С одной стороны от мембраны находится вода, с другой — воздух или интертный газ. Также гидробак обычно снабжен отверстием для подачи воды и манометром, который отражает давление воздуха.

Обычно гидробак состоит из металлического корпуса и резиновой мембраны. Кроме того, устанавливается золотник, регулирующий подачу-стравливание воздуха, а также фильтр, чтобы удалять мелкие загрязнения

Вода подается в систему водоснабжения с помощью насоса и закачивается в бак. В результате давление газа в гидроаккумуляторе с автоматикой возрастает. Когда оно достигает предельно допустимого значения, система автоматического управления отключает насос и подача воды прекращается.

На схеме наглядно представлен принцип работы гидробака в системе водоснабжения. Устройство управляется с помощью автоматики, что повышает сроки его эксплуатации

Постепенно вода из бака расходуется. Давление понижается, достигает минимального заданного предела, после чего система автоматического управления включает насос. Вода поступает в бак, пока давление не достигнет установленного значения, насос отключается и т. д.

Вам также пригодятся наши рекомендации по выбору насосной станции для водоснабжения дома: .

Как выбрать гидроаккумулятор

Когда дело доходит до выбора, то тут появляются мысли, а не сделать ли гидроаккумулятор для отопления своими руками. По сути никакой сложности в этом нет, по крайней мере, если вы не собираетесь монтировать в него дополнительные контуры низкотемпературного отопления и ГВС, а также электрический подогрев. Главное, чтобы емкость была герметичной и по возможности утепленной. Слой утепления уменьшит теплопотери, что увеличит эффективность теплоаккумулятора. Ниже представлена самая простая конструкция теплоаккумулятора:

Самая примитивная схема гидроаккумулятора

Форма бака может быть любой, если в контуре давление не превышает трёх атмосфер. А в автономной системе обогрева это условие соблюдается. Давление в гидроаккумуляторе системы отопления такое же, как и во всем контуре. Даже автоматические аварийные клапаны рассчитаны на такое давление. Поэтому форма больше зависит от того, куда вы его поставите. В общем, как удобно, так и делайте.

Можно добавить контур ГВС. Для этого в верхней части резервуара нужно вварить два патрубка. К ним изнутри крепится спираль, по которой будет циркулировать вода. Спираль обязательно должна быть в верхней части, так как там теплее. Схема приблизительно такая:

Схема гидроаккумулятора с контуром ГВС

Чем длиннее трубку вы вставите на подогрев воды для хозяйственных нужд, тем больше она прогреется. Преимущество самодельной буферной емкости в том, что вы ее всегда можете усовершенствовать, например, добавить еще тэны подогрева, которые будут работать от сети или же от солнечных батарей. В таком случае тэны лучше размещать в нескольких местах. Такое расположение дополнительных нагревателей позволяет более равномерно распределить температуру в резервуаре.

Гидроаккумулятор с контуром ГВС и ТЭНами подогрева

Если же вы склоняетесь к покупке серийной модели, то все что нужно будет сделать это:

определится с количеством опций;
сделать расчет гидроаккумулятора системы отопления;
выбрать производителя.

Как понимаете, все эти факторы влияют на стоимость буферной емкости

Цены скажем недешевые, поэтому правильное определение вместительности очень важно. Нужно понимать, что объем гидроаккумулятора для системы отопления увеличит общий объём воды в системе, а это потребует большее количество энергии для ее нагревания

Соответственно котел должен быть более мощным. Поэтому рассчитанную мощность котла нужно увеличить хотя бы вполовину. Только это позволит вам поставить резервуар приемлемого размера.

Цикл зарядки теплоаккумулятора длится от загрузки топлива до его полного сгорания. Слишком большой резервуар за этот промежуток времени не прогреется до нужного уровня. Или же придётся делать несколько загрузок топлива, что недопустимо, так как мы с этим пытаемся бороться.

Делайте расчет гидроаккумулятора для отопления так, чтобы на один метр отапливаемого помещения приходилось четыре литра. Такое соотношение даст вам возможность уменьшить количество загрузок топлива, так что эффект будет ощутимым. Если взять меньший резервуар, то его действие будет несущественным, и проделывать столько работы из-за этого нет смысла. Кто-то подумает если ставить, так уж чтобы наверняка, но в этой ситуации нужно быть сдержанными. Следует правильно оценить возможности вашего нагревателя, перед тем как рассчитать гидроаккумулятор для отопления.

Гидроаккумулятор для отопления, монтаж

Гидроаккумуляторы, представляют собой расширительные либо мембранные баки. Устройство и принцип работы для системы водоснабжения и отопления одинаковы, хотя функции у них различаются. Предлагаем вам разобраться в особенностях гидроаккумуляторов, как их выбирать и устанавливать в собственном доме своими руками.

Для чего нужен гидроаккумулятор

Существует несколько видов гидроаккумуляторов, которые используются для работы систем отопления или водоснабжения. Так для отопления берётся расширительный бачок, который легко переносит высокую температуру воды. Именно это отличает его от гидроаккумулятора для водоснабжения. При закипании воды, он забирает её в бачок.

Полезная статья: Зачем нужен гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Гидроаккумулятор для отопления при прорыве системы или снижении температуры у воды восполняет недостающий её объём в трубах и радиаторах. Также он позволяет прогонять скопившийся воздух в трубах.

Отопительная система представляет собой кольцо с циркулирующей в ней водой. При нагревании в системе вода увеличивается в объёме, а вместимость контура не изменяется. Гидроаккумулятор для отопительной системы забирает лишнюю воду в себя. Это позволяет выравнивать давление и не доводить воду до кипения. Если же это происходит, соединения труб и корпуса теплообменника и других элементов корпуса могут протечь.

Как выбрать гидроаккумулятор для отопления

Гидроаккумуляторы различаются по типу, они могут быть закрытыми и открытыми. Открытый используется редко из-за требовательности к обслуживанию и некоторых других недостатков при эксплуатации. Закрытый тип гидроаккумулятора устанавливаются в аналогичных системах. Такой бак представляет собой овальный, круглый железный баллон с камерой (резиновой) внутри.

Расширительный бак

При незначительном количестве воды в отопительной системе, берётся бак с мембранным сосудом внутри. Чем больше объём бака, тем выше стоимость. Цена также зависит напрямую от марки и конструктивных особенностей. Для небольших домов нужен сравнительно небольшой гидроаккумулятор.

Перед покупкой расширительного бачка стоит произвести расчёт нужного объёма для него. При монтаже после насоса для водоподачи ставить гидроаккумулятор нельзя, иначе могут возникнуть резкие перепады давления.

Монтаж гидроаккумулятора отопления

Расширительный бак должен устанавливаться только в отапливаемой комнате. Если вес гидроаккумулятора превышает 30 килограмм, то он устанавливается на специальной подставке. Место для размещения расширителя, должно быть легко доступным для обслуживания.

Системы отопления и водоснабжения

Врезка делается в трубы только на обратке. Врезка производится между окончательным радиатором, вблизи от котла. Перед расширительным баком устанавливается обратный клапан и манометр для постоянного замера давления в системе.

Лучше всего выбирать модель со сменной мембраной, которая заменяется при поломке без особых усилий. При возможности и желании гидроаккумулятор можно установить без помощи со стороны, но если нет уверенности или не хочется долго возиться, можно нанять специалиста. Однако, в таком случае вам не удастся сэкономить.

Теплоаккумулятор в системе солнечного отопления

Также почитайте: Как проложить в доме водопровод

Теперь вы знаете устройство и принцип работы гидроаккумулятора, поэтому сможете подобрать походящую модель для своего загородного дома. Правильно смонтированная система отопления – залог уюта и тепла в холодное время года. Надеемся, что статьи с нашего сайта будут вам полезны при строительстве дома, обустройства дачного участка и проведения досуга в кругу семью.

www.svoimi-rukamy.com

Устройство и принцип работы

Рассмотрим более подробно, как устроено данное приспособление.

Гидроаккумулятор – это герметичная емкость из металла, внутри которой находится эластичная мембрана или баллон.

Между этими составляющими и стенками обшивки, благодаря закачанному в свободное пространство сжатому воздуху, создано давление определенной силы.

Вода не имеет точек соприкосновения с поверхностью корпуса.

Потому, что она располагается в специальном отсеке, который называется камера-мембрана.

Она изготовлена из резины под названием — бутил, которая не восприимчива к негативному влиянию болезнетворных кокков.

К тому же, этот материал соответствует санитарно-гигиеническим нормам, которые предъявляются к питьевой воде.

В отсеке для воздуха имеется пневмоклапан. Его предназначение заключается в регулировании давления.

Жидкость проникает в гидроаккумулятор, сквозь специальную присоединительную насадку с резьбовым соединением.

Устройство нужно монтировать таким манером, чтобы при необходимости проведения ремонтных или профилактических работ, его можно было быстро разобрать, при этом, не сливая воду из системы.

Сечения напорного патрубка и соединительного трубопровода, должны в точности соответствовать друг другу.

Таким образом, можно будет застраховаться от непредусмотренных гидравлических потерь в трубопроводной магистрали.

В мембранах расширительных бачков, объем которых 100 литров и более, вмонтирован специальный золотник, посредством которого, стравливают выделяемый из воды воздух (про автоматический кран Маевского прочитайте в статье).

В гидроаккумуляторах малого литража, такой клапан не предусмотрен.

Поэтому в отопительной системе, необходимо обустроить специальное устройство в виде тройника или крана, с помощью которого при необходимости, перекрывают главную магистраль системы.

Допустимое давление в воздушном клапане устройства – 2 атмосферы.

Гидроаккумулятор для отопления, монтаж

Для чего нужен гидроаккумулятор

Полезная статья: Зачем нужен гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Как выбрать гидроаккумулятор для отопления

Гидроаккумуляторы различаются по типу, они могут быть закрытыми и открытыми.
Открытый используется редко из-за требовательности к обслуживанию и некоторых других недостатков при эксплуатации. Закрытый тип гидроаккумулятора устанавливаются в аналогичных системах. Такой бак представляет собой овальный, круглый железный баллон с камерой (резиновой) внутри.

Расширительный бак

Монтаж гидроаккумулятора отопления

Системы отопления и водоснабжения

Теплоаккумулятор в системе солнечного отопления

Также почитайте: Как проложить в доме водопровод

published on
cemicvet.ru according to the materials
svoimi-rukamy.com/

Мой мир

Facebook

Вконтакте

Twitter

Одноклассники

Устройство и принцип работы гидроаккумулятора

Интернет-магазин «Водомастер.ру» ценит доверие своих клиентов и заботится о сохранении их личных (персональных) данных в тайне от мошенников и третьих лиц. Политика конфиденциальности разработана для того, чтобы личная информация, предоставленная пользователями, были защищены от доступа третьих лиц.

Основная цель сбора личных (персональных) данных – обеспечение надлежащей защиты информации о Пользователе, в т.ч. его персональных данных от несанкционированного доступа и разглашения третьим лицам, улучшение качества обслуживания и эффективности взаимодействия с клиентом.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Сайт – интернет магазин «Водомастер.ру», расположенный в сети Интернет по адресу: vodomaster.ru

Пользователь – физическое или юридическое лицо, разместившее свою персональную информацию посредством любой Формы обратной связи на сайте с последующей целью передачи данных Администрации Сайта.

Форма обратной связи – специальная форма, где Пользователь размещает свою персональную информацию с целью передачи данных Администрации Сайта.

Аккаунт пользователя (Аккаунт) – учетная запись Пользователя позволяющая идентифицировать (авторизовать) Пользователя посредством уникального логина и пароля. Логин и пароль для доступа к Аккаунту определяются Пользователем самостоятельно при регистрации.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Настоящая Политика в отношении обработки персональных данных (далее – «Политика») подготовлена в соответствии с п. 2 ч .1 ст. 18.1 Федерального закона Российской Федерации «О персональных данных» №152-ФЗ от 27 июля 2006 года (далее – «Закон») и описывает методы использования и хранения интернет-магазином «Водомастер.ру» конфиденциальной информации пользователей, посещающих сайт vodomaster.ru.

2.2. Предоставляя интернет-магазину «Водомастер.ру» информацию частного характера через Сайт, Пользователь свободно, своей волей дает согласие на передачу, использование и раскрытие его персональных данных согласно условиям настоящей Политики конфиденциальности.

2.3. Настоящая Политика конфиденциальности применяется только в отношении информации частного характера, полученной через Сайт. Информация частного характера – это информация, позволяющая при ее использовании отдельно или в комбинации с другой доступной интернет-магазину информацией идентифицировать персональные данные клиента.

2.4. На сайте vodomaster.ru могут иметься ссылки, позволяющие перейти на другие сайты. Интернет-магазин не несет ответственности за сведения, публикуемые на этих сайтах, и предоставляет ссылки на них только в целях обеспечения удобства пользователей. При этом действие настоящей Политики не распространяется на иные сайты. Пользователям, переходящим по ссылкам на другие сайты, рекомендуется ознакомиться с политикой конфиденциальности, размещенной на таких сайтах.

3. УСЛОВИЯ, ЦЕЛИ СБОРА И ОБРАБОТКИ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

3.1. Персональные данные Пользователя такие как: имя, фамилия, отчество, e-mail, телефон, адрес доставки, skype и др., передаются Пользователем Администрации Сайта с согласия Пользователя.

3.2. Передача персональных данных Пользователем через любую размещенную на сайте Форму обратной связи, в том числе через корзину заказов, означает согласие Пользователя на передачу его персональных данных.

3.3. Предоставляя свои персональные данные, Пользователь соглашается на их обработку (вплоть до отзыва Пользователем своего согласия на обработку его персональных данных), в целях исполнения интернет-магазином своих обязательств перед клиентом, продажи товаров и предоставления услуг, предоставления справочной информации, а также в целях продвижения товаров, работ и услуг, а также соглашается на получение сообщений рекламно-информационного характера и сервисных сообщений.

3.4. Основными целями сбора информации о Пользователе являются принятие, обработка и доставка заказа, осуществление обратной связи с клиентом, предоставление технической поддержки продаж, оповещение об изменениях в работе Сайта, предоставление, с согласия клиента, предложений и информации об акциях, поступлениях новинок, рекламных рассылок; регистрация Пользователя на Сайте (создание Аккаунта).

3.5. Регистрация Пользователя на сайте vodomaster.ru не является обязательной и осуществляется Пользователем на добровольной основе.

3.6. Интернет-магазин не несет ответственности за сведения, предоставленные Клиентом на Сайте в общедоступной форме.

4. ОБРАБОТКА, ХРАНЕНИЕ И ЗАЩИТА ПЕРСОНАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ САЙТА

4.1. Администрация Сайта осуществляет обработку информации о Пользователе, в т.ч. его персональных данных, таких как: имя, фамилия, отчество, e-mail, телефон, skype и др., а также дополнительной информации о Пользователе, предоставляемой им по своему желанию: организация, город, должность, и др.

4.2. Интернет-магазин вправе использовать технологию «cookies». «Cookies» не содержат конфиденциальную информацию и не передаются третьим лицам.

4.3. Интернет-магазин получает информацию об ip-адресе Пользователя сайта vodomaster.ru и сведения о том, по ссылке с какого интернет-сайта он пришел. Данная информация не используется для установления личности Пользователя.

4.4. При обработке персональных данных пользователей интернет-магазин придерживается следующих принципов:

Обработка информации осуществляется на законной и справедливой основе;
Информация не раскрываются третьим лицам и не распространяются без согласия субъекта Данных, за исключением случаев, требующих раскрытия информации по запросу уполномоченных государственных органов, судопроизводства;
Определение конкретных законных целей до начала обработки (в т.ч. сбора) информации;
Ведется сбор только той информации, которая является необходимой и достаточной для заявленной цели обработки;
Обработка информации ограничивается достижением конкретных, заранее определенных и законных целей;

4.5. Персональная информация о Пользователе хранятся на электронном носителе сайта бессрочно.

4.6. Персональная информация о Пользователе уничтожается при желании самого Пользователя на основании его официального обращения, либо по инициативе администратора Сайта без объяснения причин, путём удаления информации, размещённой Пользователем.

4.7. Обращение об удалении личной информации, направляемое Пользователем, должно содержать следующую информацию:

для физического лица:

номер основного документа, удостоверяющего личность Пользователя или его представителя;
сведения о дате выдачи указанного документа и выдавшем его органе;
дату регистрации через Форму обратной связи;
текст обращения в свободной форме;
подпись Пользователя или его представителя.

для юридического лица:

запрос в свободной форме на фирменном бланке;
дата регистрации через Форму обратной связи;
запрос должен быть подписан уполномоченным лицом с приложением документов, подтверждающих полномочия лица.

4.8. Интернет-магазин обязуется рассмотреть и направить ответ на поступившее обращение Пользователя в течение 30 дней с момента поступления обращения.

4.9. Интернет-магазин реализует мероприятия по защите личных (персональных) данных Пользователей в следующих направлениях:

предотвращение утечки информации, содержащей личные (персональные) данные, по техническим каналам связи и иными способами;
предотвращение несанкционированного доступа к информации, содержащей личные (персональные) данные, специальных воздействий на такую информацию (носителей информации) в целях ее добывания, уничтожения, искажения и блокирования доступа к ней;
защита от вредоносных программ;
обнаружение вторжений и компьютерных атак.

5. ПЕРЕДАЧА ПЕРСОНАЛЬНЫХ ДАННЫХ

5.1. Интернет-магазин «Водомастер.ру» не сообщает третьим лицам личную (персональную) информацию о Пользователях Сайта, кроме случаев, предписанных Федеральным законом от 27.07.2006 г. № 152-ФЗ «О персональных данных», или когда клиент добровольно соглашается на передачу информации.

5.2. Условия, при которых интернет-магазин «Водомастер.ру» может предоставить информацию частного характера из своих баз данных сторонним третьим лицам:

в целях удовлетворения требований, запросов или распоряжения суда;
в целях сотрудничества с правоохранительными, следственными или другими государственными органами. При этом интернет-магазин оставляет за собой право сообщать в государственные органы о любой противоправной деятельности без уведомления Пользователя об этом;
в целях предотвращения или расследования предполагаемого правонарушения, например, мошенничества или кражи идентификационных данных;

5.3. Интернет-магазин имеет право использовать другие компании и частных лиц для выполнения определенных видов работ, например: доставка посылок, почты и сообщений по электронной почте, удаление дублированной информации из списков клиентов, анализ данных, предоставление маркетинговых услуг, обработка платежей по кредитным картам. Эти юридические/физические лица имеют доступ к личной информации пользователей, только когда это необходимо для выполнения их функций. Данная информация не может быть использована ими в других целях.

6. БЕЗОПАСНОСТЬ БАНКОВСКИХ КАРТ

6.1 При оплате заказов в интернет-магазине «Водомастер.ру» с помощью кредитных карт все операции с ними проходят на стороне банков в специальных защищенных режимах. Никакая конфиденциальная информация о банковских картах, кроме уведомления о произведенном платеже, в интернет-магазин не передается и передана быть не может.

7. ВНЕСЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ И ДОПОЛНЕНИЙ

7.1. Все изменения положений или условий политики использования личной информации будут отражены в этом документе. Интернет-магазин «Водомастер.ру» оставляет за собой право вносить изменения в те или иные разделы данного документа в любое время без предварительного уведомления, разместив обновленную версию настоящей Политики конфиденциальности на Сайте.

Механизмы гипераккумуляции и толерантности к металлам

263

57. Zorrig W, Abdelly C, Berthomieu P (2011) Филогенетическое дерево, собирающее растение Zn / Cd /

Pb / Co P1B-ATPases, по-видимому, структурировано в соответствии с ботанические семейства. CR Biol

334 (12): 863–871

58. Yamaji N, Xia J, Mitani-Ueno N, Yokosho K, Feng Ma J (2013) Предпочтительная доставка цинка

в развивающиеся ткани риса опосредуется АТФаза тяжелого металла P-типа OsHMA2.Plant

Physiol 162 (2): 927–939

59. Miyadate H, Adachi S, Hiraizumi A, Tezuka K, Nakazawa N, Kawamoto T. et al (2011)

OsHMA3, АТФаза P1B-типа влияет на корень -транслокация кадмия в рисе с помощью

опосредованного потока в вакуоли. New Phytol 189 (1): 190–199

60. Tehseen M, Cairns N, Sherson S, Cobbett CS (2010) Металлокапероноподобные гены в

Arabidopsis thaliana. Металломика 2 (8): 556–564

61.Андрес-Колас Н., Переа-Гарсия А., Пуиг С., Пеньяррубия Л. (2010). Нерегулируемый транспорт меди

влияет на развитие арабидопсиса, особенно в отсутствие экологических циклов. Plant

Physiol 153 (1): 170–184

62. Luhua S, Hegie A, Suzuki N, Shulaev E, Luo X, Cenariu D et al (2013) Связывание генов

неизвестной функции с ответами на абиотический стресс высокопроизводительный фенотипический скрининг.

Physiol Plant 148 (3): 322–333

63.de Abreu-Neto JB, Turchetto-Zolet AC, de Oliveira LFV, Bodanese Zanettini MH, Margis-

Pinheiro M (2013) Изопренилированный растительный белок, связанный с тяжелыми металлами (HIPP): характеристика

семейства эксклюзивных белков растениям. FEBS J 280 (7): 1604–1616

64. Tian H, Baxter IR, Lahner B, Reinders A, Salt DE, Ward JM (2010) Arabidopsis NPCC6 /

NaKR1 — это мобильный связывающий металл белок флоэмы, необходимый для флоэмы функция и root

Обслуживание Meristem.Plant Cell 22 (12): 3963–3979

65. Wu G, Kang H, Zhang X, Shao H, Chu L, Ruan C (2010) Критический обзор биологического удаления

опасных тяжелых металлов из загрязненных почвы: проблемы, прогресс, экологические проблемы

сертификатов и возможностей. J Hazard Mater 174 (1–3): 1–8, Epub 2009/10/30. eng

66. Talke IN, Hanikenne M, Krämer U (2006) Цинк-зависимый глобальный контроль транскрипции,

дерегуляция транскрипции и более высокое число копий генов в гомеостазе металлов

гипераккумулятора Arabidopsis halleri.Plant Physiol 142 (1): 148–167

67. Hanikenne M, Baurain D (2014) Происхождение и эволюция АТФаз металлического p-типа в Plantae

(Archaeplastida). Front Plant Sci 4: 544

68. Sinclair SA, Krämer U (2012) Сеть гомеостаза цинка наземных растений. Biochim Biophys

Acta 1823 (9): 1553–1567

69. Richau KH, Кожевникова А.Д., Серегин И.В., Vooijs R, Koevoets PL, Smith JA et al (2009)

Хелатирование гистидином ингибирует секвестрацию никеля в вакууме. в корнях кумулятора hyperac-

Thlaspi caerulescens.New Phytol 183 (1): 106–116

70. Deinlein U, Weber M, Schmidt H, Rensch S, Trampczynska A, Hansen TH et al (2012)

Повышенные уровни никотианамина в корнях Arabidopsis halleri играют ключевую роль в цинк гипераккумуляция

. Растительная клетка 24 (2): 708–723

71. Бейли Т.Л., Уильямс Н., Мисле С., Ли В.В. (2006) цМем: обнаружение и анализ ДНК

и мотивов последовательностей белков. Nucleic Acids Res 34 (Suppl 2): W369 – W373

72.Бейли Т.Л., Боден М., Буске Ф.А., Фрит М., Грант С.Э., Клементи Л. и др. (2009) MEME SUITE:

инструменты для обнаружения и поиска мотивов. Nucleic Acids Res 37 (выпуск веб-сервера): W202–

W208, Pubmed Central PMCID: 2703892

73. Marchler-Bauer A, Lu S., Anderson JB, Chitsaz F, Derbyshire MK, DeWeese-Scott C et al.

(2011) CDD: База данных консервативных доменов для функциональной аннотации белков.

Nucleic Acids Res 39 (выпуск базы данных): D225 – D229, Pubmed Central PMCID: 3013737

74.Lytle CM, Lytle FW, Yang N, Qian JH, Hansen D, Zayed A et al (1998) Восстановление Cr (VI)

до Cr (III) болотными растениями: потенциал для детоксикации тяжелых металлов in situ. Environ Sci

Technol 32 (20): 3087–3093

75. Пикеринг И.Дж., Принц Р.К., Джордж М.Дж., Смит Р.Д., Джордж Г.Н., Сальт Д.Е. (2000) Восстановление и

координации мышьяка в индийской горчице. Физиология растений 122 (4): 1171–1177, Pubmed Central

PMCID: 58951. Epub 2000/04/12. eng

8 Гипераккумуляторы металлов: механизмы гипераккумуляции и толерантность к металлам

[email protected]

Конструирование дрожжей как растительных гипераккумуляторов тяжелых металлов

Экспрессирующие переносчики металлов увеличивают поглощение металлов

Несколько основных компонентов переноса металлов необходимы для повышенного поглощения металлов в гипераккумулирующих растениях, включая переносчики клеточных мембран, системы хранения органелл , и молекулы хелатора ^15,16 (рис. 1а). Ионы металлов проникают через высокоактивные мембранные переносчики и разделяются на органеллы, такие как вакуоль.Чтобы ограничить клеточную токсичность, хелаторы, такие как глутатион, металлотионеин и фитохелатины, связывают и удаляют металлы из чувствительных метаболических функций ¹⁶. Чтобы имитировать эти особенности гипераккумуляции растений, первым шагом было выявление и экспрессия гиперактивного мембранного переносчика. Набор мембранных переносчиков металлов для цинка, меди, железа и марганца ^{13,15,25,26,27} были сверхэкспрессированы в дрожжах. Для этого исследования использовались нативные переносчики металлов дрожжей ZRT1 (номер доступа # P32804), ZRT2 (# Q12436), CTR1 (# P49573), CTR3 (# Q06686), FTR1 (# P40088), FET4 (# P40988), SMF1 (# P38925). ) и SMF2 (# P38778) (ZRT3, CTR2 и SMF3 — переносчики вакуолей, а FET3 — оксидоредуктаза) были клонированы и сверхэкспрессированы с использованием промотора GAL1 на плазмиде 2μ.При сверхэкспрессии некоторые из переносчиков, наряду с несколькими другими, описанными ниже, не демонстрировали однородной экспрессии, а вместо этого имели точечный рисунок при исследовании под флуоресцентной микроскопией (дополнительный рис. 1а). Это указывает на то, что сверхэкспрессия ведет к плохой локализации, и этот фактор учитывался при выборе кандидата-переносчика для будущей инженерии.

Рис. 1

Транспортеры металлов использовались для селективной интернализации тяжелых металлов в дрожжи. a Упрощенная схема транспорта металлов в эукариотической клетке.Мембранные переносчики могут быть переносчиками двухвалентных металлов (i), пермеазами (ii), переносчиками металлов, которые модифицированы или обладают вспомогательной функцией транспорта металлов (iii), или экспортерами, которые используются для удаления избыточных металлов из клетки (iv). b Окраска столбика указывает на измеренный металл, с избыточно экспрессируемым транспортером, помеченным на оси x . Значения представлены в мкМ поглощения металла, нормированного на плотность дрожжевой культуры ( мкМ M / OD). Дрожжевые переносчики металлов для цинка (ZRT), меди (CTR), железа (FTR и FET) и марганца (SMF) были сверхэкспрессированы и исследованы на предмет гипераккумуляции металлов.Штамм WT также тестировали параллельно в качестве контроля. c Такое же исследование было выполнено для фосфатных и сульфатных пермеаз (PHOs и SULs), которые показали перенос арсената и хромата, соответственно. d Транспортер Nrat1, который, как ранее было показано, поглощает трехвалентные металлы в некоторых штаммах риса, был экспрессирован и показал транспорт алюминия (III). Звездочка над столбчатыми диаграммами представляет значимое увеличение поглощения по сравнению с диким животным ( p <0,05) для штаммов, упомянутых в тексте.Для всех данных среднее значение ± стандартное отклонение. показаны три повтора. Исходные данные, лежащие в основе рис. 1b, представлены в виде файла исходных данных

. Для измерения поглощения металла клетки инкубировали в 100 мкМ металла в течение 4 часов. Супернатант собирали и измеряли содержание остаточного металла с использованием индуктивно связанной плазмы (ICP), и это значение использовали для расчета количества металла, удаленного клетками. Параллельно с каждым экспериментом в качестве контролей измеряли образец дикого типа (WT) и образец без клеток.Кроме того, образцы промывали как в ddH ₂ O, так и в 1 мМ буфере EDTA, и измеряли количество высвобожденных металлов, чтобы учесть неспецифическое связывание металлов с клеточной стенкой. Не наблюдалось серьезного неспецифического связывания металлов ни на стадиях промывки ddH ₂ O, ни на стадиях отмывки EDTA (дополнительный рисунок 2). Принимая во внимание эти меры контроля, повышенное поглощение цинка, меди, железа и марганца наблюдалось через несколько переносчиков (рис. 1b). ZRT1,2 и CTR1,3 были высокоселективными в отношении цинка и меди, соответственно, увеличивая поглощение металла в 10 раз по сравнению с диким типом (WT) ( p <0.05). FET4 и SMF1 были менее металло-специфичными и увеличивали поглощение металлов в 3-5 раз по всем четырем металлам ( p <0,05; за исключением поглощения Zn FET4 по сравнению с WT).

Аналогичное исследование было выполнено для мышьяка и хрома. Эти металлы обычно находятся в кислородно-многоатомных состояниях, таких как арсенат и хромат. Для достижения гипераккумуляции арсената и хромата требовался другой набор переносчиков. Учитывая молекулярное и стерическое сходство между фосфатом (PO ₄ ^3-) и арсенатом (AsO ₄ ^2-), а также сульфатом (SO ₄ ^2-) и хроматом (CrO ₄ ^2-), гипотеза заключалась в том, что сверхэкспрессия сульфатных и фосфатных пермеаз делает возможным прохождение арсената и хромата ^28,29.Сверхэкспрессия фосфатпермеаз Pho84 (# P25297), 87 (# P25360) и 89 (# P38361), а также сульфатпермеазы Sul1 (# P38359) и Sul2 (# Q12325) показала повышенное поглощение металла арсената и хромата, соответственно (рис. 1c; дополнительный рис. 1a). В целом, гены Pho увеличивают поглощение арсената более чем в 3–5 раз ( p <0,05), а гены Sul увеличивают поглощение хромата более чем в 5 раз ( p <0,05). Эти наблюдения совпадают с наблюдениями за гипераккумуляцией растений, согласно которым арсенат и хромат попадают в клетку через пути ассимиляции фосфатов и сульфатов ^30,31.

Другой распространенной группой металлических примесей являются ионы трехвалентных металлов, таких как алюминий и редкоземельные металлы. Наиболее очевидным подходом было бы использование транспорта трехвалентного металла для поглощения их металлом; однако в дрожжах их нет или вообще нет. Но исследование сорта риса, Oryza sativa , выявило Nramp-подобный транспортер, известный как Nrat1 (# Q6ZG85), который показал избирательное поглощение алюминия, но не двухвалентных металлов ³². Клонирование и гетерологичная экспрессия Nrat1 в дрожжах действительно способствовали селективному поглощению алюминия с более чем 5-кратным увеличением поглощения алюминия по сравнению с WT ( p <0.05) (рис. 1d), а также отсутствие значительного поглощения двухвалентных металлов, таких как Cu, Zn, Fe и Mn ( p > 0,05) (дополнительный рис. 3), что соответствует результатам предыдущих опубликованных наблюдений ³². Использование Nrat1 для поглощения редкоземельных металлов, таких как неодим и иттербий, драгоценных металлов, используемых в магнитах и электронике, было проверено, но дало ненадежные результаты, поскольку они осаждались в культуре до того, как можно было проводить измерения. Однако предпочтительное накопление алюминия с использованием Nrat1 поддерживает гипотезу о том, что другие трехвалентные металлы, такие как лантаноиды и актиниды, могут быть потенциально гипераккумулированы.

Чтобы сравнить результаты гипераккумуляции дрожжей с установленными значениями, количество поглощенного металла было преобразовано в миллиграммы металла, удаленного на грамм сухой массы культуры (gDW) (дополнительный рисунок 4). Учитывая эти результаты, сверхэкспрессия CTR1,3 достигла 7,5 ± 0,9 и 3,1 ± 0,7 мг / гДМ для меди, а избыточная экспрессия FTR1 и FET4 достигла 2,0 ± 0,4 и 2,5 ± 0,3 мг / гДМ для железа, соответственно (дополнительная таблица 1). Все фосфатные (Pho84, 87, 89) и сульфатные (Sul1, 2) пермеазы накапливались за пределами порогового значения 1 мг / гДВ для гипераккумуляции арсената и хромата.Nrat1 достиг 1,25 ± 0,2 мг / г DWA алюминия, что выше порогового значения 1 мг / гDW ¹⁴. В целом, эти результаты показывают, что гипераккумуляция не является специфическим признаком растения, а является обобщаемым признаком, который может быть изменен в дрожжах путем выбора и экспрессии соответствующих переносчиков металлов.

Повышение уровня экспрессии SMF1 увеличивает захват металла

SMF1 из семейства Nramp был выбран для дальнейшей оптимизации и разработки из-за его широкой специфичности к металлам (рис.1b), а также существующие исследования семейства Нрамп ^33,34,35,36. Другим критерием отбора была относительно последовательная локализованная в мембране экспрессия SMF1, наблюдаемая под флуоресцентной микроскопией (дополнительные рисунки 1а, 5). SMF1 также получил предпочтение из-за его беспорядочной активности с несколькими металлами, такими как марганец, железо, никель и кобальт ^27,36,37. Таким образом, SMF1 был более привлекательным кандидатом для разработки для селективного поглощения тяжелых металлов, а не для преобразования высокоспецифичного переносчика металлов, который может быть менее податливым.Более того, прошлые работы Bozzi et. al. и Ehrnstorfer et. al. выяснили кристаллические структуры нескольких Nramps и пролили свет на их взаимосвязь между структурой и функцией в отношении поглощения металла ^33,38. Эти идеи были использованы для полурационального изменения предпочтения металла SMF1, что показано в более поздних результатах.

Для увеличения поглощения металла с помощью SMF1 потребовалось увеличить время его экспрессии за счет увеличения выхода и стабильности белка. SMF1 (обозначаемый как S), как и большинство переносчиков питательных веществ, строго регулируется для контроля потока металлов в клетку, ограничивая при этом избыточное поглощение для защиты от токсичности.Экспрессия SMF1, например, контролируется ионами марганца и посттрансляционно подавляется за счет убиквитинирования и эндоцитоза ³⁹. Чтобы создать гипераккумулирующий штамм дрожжей, эти контроли удаляли, чтобы переносчик мог быть высоко экспрессирован без деградации. Следовательно, мутации сайта убиквитинирования SMF1 K33,34 были изменены на аргинин (мутант, обозначенный как S *), что помогло уменьшить деградацию белка ³⁹. Кроме того, убиквитинлигаза BSD2 (# P38356), которая посттранскрипционно маркирует SMF1 для деградации, была удалена для дальнейшего повышения уровней экспрессии SMF1 (делеционный штамм обозначен как B) ^37,40.Наконец, SMF1 * был интегрирован (обозначен как iS *) под промотором GAL в штаммах с нокаутом BSD2. Экспрессию измеряли как с помощью флуоресцентной микроскопии (дополнительный рис. 5), так и количественно с помощью проточной цитометрии путем флуоресцентного мечения метки V5, слитой с C’-концом вариантов SMF1. Популяции флуоресцентно меченых SMF1 были проанализированы для измерения процента положительно экспрессирующих клеток, а средняя интенсивность флуоресценции была использована для качественной корреляции уровня экспрессии между клетками с уровнями поглощения их металлов (рис.2а). Изменения от S → S * → S * B → iS * B соответствовали увеличению поглощения марганца и кадмия, что привело к насыщению уровней поглощения до 85 ± 6,7 мкМ (8,2 ± 0,7 мг / гДВ) для марганца и 22 ± 6,0 мкМ (4,3 ± 1,2 мг / гДВ) для кадмия с учетом присутствия в культуре 100 мкМ марганца или кадмия (рис. 2а).

Рис. 2

Изменение путей транспортировки металлов дрожжей улучшило поглощение металлов и их устойчивость. a Верхняя подпанель показывает распределение популяций вариантов SMF1, измеренное с помощью флуоресцентно меченой V5-метки с использованием проточной цитометрии.Средневзвешенное значение интенсивности флуоресценции соответствует расположению столбчатых диаграмм на нижней подпанели, которые представляют уровень поглощения металлов этим штаммом. Повышение уровней экспрессии SMF1 коррелирует с повышенным поглощением металлом кадмия или марганца; однако до определенного момента, на который указывает плато в поглощении. b Экспрессия транспортеров вакуолей CCC1, COT1, ZRC1 и SMF3 в дополнение к SMF1 усиливает захват металла. Звездочка над гистограммой показывает значительное увеличение поглощения по сравнению с SMF1 ( p <0.05). c Постоянная экспрессия фитохелатинсинтазы пшеницы, TaPCS1, придает устойчивость к тяжелым металлам по отношению к кадмию. Звездочка над столбчатой диаграммой представляет значительные изменения в темпах роста по сравнению с диким животным ( p <0,01). Для всех данных среднее значение ± стандартное отклонение. показаны три повтора. Исходные данные, лежащие в основе рис. 2b, представлены в виде файла исходных данных

Добавление переносчиков вакуолей дополнительно увеличивает поглощение металлов

Способность захвата металлов дополнительно увеличивалась за счет экспрессии переносчиков вакуолей к компартментализированным металлам, интернализированным SMF1.Нативные дрожжевые переносчики вакуолей ^26,27 были протестированы CCC1 (# P47818), COT1 (# P32798), ZRC1 (# P20107) и SMF3 (# Q12078), которые были индивидуально экспрессированы в штаммах S * B (дополнительный рисунок 1b и 6). Все протестированные переносчики вакуолей показали повышенное поглощение металлов для меди, цинка, железа и марганца, причем CCC1 и COT1 были наиболее значимыми для всех металлов ( p <0,05) ( рис. 2b). Эти результаты подтверждают роль, которую вакуоль широко отделяет металлы от цитозоля.Однако без экспрессии SMF1 единственная экспрессия вакуольных транспортеров CCC1, COT1, ZRC1 и SMF3 в штаммах WT оказывала незначительное влияние на поглощение меди, цинка, железа и марганца ( p > 0,05) (дополнительный рис. 7) . Эти результаты предполагают, что самый большой барьер для поглощения металла исходит от мембранного переносчика, в данном случае SMF1, который отвечает за начальную интернализацию металла. Переносчики вакуолей становятся полезными только после того, как металл попадает в клетку.

Фитохелатинсинтаза TaPCS1 повышает устойчивость к металлам

Цель создания гипераккумулятора металлов становится контрпродуктивной, если клетка умирает и высвобождает интернализованные металлы обратно в среду.Следовательно, механизмы детоксикации и толерантности к металлам необходимы для повышения жизнеспособности клеток и теоретически дают клеткам больше времени, чтобы выдерживать и поглощать металлы. Одним из основных механизмов детоксикации металлов, обнаруженных в растениях, является производство фитохелатинов, олигомеров глутатиона (GSH) с цистеином и карбоксильными фрагментами, которые хелатируют металлы, такие как медь и кадмий ^13,15,20. Дрожжи способны производить глутатион через путь GSH, который естественным образом защищает дрожжи от накопления токсичных металлов.Однако не существует фитохелатинсинтазы для надежной детоксикации металлов, подобной той, что есть у растений. Вместо этого дрожжи полагаются на GSH или богатый цистеином низкомолекулярный металлотионеин CUP1 для хелатирования металлов. Однако прошлые исследования показали, что детоксикация металлов эффективна только при высоких числах копий CUP1 ⁴¹, предполагая, что производство белка по сравнению с химическим синтезом хелатирующих соединений металлов менее эффективно, возможно, из-за более медленной скорости синтеза белка и / или изобилия. .Следовательно, для создания дрожжей, устойчивых к среде тяжелых металлов, потребуется аналогичный механизм фитохелатинсинтазы. Предыдущие исследования гипераккумуляторов растений показали, что фитохелатинсинтаза TaPCS1 (# Q9SWW5) из пшеницы улучшает устойчивость к тяжелым металлам как у растений, так и у дрожжей ⁴².

Интеграция TaPCS1 в условиях конститутивной экспрессии с использованием промотора GAP показала толерантность к кадмию выше 100 мкМ, тогда как скорости роста WT были значительно ниже 10 мкМ ( p <0.01) (рис. 2c), результаты которых подтверждают прошлые наблюдения ⁴². TaPCS1 также улучшил толерантность к меди, марганцу, цинку и кобальту в 2–10 раз по сравнению с WT (дополнительный рис. 8). Последующие результаты, объединяющие SMF1, CCC1 и TaPCS1, показывают, что эти модули могут действовать аддитивно, постепенно улучшая гипераккумуляцию металла.

Разработка гипераккумулятора марганца и кадмия

Чтобы имитировать характеристики гипераккумулятора растений, конечная система на основе дрожжей объединила экспрессию мембранного переносчика SMF1 (S или K33,34R мутант S *), переносчика вакуолей CCC1 (C) , детоксицирующая металлы фитохелатинсинтаза TaPCS1 (T) и делеция убиквитинлигазы BSD2 (B).Все части были интегрированы в геном, за исключением S *, который был введен в плазмиду 2μ под промотором GAL1. По мере добавления каждого компонента в систему количество поглощаемого кадмия постепенно увеличивалось. Эффект от добавления всех компонентов вместе (S * BCT) увеличивал поглощение кадмия почти в 16 раз по сравнению с WT ( p <0,01) (рис. 3a). Кроме того, скорость поглощения резко увеличивалась, когда комбинация S * BC достигала устойчивого состояния в течение 2–4 часов по сравнению с 10–12 часами для штаммов, лишенных сверхэкспрессированного переносчика вакуолей (рис.3б). Скорость поглощения увеличилась почти в 30 раз для S * BCT по сравнению с WT ( p <0,01). Добавление T к S * B или S * BC не привело к значительному увеличению поглощения металла, но вместо этого стабилизировало интернализацию металла (рис. 3a, b). После 12 часов роста в среде, содержащей 100 мкМ кадмия, штаммы без TaPCS1 начали возвращать кадмий, возможно, из-за гибели клеток или активации двухвалентных экспортеров. Что касается жизнеспособности, во время активного поглощения металла в 100 мкМ кадмия экспрессия C несколько улучшала жизнеспособность клеток, тогда как комбинированная экспрессия C и T полностью спасала выживаемость дрожжей ( p <0.01) (Рис. 3c; Дополнительный Рис. 9).

Рис. 3

Комбинация SMF1, CCC1 и TaPSC1 улучшила способность поглощения металлов и устойчивость. — SMF1 (S) и его модификации (S * и ΔBSD2 как B) вместе с переносчиком вакуолей CCC1 (C) и ферментом устойчивости к металлам TaPCS1 (T) постепенно увеличивали поглощение кадмия. Звездочка над столбчатой диаграммой показывает значительное увеличение поглощения кадмия по сравнению с диким животным ( p <0,01). b Комбинации S *, B, C и T показали изменения в скорости поглощения, емкости и удерживании металлов в течение 12 часов инкубации металлов. c В присутствии 100 мкМ кадмия скорость роста восстанавливается добавлением CCC1 и, кроме того, TaPCS1. На нижнем рисунке показано время удвоения каждого штамма. Звездочка сбоку от гистограммы означает значительное увеличение скорости роста по сравнению с WT ( p <0,01). d Штамм S * BCT титровали по кадмию, марганцу или кадмию в присутствии 100 мкМ марганца ( x -ось). Эксперименты по поглощению металлов проводили при различных концентрациях от 1 мкМ до 1 мМ, содержание металлов анализировали с помощью ICP, и значения сообщали как процент поглощения.S * BCT показал более высокое предпочтение марганцу, чем кадмию, при этом поглощение кадмия резко снизилось в фоновом присутствии 100 мкМ марганца (голубая кривая). Для всех данных среднее значение ± стандартное отклонение. показаны три повтора. Исходные данные, лежащие в основе рис. 3a, 3b и 3d представлены в виде файла исходных данных.

SMF1 и CCC1 имеют широкую металло-специфичность, в первую очередь, для переходных металлов первого ряда, тем самым опережая поглощение кадмия, если присутствуют другие переходные металлы, такие как марганец.Чтобы проанализировать степень влияния марганца на кадмий, S * BCT титровали при различных концентрациях кадмия с постоянным фоном 100 мкМ марганца и без него. Значения поглощения металла были нормированы на процент поглощения относительно исходной концентрации добавленного металла, и концентрация, при которой поглощение металла было наполовину, была обозначена как K _U. K _U для кадмия с присутствием 100 мкМ и без него изменилось с 127 ± 12 мкМ до 21 ± 3,7 мкМ ( p <0.01). K _U для марганца был почти в 8 раз выше при 945 ± 84 мкМ ( p <0,01) (рис. 3d). Таким образом, был сделан вывод, что основным механизмом транспорта для SMF1 предпочтительного марганца и поглощения кадмия является транспортная утечка.

Скрининговый конвейер для разработки специальных транспортеров для металла

Кристаллические структуры и литература о функциональных отношениях Nramp использовались для полу-рационального построения библиотек для создания двух вариантов SMF1. Первый вариант представлял собой более специфический транспортер кадмия, а другой — транспортер стронция для потенциального применения в восстановлении радиоактивного Sr ⁹⁰.Кристаллические структуры гомологов SMF1 D. radiodurans (DraNramp) и S. capitis (ScaDMT) были использованы для сужения трансмембранных доменов (TM), фундаментальных для распознавания и транспорта металлов ^{33,34,36,38,43} . В частности, были идентифицированы области 1, 4 и 6 TM в семействе Nramp, которые придают селективность и подвижность металла ^33,38. Без кристаллической структуры для SMF1 конкретные области TM должны быть выведены из известных структур или посредством множественного выравнивания консервативных областей.Множественное выравнивание последовательности белка SMF1 с базой данных гомологичных Nramps Pfam, включая DraNramp и ScaDMT, выявило области 76–105, 180–200 и 264–287, представляющие TM1, 4 и 6, соответственно, на основе наивысшей степени консервативности. по сравнению с участками TM в выровненных гомологах (фиг. 4a; дополнительный фиг. 10).

Рис. 4

Грохот с высокой пропускной способностью, разработанный для систематической разработки селективных транспортеров металла. , база данных белка Pfam и службы кластеризации, такие как ClustalΩ, TCoffee и ESpript3, были использованы для выравнивания SMF1 с указанной кристаллической структурой белка 5KTE ³³.Путем поиска в литературе и множественного выравнивания было обнаружено, что трансмембранные 1 и 6 (TM1, 6) являются наиболее значимыми областями для мутагенеза. Выравнивание, сравнивающее 5KTE с SMF1, показывает области TM1 и TM6, где желтые выделения указывают на консервативные области, а красный текст указывает на высококонсервативные остатки (оценка сходства> 0,7). b Мутации, указанные для увеличения или уменьшения транспорта металлов, были выборочно мутированы с использованием сайт-направленного мутагенеза. Затем на основе этих мутаций были созданы библиотеки с помощью подверженной ошибкам ПЦР. c Первоначальный скрининг проводили центрифугированием в градиенте скорости-зональной плотности. d , e Фракционированные слои высевали, собирали и анализировали на поглощение металлов. Конкурентный анализ желаемого металла по сравнению с самородным металлом (например, марганцем) проводили калориметрически ( d ). Были отобраны лунки с наименьшим количеством поглощения природного металла (наивысший сигнал) и ( e ) количественно измерено поглощение металла с использованием ICP. Мутации секвенировали и повторно вводили в конвейер для создания более эффективных мутантов

Более того, предыдущая работа по механистической функции Nramp показала, что мутация M276 в SMF1 (обнаруженная как M230 в DraNramp) придает селективность по металлу ³⁴.Помимо кристаллографических наблюдений, было эмпирически показано, что мутация области G189 TM4 (обнаруженная как G153 в DraNramp или G185 в DMT1) ^33,43 в аргинин открывает вход кальция, который, как предполагалось, также переносит аналогичные элементы группы II, такие как стронций. (Дополнительный рис. 10).

Мутации M276C и отдельно G189R и M276A были выполнены на SMF1 перед созданием библиотек для скрининга кадмия и стронция соответственно. Учитывая эти основные мутации, подверженная ошибкам ПЦР была проведена последовательно на TM1 и TM6 для создания библиотек (рис.4b), которые затем трансформировали в штаммы BCT. Создание мутантов кадмия и стронция выполняли параллельно, при этом отдельные библиотеки проверяли на поглощение кадмия или стронция. Во время скрининга библиотеки подвергали воздействию кадмия или стронция 100 мкМ M, как и в предыдущих экспериментах по поглощению металлов. Затем библиотеки были проверены на основании увеличения массы в качестве косвенного измерения поглощения металлов. Мутанты с более высоким содержанием металлов фракционировали с помощью центрифугирования в скоростном градиенте плотности (рис.4c; Дополнительный рис.11). Для фракционирования клеток на основе изменений массы, а не на основе равновесной плотности, использовалось центрифугирование с зональной скоростью, а не с изопинным градиентом плотности, поскольку предыдущие исследования показали, что дрожжи поддерживают относительно постоянную плотность, несмотря на внешние воздействия ⁴⁴. Более того, наши результаты показали наибольшую сегрегацию при центрифугировании в градиенте скорости-зональной плотности. Клетки, мигрирующие дальше всего, были изолированы, посеяны и отобраны для колоний для более целенаправленного анализа металлов.Клетки подвергали конкурентному анализу с кадмием или стронцием со 100 мкМ марганца в 96-луночном формате. Колориметрический анализ, специфичный для марганца, был выполнен на супернатанте, где лунки с наивысшей интенсивностью (высокое содержание марганца; низкое поглощение марганца) соответствовали мутантам с низким предпочтением марганца (рис. 4d). Затем было выбрано выбранное количество мутантов для количественного измерения поглощения металлов с помощью ICP, затем секвенировано и позже повторно введено в конвейер мутагенеза / скрининга (рис.4д). Для получения мутантов кадмия и стронция проводили 4–5 раундов скрининга.

Создание транспортера SMF1, специфичного для кадмия или стронция

Мутант SMF1 с наивысшей специфичностью по кадмию (обозначенный как mCd) содержал мутации S105C, M276C и S269T; тогда как мутант SMF1 с наибольшей селективностью к стронцию (обозначенный как mSr) содержал мутации G189R, T266S, M276C и G283Q (рис. 5a). Чтобы проверить вклад каждой мутации, SMF1 * систематически мутировали на каждом из измененных остатков, чтобы выявить их значимость и влияние на экспрессию и функцию SMF1.Многие из мутаций в mCd и mSr были локализованы на TM6, а не на TM1, что подтверждает прошлые наблюдения высокочувствительной области проницаемости в первом сегменте альфа-спирали TM1 (Supplementary Fig. 12). Кроме того, раунды мутаций, приводящие к mCd и mSr, не приводили к значительному изменению уровней экспрессии (дополнительный рис. 13).

Рис. 5

Создание транспортера металлических кадмия и стронция после 4–5 обходов экранов. Отображаются a Weblogos SMF1 TM1,6 из мульти-выравнивания Nramp, с выделенными мутациями кадмия и стронция.Мутанты кадмия имели S105C, T266S и M276C. Мутанты стронция имели G189R, S269T, M276A и G283Q. b Было измерено общее поглощение металла 100 мкМ кадмия и марганца для оценки интерференции марганца. Мечение мутанта кадмия соответствует 1 = M276C, 2 = M276C + S105C, 3 = M276C + T266S и 4 = M276C + S105C + T266S. Мечение мутанта стронция соответствует 1 = M276A, 2 = M276A + G189R, 3 = M276A + G189R + S269T, 4 = M276A + G189R + G283Q и 5 = M276A + G189R + S269T + G283Q. Фоном штамма для всех мутантов был BCT.Звездочка над столбчатой диаграммой представляет значительные изменения в поглощении как Cd, так и Mn по сравнению с немутантным S * BCT ( p <0,05). c Кривые титрования полностью мутировавших переносчиков кадмия и стронция в штамме BCT были выполнены для Cd или Sr, соответственно, со 100 мкМ Mn или без него; x — ось представляет собой концентрацию либо Cd, Sr, либо Cd, Sr с Mn. d Эксперименты с последовательным поглощением, до 4 циклов, были выполнены для измерения количества итераций, необходимых для полного удаления 100 мкМ кадмия или стронция в смеси 100 мкМ марганца.Изображения справа представляют собой колориметрическое обнаружение кадмия и марганца (нет доступных колориметрических анализов для стронция в этой концентрации), демонстрирующее избирательное предпочтение кадмия (без окраски) по сравнению с самородным металлическим марганцем (хорошо затемненным). Для всех данных среднее значение ± стандартное отклонение. показаны три повтора. Исходные данные, лежащие в основе рис. 5c, представлены в виде файла исходных данных

Supporting Bozzi’s et. al. Работая, M276 играет решающую роль в селективности металла ³⁴. Замена метионина на цистеин удвоила поглощение кадмия и снизила вдвое потребление марганца (рис.5б) ( р <0,05). В то время как изменение метионина на аланин и последующее изменение G189 на аргинин увеличивало поглощение стронция, резко снижая потребление марганца почти в 8 раз ( p <0,01) (рис. 5b). Эти модификации и каждое последующее изменение снижали поглощение Mn при увеличении поглощения Cd или Sr для mCd и mSr, соответственно (рис. 5b). Следует отметить, что эти мутации могут вместо этого препятствовать поглощению Mn, обеспечивая повышенную пермиссивность транспорта Cd и Sr, а не строго повышать чувствительность к Cd или Sr; тонкое, но важное различие.Однако в любом случае цель улучшения поглощения Cd или Sr показана для mCd и mSr, соответственно.

Был проведен эксперимент по титрованию кадмия и стронция mCd и mSr, соответственно, на фоне 100 мкМ марганца, чтобы определить их новые K _U ’s. Для mCd показатель K _U для марганца снизился в 40 раз до 26,2 ± 7,6 ( p <0,01), тогда как значение K _U для кадмия снизилось со 100 ± 3,2 без марганца до 75,8 ± 10,3 в присутствии марганца. , сокращение менее чем на 25% ( p <0.05) по сравнению с 5-кратным уменьшением с немутантной версией ( p <0,01) (рис. 3d; рис. 5c). Аналогичным образом, для mSr K _U для марганца упал до 17,9 ± 1,6 ( p <0,01), тогда как K _U для стронция составлял 26,8 ± 5,7 и оставался постоянным на уровне 27,1 ± 11 в присутствии марганца.

Улучшенное предпочтение поглощения кадмия и стронция было более очевидным при выполнении итеративных циклов поглощения металлов. При сравнении поглощения кадмия или стронция в присутствии марганца для mCd и mSr по сравнению с немутантным S *, потребовалось два раунда для полного удаления марганца в непроработанном случае, в то время как марганец по-прежнему оставался> 10% после 4 раундов. для mCd и mSr, которые показали значительное снижение поглощения марганца ( p <0.01) (рис. 5г). Однако при измерении поглощения кадмия или стронция mCd полностью удалил кадмий после 3 циклов, в то время как неинженерный штамм потребовал 4 из-за ингибирования поглощения марганца. Для mSr стронций постепенно уменьшался после каждого раунда без признаков ингибирования марганцем. После 4 циклов уровни стронция достигли менее 10%, в то время как в неинженерированном штамме оставалось> 80% стронция ( p <0,01), что свидетельствует о значительном изменении предпочтения металла с марганца на стронций.

Границы | Бактериальный ризобиом гипераккумуляторов: перспективы на будущее на основе омического анализа и современной микроскопии

Гипераккумуляторы и ризобиом

Гипераккумуляторы — это растения, которые накапливают металлы и / или металлоиды в своих листьях в концентрациях, на несколько порядков превышающих уровни, допускаемые другими видами. Фенотип гипераккумулятора развился в среде, где ограничительные условия роста позволяют адаптироваться только нескольким видам растений (Baker et al., 2000; Pollard et al., 2014). Корневая среда — это динамическая микросистема, в которой взаимодействуют микробы, корни и почва, и корни могут получать доступ к питательным веществам и металлам почвы (Alford et al., 2010). Развитие корневой системы, морфология корней и хемотропизм признаны одинаково важными для установления фенотипа гипераккумулятора, хотя задействованные механизмы все еще полностью не изучены (Moradi et al., 2009). Бактерии и грибы, колонизирующие ризосферу (непосредственно окружающую корень) и эндосферу (компартменты внутри корня), играют важную роль в установлении взаимодействия между гипераккумуляторами и почвой.Эти микробы, как правило, толерантны к металлам и могут способствовать росту растений на загрязненных почвах с помощью нескольких механизмов: индуцирования образования волосистых корней (таким образом, увеличения площади поверхности корней), повышения растворимости и поглощения ионов металлов и производства фитормонов и метаболитов (Rajkumar et al. др., 2012). Благоприятные эффекты устойчивых к металлам микробов привлекли внимание из-за их биотехнологического применения в стратегиях восстановления растений (Salt et al., 1995). Таким образом, характеристика ризобиома гипераккумулятора необходима для облегчения таких применений (Mastretta et al., 2006; Rajkumar et al., 2009; Ma et al., 2011a; Sessitsch et al., 2013). В этом обзоре мы обсуждаем классические и более современные методы, основанные на омиксах, которые используются и могут быть использованы для изучения взаимодействия между гипераккумуляторами и бактериальным ризобиомом , в сочетании с передовыми методами микроскопии для визуализации систем микроб-хозяин. подчеркивая потенциальное применение этих микроорганизмов в фитотехнологии.

Культурально-зависимые методы против культурально-независимых

Структура и разнообразие микробных сообществ в ризосфере и эндосфере некоторых растений (ризобиом ) были подробно проанализированы на молекулярном уровне, чтобы охарактеризовать взаимодействие между микробами и растениями (Sørensen et al., 2009). Однако изучено менее 10% видов гипераккумуляторов (Alford et al., 2010). Принципиальный подход к изучению бактерий в гипераккумуляторе ризобиома в основном основан на традиционных культурально-зависимых методах (таблица 1). Они включают протоколы фракционирования, в которых корни встряхивают в растворах с высоким содержанием ионов для удаления бактерий с частиц почвы, а ризобактерии собирают промыванием. Затем поверхности корней стерилизуются и обрабатываются ультразвуком для удаления эпидермальных клеток и мацерируются для извлечения эндофитов.Затем готовят серийные разведения из промывной фракции (ризобактерии) и измельченных корней (эндофиты), и их инокулируют на богатую агаровую среду с добавлением тяжелых металлов. Это позволяет отбирать штаммы бактерий, демонстрирующие высокую устойчивость к металлам, и тестировать их на продукцию метаболитов, таких как сидерофоры, органические кислоты и фитогормоны, которые могут способствовать росту корней и солюбилизации металлов (рисунки 1A, B). Если изолированные бактериальные штаммы поддаются лабораторному культивированию, их можно использовать для инокуляции растений-гипераккумуляторов, чтобы оптимизировать рост растений и способность извлекать металлы.В качестве альтернативы их можно использовать для инокуляции неаккумуляторных растений с более высокой биомассой для определения переносимости признаков устойчивости к металлам, что сделало бы эти виды более подходящими для применения в фиторемедиации (таблица 1).

Таблица 1. Исследования, продолжающие недавнюю литературу о культурально-зависимых гипераккумуляторах эндофитов и ризобактерий и их влиянии на рост растений и накопление металлов .

Рис. 1. Схематическое изображение мультидисциплинарных подходов к анализу взаимодействий ризобиома с гипераккумулятором.(A) Бактерии в ризосфере и эндосфере, которые поддаются лабораторному культивированию, можно анализировать на устойчивость к металлам, а (B) — на продукцию метаболитов. (C) Метагеномика включает извлечение ДНК из корней и компартментов ризосферы с последующими методами, такими как амплификация 16 S рДНК, клонирование и секвенирование, снятие отпечатков пальцев (анализ RFLP, DGGE, ARISA, PhyloChip) или прямое следующее- секвенирование поколений. (D) Физические взаимодействия между бактериями и растениями можно визуализировать с помощью передовых методов оптической и электронной микроскопии после инокуляции семян или корней бактериями. (E) Microarray и технологии RNA-Seq можно использовать для анализа экспрессии бактериальных генов после воздействия корневых экссудатов или для сравнения экспрессии генов корней / побегов между растениями, культивируемыми в присутствии и в отсутствие бактерий. Протеомный анализ может также идентифицировать растительные белки, которые модулируются ризобиомом , и охарактеризовать роли бактерий, которые способствуют фенотипу гипераккумулятора. (F) Целью будущих исследований будет сбор и сопоставление данных всех этих методов в рамках подхода системной биологии для определения молекулярной основы накопления металлов в растениях.

К настоящему времени бактерии, ассоциированные с гипераккумуляторами с использованием методов, зависящих от культивирования, в основном включают грамположительные роды Arthrobacter , Microbacterium , Bacillus и Curtobacterium , а также грамотрицательные роды Pseudomonas, , и Variovorax (таблица 1). Эти роды обнаружены как в ризосфере, так и в эндосфере гипераккумуляторов независимо от конкретного металлического состава почвы.Другие роды, по-видимому, более распространены в почвах, содержащих определенные металлы, например, Chrysobacterium и Burkholderia , как правило, связаны с гипераккумуляторами Cd / Zn. Данные, представленные в таблице 1, обобщающей недавнюю литературу об эндофитах и ризобактериях гипераккумуляторов, показывают, что перенос таких бактерий на растения без аккумуляторов во многих случаях увеличивал накопление биомассы растений, разрастание корней, поглощение металлов и перемещение металлов в воздушные растения части растения, хотя некоторые виды выигрывают только от части этих эффектов.Полное отсутствие положительных эффектов наблюдалось только в двух случаях. Эти результаты подчеркивают как общее положительное влияние бактерии ризобиома на рост растений, так и его специфическое влияние на накопление металлов.

Устойчивость к металлам — общая черта ризобиома в металлоносных почвах, но не среди бактерий, населяющих нормальные почвы. Более того, эндофитные бактерии из внутренних тканей гипераккумуляторов могли адаптироваться к более высоким концентрациям металлов, чем ризобактерии (Idris et al., 2004). Присутствие эндофитных популяций в различных органах и тканях (например, в корнях, стеблях и листьях) также может объяснять их различные уровни устойчивости к металлам (Barzanti et al., 2007; Long et al., 2011; Ma et al., 2011b). ; He et al., 2013).

Многие бактерии, присутствующие в ризосфере и эндосфере, нельзя культивировать в лабораторных условиях, но они, тем не менее, являются важными медиаторами взаимодействия растений и почвы. Примерно 99% микроорганизмов в биосфере никогда не были восстановлены с помощью стандартных методов культивирования, и необходимо изучать эти виды, используя независимые от культивирования подходы.Методы, основанные на прямом выделении и анализе белков, липидов и нуклеиновых кислот из образцов окружающей среды, были разработаны для выявления структурного разнообразия, функций и динамики микробных сообществ без культивирования (Kirk et al., 2004; Rastogi and Sani, 2011), но так На сегодняшний день лишь некоторые из этих методов были применены для изучения бактериальных сообществ, связанных с гипераккумуляторами, которые не подходят для лабораторного культивирования.

Извлечение полной геномной ДНК из ризосферы и / или эндосферы гипераккумуляторов с последующим приготовлением библиотек клонов 16S рДНК обеспечивает достаточный материал для первоначального исследования микробного разнообразия и облегчает идентификацию новых таксонов.Этот метод использовался для изучения бактерий, связанных с корнями Solanum nigrum , а также устойчивыми / устойчивыми к меди и свинцу растениями (Sun et al., 2010; Zhang et al., 2012; Chen et al., 2014a, b). Секвенирование библиотек клонов на основе амплифицированных генов 16S рРНК предлагает самое высокое филогенетическое разрешение, но микробное разнообразие может быть недооценено, поскольку для документирования богатства, присутствующего в образцах ризосферы, требуется много клонов. Еще одним узким местом является коамплификация рДНК 16S из органелл растений, хотя это можно преодолеть с помощью праймеров, специфичных для бактериальной рДНК (Chelius and Triplett, 2001).Эти праймеры исключают ДНК хлоропластов и дают более крупный митохондриальный продукт ПЦР (Idris et al., 2004). Методы генетического снятия отпечатков пальцев (рис. 1С) использовались в качестве альтернативы библиотекам клонов, и они более чувствительны, поскольку применяются непосредственно к выделенной геномной ДНК. К гипераккумуляторам применяли денатурирующий градиентный гель-электрофорез (DGGE), анализ полиморфизма длины концевого рестрикционного фрагмента (T-RFLP) и автоматический анализ межгенного спейсера рибосом (ARISA) (He et al., 2010; Гупта и др., 2014). Хотя они не всегда позволяют немедленную таксономическую идентификацию всех видов в сообществе, они могут отслеживать доминирующих членов в сложной среде и позволяют сравнивать бактериальные сообщества в различных условиях (Rastogi and Sani, 2011).

Микроматрица рДНК PhyloChip16S также может обеспечить высокопроизводительный и всесторонний обзор микробных сообществ в образцах окружающей среды, но перекрестная гибридизация является серьезным ограничением, и этот метод не может обнаруживать новые таксоны, поскольку опрашиваются только последовательности, представленные на чипе (Sanguin et al. ., 2006; Растоги, Сани, 2011).

Совсем недавно появление технологий секвенирования следующего поколения (NGS), таких как платформы Roche / 454, Illumina / Solexa, Life / APG и HeliScope / Helicos BioSciences (рис. 1C), произвело революцию в микробиологии окружающей среды и сделало возможным решение сложные микробиомы с большей точностью и связывают разнообразие микробных сообществ с их нишевыми функциями (Knief, 2014). Примечательно, что методы короткого считывания, такие как пиросеквенирование, значительно сократили время и стоимость проектов микробного полногенома, а также облегчили сверхвысокопроизводительное секвенирование гипервариабельных участков генов 16S рРНК с увеличением на 2–3 порядка. охват, чем секвенирование по Сэнгеру.Даже короткие гипервариабельные последовательности (100–350 п.н.) предоставляют достаточную филогенетическую информацию для таксономического профилирования, поэтому несколько образцов окружающей среды могут быть объединены за один прогон, а считанные данные могут быть проанализированы с использованием присвоенного им нуклеотидного штрих-кода, который добавляется к шаблонам с помощью ПЦР. (Мецкер, 2010). Технологии NGS были использованы для изучения ризобиома из Arabidopsis thaliana (Bulgarelli et al., 2012; Lundberg et al., 2012), Populus deltoides (Gottel et al., 2011), Lactuca sativa (Schreiter et al., 2014) и Zea mays (Peiffer et al., 2013), но этот подход еще не использовался для характеристики микробного сообщества, связанного с гипераккумуляторами (Knief, 2014 ). Однако NGS использовался для анализа бактериального сообщества в почвах, загрязненных тяжелыми металлами, и для определения влияния загрязнения тяжелыми металлами на состав сообщества (Berg et al., 2012; Gołębiewski et al., 2014). Его также использовали для определения влияния генотипа и типа почвы на микробиом (Peiffer et al., 2013; Ge et al., 2014; Zachow et al., 2014). Таким образом, метагеномика представляется идеальным подходом для исследования разнообразия и экологии гипераккумулятора ризобиома .

In situ Анализ взаимодействий растений и ризобиомов
За последние два десятилетия произошли значительные разработки в методах, используемых для локализации и визуализации in situ микробов внутри и вокруг корней растений, что соответствует достижениям в молекулярной микробиологии, описанным выше (рис. 1D).Конкретные популяции бактерий могут быть обнаружены и локализованы с помощью флуоресцентной микроскопии или электронной микроскопии в сочетании с методами мечения (Sørensen et al., 2009). Было проведено мало исследований физических взаимодействий растений и микробов вокруг корней гипераккумуляторов, но роль конкретных бактериальных штаммов может быть исследована путем мониторинга колонизации и выживания инокулятов в реальных условиях окружающей среды с использованием микроскопа in situ (рис. 1D). . В этом контексте сканирующая электронная микроскопия окружающей среды (ESEM) представляет собой мощную систему, которая позволяет наблюдать биологические образцы in situ без подготовки образцов (Stabentheiner et al., 2010). Камера для образцов ESEM работает немного выше давления насыщенного пара воды. В таких условиях вода остается в жидкой фазе, и гидратированные биологические образцы можно наблюдать без фиксации и обезвоживания, что обычно требуется для обычной сканирующей электронной микроскопии. Например, этот метод был использован для исследования физической ассоциации между корнями и побегами гипераккумулятора Ni Noccaea caerulescens и Ni-резистентных эндофитных бактерий и ризобактерий родов Microbacterium и Arthrobacter (Visioli et al., 2014).

В модельном растении A. thaliana обычная эпифлуоресцентная микроскопия и конфокальная лазерная сканирующая микроскопия использовались для локализации бактерий в ризосфере и тканях растений (Compant et al., 2005; Bulgarelli et al., 2012; Cardinale, 2014). Численность и состав бактериального сообщества можно исследовать с помощью штамм-специфичных флуоресцентных антител, флуоресценции in situ гибридизации (FISH) против мишеней рРНК или мРНК, а также более современных методов, таких как катализируемое осаждение репортеров (CARD) -FISH (Pernthaler et al. al., 2002; Bulgarelli et al., 2012; Lundberg et al., 2012).

Кроме того, локализация и функциональный анализ конкретных бактерий в тканях растений может быть достигнут путем экспрессии репортерных генов, кодирующих флуоресцентные маркерные белки, такие как зеленый флуоресцентный белок (GFP), который может быть интегрирован непосредственно в бактериальную хромосому или в плазмиду, которая впоследствии введены в бактерии (Sørensen et al., 2009). Одним из преимуществ стратегии репортерного гена является то, что белок-маркер может экспрессироваться конститутивно или индуцироваться внешними факторами, такими как присутствие / концентрация определенных химических веществ, включая металлы (Ramos et al., 2002; Ротбаллер и др., 2005). Грамположительные актинобактерии, такие как роды Arthrobacter и Microbacterium , присутствуют в гипераккумуляторе ризобиома и, как было показано, способствуют росту растений и абсорбции металлов. Хотя эти бактерии обычно не поддаются трансформации, штамм Microbacterium недавно был трансформирован с помощью зонда GFP перед инокуляцией на растения сахарного тростника для изучения взаимодействий между растениями и микробами (Lin et al., 2012). Успех этого подхода предполагает, что аналогичная стратегия может быть использована для исследования микробных взаимодействий с гипераккумуляторами.

Способность ризобиома

к росту растений
Как показано в таблице 1, ризобактерии и эндофиты, связанные с гипераккумуляторами, часто способствуют росту растений-хозяев и увеличивают их способность к накоплению металлов. Этого можно добиться путем производства сидерофоров и карбоновых кислот или солюбилизации фосфатов для увеличения подвижности металлов в ризосфере (Li et al., 2007; Ma et al., 2009b; Cabello-Conejo et al., 2014), тем самым увеличивая накопление металлов корнями и побегами (Sheng et al., 2008; Sun et al., 2010; Luo et al., 2011; He et al., 2013). Связанные с растениями микробы также могут способствовать росту косвенно, защищая своих хозяев от патогенов, или непосредственно путем производства фитогормонов (таких как индолуксусная кислота, абсцизовая кислота и гибберелловая кислота) или путем выделения ферментов, таких как дезаминаза 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты, , снижая уровень этилена, способствует росту растений и устойчивости к стрессам окружающей среды.Методы, основанные на классических культурах, часто используются для тестирования бактерий на продукцию сидерофоров и других вторичных метаболитов (Sheng et al., 2008). Однако более чувствительные подходы, основанные на газовой хроматографии и масс-спектрометрии, могут быть использованы для обнаружения метаболитов, продуцируемых бактериями in situ , без подготовки образца, например, ионизация десорбционной наноспреем (nano-DESI) (Traxler and Kolter, 2012; Watrous et al. , 2012). Это высокочувствительные методы, которые позволяют быстро определять метаболиты, присутствующие в образце, и помогают идентифицировать и количественно определять новые соединения, продуцируемые бактериями, которые могут быть полезны для роста растений и накопления металлов в загрязненных почвах.

Транскриптомика и протеомика

Состав и генетические возможности гипераккумулятора ризобиома можно охарактеризовать с помощью метагеномического анализа, как описано выше, но он не раскрывает способность микробов реагировать на определенные стимулы и функции большинства видов микробов, населяющих межклеточные пространства. в корне все еще плохо изучены (Hirsch and Mauchline, 2012). Транскриптомика и протеомика могут быть полезны в этом отношении, потому что оба подхода показывают, как выражаются дополнительные функции растений и связанных с ними микробных сообществ (рис. 1E).Изучение таких взаимодействий не только способствует нашему пониманию взаимоотношений между растениями и микробами, но также способствует разработке новых стратегий, способствующих фиторемедиации.

Микромассивы

предоставляют полезную платформу для анализа транскриптомов растений и микробов, населяющих ризосферу, хотя они могут отслеживать только экспрессию генов, представленных на матрице (Mark et al., 2005; Fan et al., 2012; Kwak et al., 2012). Напротив, NGS можно использовать для секвенирования полных транскриптомов с беспрецедентной точностью, разрешением и пропускной способностью, а также без ограничений с точки зрения покрытия последовательности.Этот подход известен как RNA-Seq, и он уже использовался для изучения реакции на абиотический стресс (включая воздействие металлов) у бактерий, изолированных из ризосферы или загрязненных почв, а также для сравнительных исследований экспрессии генов в корнях гипераккумуляторов, адаптированных к произрастают на различных металлоносных почвах (Maynaud et al., 2013; Halimaa et al., 2014; López-Leal et al., 2014). Это идеальный подход для анализа взаимодействий растение– ризобиом на транскриптомном уровне.Анализ РНК-Seq и микроматрицы также можно дополнить сравнительной протеомикой для определения белков, которые синтезируются или модифицируются во время таких взаимодействий (DalCorso et al., 2013; Visioli and Marmiroli, 2013). Например, сравнительная протеомика была использована для поиска белков, экспрессируемых Cd / Zn аккумулятором Arabidopsis halleri в присутствии или в отсутствие конкретных устойчивых к Cd микробов или всего автохтонного ризобиома . Присутствие ризобиома коррелировало с накоплением как Cd, так и Zn в побегах, и это включало активацию белков, участвующих в фотосинтезе и цикле Кальвина, тогда как защитные белки и антиоксидантные ферменты подавлялись (Farinati et al., 2009, 2011). Протеом A. halleri по-разному реагировал на присутствие всего ризобиома по сравнению с выбранными бактериальными штаммами, что указывает на то, что ризобиом как сообщество требуется для наиболее эффективного фенотипа гипераккумуляции (Farinati et al., 2011).

Точно так же, как метагеномика может использоваться для выборки генетического потенциала микробного сообщества, метапротеомика может использоваться для выборки белков, присутствующих в сложных экологических консорциумах в экстремальных условиях, таких как металлоносные почвы.Тем не менее, еще предстоит решить несколько проблем эмпирического, технического, вычислительного и экспериментального проектирования, включая разработку эффективных методов экстракции белка из почвы и последующей подготовки образцов (Leary et al., 2013). Некоторые органические соединения в почве (например, гуминовые кислоты) могут мешать идентификации белков, а образцы склонны к деградации, поэтому количество доступных метапротеомных данных в настоящее время ограничено (Leary et al., 2013). Даже в этом случае присутствие (или отсутствие) специфических микробных белков в конечном итоге будет полезным в качестве индикатора положительных взаимодействий между корнями растений и почвенными микробами, что позволит прогнозировать фенотипы гипераккумулятора.

Выводы

Состав бактериального ризобиома в сочетании с геномным, транскриптомным и протеомным анализом взаимодействий растений и микробов может помочь нам более подробно понять ассоциации между гипераккумуляторами и окружающими бактериальными сообществами эндосферы и ризосферы. Было бы интересно сравнить ризобиома различных факультативных металлофитов, таких как N. caerulescens , адаптированных для выращивания на разных металлоносных и неметаллических почвах (Pollard et al., 2014), потому что это поможет изолировать бактерии, которые вносят вклад в фенотип гипераккумулятора. Однако ризосфера — это динамичная среда, в которой сообщество претерпевает быстрые пространственно-временные изменения в ответ на внешние факторы. Метаболическое профилирование микробных колоний с помощью масс-спектрометрии in situ (Traxler and Kolter, 2012), следовательно, должно быть интегрировано с методами профилирования на основе омиков в подходе системной биологии (рис. 1F), чтобы облегчить исследование взаимодействий между ризобиомами и растения-гипераккумуляторы, обеспечивая тем самым передовой инструментарий для применения в фитотехнологии.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Абу-Шанаб, Р. А., Энгл, Дж. С., и Чейни, Р. Л. (2006). Бактериальные инокулянты, влияющие на поглощение никеля Alyssum murale из почв с низким, средним и высоким содержанием никеля. Soil Biol. Биохим . 38, 2882–2889. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2006.04.045

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Абу-Шанаб, Р. А., Энгл, Дж. С., Делорм, Т. А., Чейни, Р. Л., ван Беркум, П., Моавад, Х. и др. (2003). Влияние ризобактерий на извлечение никеля из почвы и его усвоение Alyssum murale . Новый Фитол . 158, 219–224. DOI: 10.1046 / j.1469-8137.2003.00721.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Элфорд, Э. М., Пилон-Смитс, Э. А. Х., Пашке, М. В. (2010).Металлофиты — взгляд из ризосферы. Почва растений 337, 33–50. DOI: 10.1007 / s11104-010-0482-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бейкер, А. Дж. М., МакГрат, С. П., Ривз, Р. Д., и Смит, Дж. А. С. (2000). «Глава 5. Металлические гипераккумуляторы: обзор экологии и физиологии биологического ресурса для фиторемедиации загрязненных металлами почв», в Фиторемедиация загрязненных почв и воды , ред. Н. Терри и Г. Бануэлос (BocaRaton, FL: CRC Press), 85–107.

Barzanti, R., Ozino, F., Bazzicalupo, M., Gabrielli, R., Galardi, F., Gonnelli, C., et al. (2007). Выделение и характеристика эндофитных бактерий из растения-гипераккумулятора никеля Alyssum bertolonii . Microb. Экол . 53, 306–316. DOI: 10.1007 / s00248-006-9164-3

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бесерра-Кастро, К., Кидд, П. С., Каффнер, М., Прието-Фернандес, А., Ханн, С., Монтеррозо, К., и другие. (2013). Выветривание ультраосновных пород, вызванное бактериями, и его последствия для фитоэкстракции. Заявл. Environ. Микробиол . 79, 5094–5103. DOI: 10.1128 / AEM.00402-13

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бесерра-Кастро, К., Прието-Фернандес, А., Альварес-Лопес, В., Кабелло-Конехо, М. И., Асеа, М. Дж., Кидд, П. С. и др. (2011). Солюбилизирующая способность никеля и характеристика ризобактерий, выделенных из гипераккумулирующих и негипераккумулирующих подвидов Alyssum serpyllifolium . Внутр. J. Phytoremediation 13, 229–244. DOI: 10.1080 / 15226514.2011.568545

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Белимов А.А., Гонцеас Н., Сафронова В.И., Демчинская С.В., Пилуцца Г., Буллитта С. и др. (2005). Устойчивые к кадмию бактерии, способствующие росту растений, связанные с корнями индийской горчицы ( Brassica juncea, L. Czern.). Soil Biol. Биохим . 37, 241–250. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2004.07.033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Берг, Дж., Брандт, К. К., Аль-Суд, В. А., Холм, П. Э., Хансен, Л. Х., Соренсен, С. Дж. И др. (2012). Отбор сообществ устойчивых к Cu бактериальных сообществ с измененным составом, но неизменным богатством, посредством длительного воздействия Cu. Заявл. Environ. Микробиол . 78, 7438–7446. DOI: 10.1128 / AEM.01071-12

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Булгарелли, Д., Rott, M., Schlaeppi, K., van Themaat, E. V. L., Ahmadinejad, N., Assenza, F., et al. (2012). Выявление структуры и признаков сборки для Arabidopsis корнеобитающей бактериальной микробиоты. Природа 488, 91–95. DOI: 10.1038 / природа11336

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cabello-Conejo, M., Becerra-Castro, C., Prieto-Fernández, A., Monterroso, C., Saavedra-Ferro, A., Mench, M., et al. (2014). Инокулянты ризобактерий могут улучшить фитоэкстракцию никеля гипераккумулятором Alyssum pintodasilvae . Почва растений 379, 35–50. DOI: 10.1007 / s11104-014-2043-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, L., Luo, S., Chen, J., Wan, Y., Li, X., Liu, C., et al. (2014b). Сравнительный анализ эндофитных бактериальных сообществ, ассоциированных с ростом гипераккумуляторов в шахтных почвах. Environ. Sci. Загрязнение. Res. Инт . 21, 7538–7547. DOI: 10.1007 / s11356-014-2670-9

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, Л., Луо, С. Л., Ли, Х. Дж., Ван, Ю., Чен, Дж. Л., и Лю, К. Б. (2014a). Взаимодействие Cd-гипераккумулятора Solanum nigrum L. и функционального эндофита Pseudomonas sp. Lk9 на поглощение тяжелых металлов почвой. Soil Biol. Биохим . 68, 300–308. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2013.10.021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, L., Luo, S. L., Xiao, X., Guo, H.J., Chen, J. L., Wan, Y., et al. (2010). Применение эндофитов, способствующих росту растений (PGPE), выделенных из Solanum nigrum L.для фитоэкстракции почв, загрязненных кадмием. Заявл. Почва Экол . 46, 383–389. DOI: 10.1016 / j.apsoil.2010.10.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Компант С., Даффи Б., Новак Дж., Клеман К. и Барка Е. А. (2005). Использование бактерий, способствующих росту растений, для биологической борьбы с болезнями растений: принципы, механизмы действия и перспективы на будущее. Заявл. Environ. Микробиол . 71, 4951–4959. DOI: 10.1128 / AEM.71.9.4951-4959.2005

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вентилятор, Б., Cravalhais, L.C., Becker, A., Fedoseyenko, D., Von Wiren, N., and Borriss, R. (2012). Транскриптомное профилирование Bacillus amyloliquefaciens FZB42 в ответ на экссудаты корней кукурузы. BMC Microbiol . 12: 116. DOI: 10.1186 / 1471-2180-12-116

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фаринати, С., ДальКорсо, Г., Бона, Э., Корбелла, М., Лампис, С., Чеккони, Д. и др. (2009). Протеомный анализ побегов Arabidopsis halleri в ответ на тяжелые металлы кадмий и цинк и микроорганизмы ризосферы. Proteomics 9, 4837–4850. DOI: 10.1002 / pmic.200

6

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фаринати, С., ДальКорсо, Дж., Панигати, М., и Фурини, А. (2011). Взаимодействие между выбранными бактериальными штаммами и Arabidopsis halleri модулирует протеом побегов и накопление кадмия и цинка. J. Exp. Бот . 62, 3433–3447. DOI: 10.1093 / jxb / err015

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гош, П., Ратинасабапати, Б., и Ма, Л.К. (2011). Устойчивые к мышьяку бактерии солюбилизируют мышьяк в питательной среде и увеличивают рост гипераккумулятора мышьяка. Pteris vittata L. Bioresour. Технол . 102, 8756–8761. DOI: 10.1016 / j.biortech.2011.07.064

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Голембевски М., Дея-Сикора Э., Цихош М., Третьин А. и Врубель Б. (2014). Пиросеквенирование 16S рДНК бактериального сообщества в почвах, загрязненных тяжелыми металлами. Microb. Экол . 67, 635–647. DOI: 10.1007 / s00248-013-0344-7

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Готтель, Н. Р., Кастро, Х. Ф., Керли, М., Янг, З., Подар, М., Карпинец, Т. и др. (2011). Отчетливые микробные сообщества в эндосфере и ризосфере корней Populus deltoides на разных типах почв. Заявл. Environ. Микробиол . 77, 5934–5944. DOI: 10.1128 / AEM.05255-11

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гупта, Р., Матимаран, Р., Вимкен, А., Боллер, Т., Бисария, В. С., и Шарма, С. (2014). Нецелевое воздействие биоинокулянтов на ризосферные микробные сообщества Cajanus cajan , Appl. Почва Экол . 76, 26–33. DOI: 10.1016 / j.apsoil.2013.12.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Халимаа П., Бланде Д., Аартс М. Г., Туомайнен М., Тервахаута А. и Кяренлампи С. (2014). Сравнительный анализ транскриптома гипераккумулятора металла Noccaea caerulescens . Фронт. Завод Sci . 5: 213. DOI: 10.3389 / fpls.2014.00213

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хэ, Х., Е, З., Ян, Д., Янь, Дж., Сяо, Л., Чжун, Т. и др. (2013). Характеристика эндофита Rahnella sp. JN6 из Polygonum pubescens и его потенциал в стимулировании роста и поглощения Cd, Pb, Zn Brassica napus . Chemosphere 90, 1960–1965. DOI: 10.1016 / j. атмосфера.2012.10.05

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

He, L. Y., Zhang, Y. F., Ma, H. Y., Su, L. N., Chen, Z. J., Wang, Q. Y., et al. (2010). Характеристика медьрезистентных бактерий и оценка бактериальных сообществ в ризосферных почвах медьустойчивых растений. Заявл. Почва Экол . 44, 49–55. DOI: 10.1016 / j.apsoil.2009.09.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Идрис Р., Трифонова Р., Puschenreiter, M., Wenzel, W. W., and Sessitsch, A. (2004). Сообщества бактерий, ассоциированные с цветковыми растениями гипераккумулятора Ni Thlaspi goingense . Заявл. Environ. Микробиол . 70, 2667–2677. DOI: 10.1128 / AEM.70.5.2667-2677.2004

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jing, Y. X., Yan, J. L., He, H. D., Yang, D. J., Xiao, L., Zhong, T., et al. (2014). Характеристика бактерий в ризосферных почвах Polygonum pubescens и их потенциал в стимулировании роста и поглощения Cd, Pb, Zn Brassica napus . Внутр. J. Phytoremediation 16, 321–333. DOI: 10.1080 / 15226514.2013.773283

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кирк, Дж. Л., Бодетт, Л. А., Харт, М., Мутоглис, П., Клирономос, Дж. Н., Ли, Х. и др. (2004). Методы изучения микробного разнообразия почв. J. Microbiol. Методы 58, 169–188. DOI: 10.1016 / j.mimet.2004.04.006

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Куффнер, М., Де Мария, С., Пушенрайтер, М., Фаллманн, К., Висхаммер, Г., Горфер, М. и др. (2010). Культивируемые бактерии из Zn- и Cd-аккумулирующих Salix caprea с различными эффектами на рост растений и доступность тяжелых металлов. J. Appl. Микробиол . 108, 1471–1484. DOI: 10.1111 / j.1365-2672.2010.04670.x

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Квак, Ю.С., Бонсалл, Р.Ф., Окубара, П.А., Паулитц, Т.С., Томашоу, Л.С., Веллер Д. М. (2012). Факторы, влияющие на активность продуцирующего 2,4-диацетилфлороглюцин Pseudomonas fluorescens против всевозможной пшеницы. Soil Biol. Биохим . 54, 48–56. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2012.05.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лири, Д. Х., Херви, В. Дж. IV., Дешам, Дж. Р., Кустербек, А. В., и Вора, Г. Дж. (2013). Какой метапротеом? Влияние систематической ошибки экстракции белка на метапротеомный анализ. Mol.Клетка. Зонды 27, 193–199. DOI: 10.1016 / j.mcp.2013.06.003

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Линь, Л., Го, В., Син, Й., Чжан, X., Ли, З., Ху, К. и др. (2012). Актинобактерии Microbacterium sp. 16SH принимает векторы pPROBE на основе pBBR1, образует биопленки, проникает в корни и фиксирует N2, связанный с микроразмножающимися растениями сахарного тростника. Заявл. Microbiol. Биотехнология . 93, 1185–1195. DOI: 10.1007 / s00253-011-3618-3

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lodewyckx, C., Мергей, М., Вангронсвельд, Дж., Клийстерс, Х., и Ван дер Лели, Д. (2002). Выделение, характеристика и идентификация бактерий, связанных с гипераккумулятором цинка Thlaspi caerulescens , subsp. Каламинария. Внутр. J. Phytoremediation 4, 105–115. DOI: 10.1080 / 15226510208500076

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лонг, X. X., Чен, X. M., Wong-Chung, J. W. C., Wei, Z. B., and Wu, Q. T. (2011).Выделение и характеристика эндофитных бактерий из гипераккумулятора Sedum alfredii Hance и их способность способствовать фитоэкстракции почвы, загрязненной цинком. World J. Microbiol. Биотехнология . 27, 1197–1207. DOI: 10.1007 / s11274-010-0568-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лонг, X. X., Чен, X. M., Wong-Chung, J. W. C., Wei, Z. B., and Wu, Q. T. (2013). Возможность усиленной фитоэкстракции загрязненной цинком почвы с мобилизацией цинка и стимулированием роста растений эндофитными бактериями. Пер. Цветные металлы. Soc. Китай 23, 2389-2396. DOI: 10.1016 / S1003-6326 (13) 62746-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лопес-Леаль, Г., Табче, М. Л., Кастильо-Рамирес, С., Мендоса-Варгас, А., Рамирес-Ромеро, М. А., и Давила, Г. (2014). Анализ РНК-Seq многочастичного генома Rhizobium etli CE3 показывает различные вклады репликонов при тепловом и физиологическом шоке. BMC Genomics 15: 770. DOI: 10.1186 / 1471-2164-15-770

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лундберг, Д.С., Лебейс, С. Л., Паредес, С. Х., Юрстон, С., Геринг, Дж., Малфатти, С. и др. (2012). Определение основного микробиома корня Arabidopsis thaliana . Природа 488, 86–90. DOI: 10.1038 / nature11237

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Луо, С. Л., Чен, Л., Чен, Дж. Л., Сяо, X., Сюй, Т. Ю., Ван, Ю. и др. (2011). Анализ и характеристика устойчивых к тяжелым металлам бактериальных эндофитов культурных растений, выделенных из Cd-гипераккумулятора Solanum nigrum L.и их потенциальное использование для фиторемедиации. Chemosphere 85, 1130–1138. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2011.07.053

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ма, Ю., Раджкумар, М., Фрейтас, Х. (2009b). Выделение и характеристика Ni, мобилизующего PGPB из серпентиновых почв, и их потенциал в стимулировании роста растений и накопления Ni Brassica spp. Chemosphere 75, 719–725. DOI: 10.1016 / j.атмосфера.2009.01.056

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марк, Г. Л., Доу, Дж. М., Кили, П. Д., Хиггингс, Х., Хейнс, Дж., Бейс, К. и др. (2005). Транскриптомное профилирование бактериальных ответов на корневые экссудаты позволяет идентифицировать гены, участвующие во взаимодействиях микробов и растений. Proc. Natl. Акад. Sci. США . 102, 17454–17459. DOI: 10.1073 / pnas.0506407102

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мастретта, К., Барак, Т., Вангронсвельд, Дж., Ньюман, Л., Тагави, С., и ван дер Лели, Д. (2006). Эндофитные бактерии и их потенциальное применение для улучшения фиторемедиации загрязненной окружающей среды. Biotechnol. Genet. Англ. Ред. . 23, 175–207. DOI: 10.1080 / 02648725.2006.10648084

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Maynaud, G., Brunel, B., Mornico, D., Durot, M., Severac, D., Dubois, E., et al. (2013). Полногеномные транскрипционные ответы двух металлоустойчивых симбиотических изолятов Mesorhizobium на воздействие цинка и кадмия. BMC Genomics 14: 292. DOI: 10.1186 / 1471-2164-14-292

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Моради, А. Б., Конеса, Х. М., Робинсон, Б. Х., Леманн, Э., Кестнер, А., и Шулин, Р. (2009). Реакции корней на неоднородность почвенного никеля у гипераккумуляторов и неаккумуляторов. Environ. Поллют . 157, 2189–2196. DOI: 10.1016 / j.envpol.2009.04.015

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пайффер, Дж., Spor, A., Koren, O., Jin, Z., Tringe, S.G., Dangl, J.L. и др. (2013). Разнообразие и наследуемость микробиома ризосферы кукурузы в полевых условиях. Proc. Natl. Акад. Sci. США . 110, 6548–6553 DOI: 10.1073 / pnas.1302837110

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Pernthaler, A., Pernthaler, J., and Amann, R. (2002). Флуоресценция in situ гибридизация и каталитическое осаждение репортера для идентификации морских бактерий. Заявл. Environ. Микробиол . 68, 3094–3101. DOI: 10.1128 / AEM.68.6.3094-3101.2002

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рамос, Х. Дж. О., Ронкато-Маккари, Л. Д. Б., Соуза, Э. М., Соарес-Рамос, Дж. Р. Л., Хангрия, М., и Педроса, Ф. О. (2002). Мониторинг взаимодействий Azospirillum -пшеница с использованием генов gfp и gusA, конститутивно экспрессируемых из нового вектора широкого диапазона хозяев. Дж. Биотехнология . 97, 243–252.DOI: 10.1016 / S0168-1656 (02) 00108-6

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Растоги Г., Сани Р. К. (2011). «Глава вторая молекулярные методы для оценки структуры, функции и динамики микробного сообщества в окружающей среде» в Microbes and Microbial Technology: Agricultural and Environmental Applications , eds I. Ahmad, F. Ahmad, and J. Pichtel (New York, NY: Springer Science + Business Media LLC), 29–57.

Google Scholar

Ротбаллер, М., Шмид, М., Фекете, А., и Хартманн, А. (2005). Сравнительный анализ in situ промоторных слияний ipdC-gfpmut3 штаммов Azospirillum brasilense Sp7 и Sp245. Environ. Микробиол . 7, 1839–1846. DOI: 10.1111 / j.1462-2920.2005.00848.x

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Солт, Д. Э., Блейлок, М., Кумар, Н. П. Б. А., Душенков, В., Энсли, Б. Д., Илан Чет, И. и др. (1995). Фиторемедиация: новая стратегия удаления токсичных металлов из окружающей среды с помощью растений. Nat. Биотехнология . 13, 468–474.

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | Google Scholar

Sanguin, H., Remenant, B., Dechesne, A., Thioulouse, J., Vogel, T. M., Nesme, X., et al. (2006). Возможности таксономического микрочипа на основе 16рРНК для анализа ризосферных эффектов кукурузы на Agrobacterium spp. и бактериальные сообщества. Заявл. Environ. Микробиол . 72, 4302–4312. DOI: 10.1128 / AEM.02686-05

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шрайтер, С., Ding, G.C., Heuer, H., Neumann, G., Sandmann, M., Grosch, R., et al. (2014). Влияние типа почвы на микробиом в ризосфере салата, выращиваемого в полевых условиях. Фронт. Микробиол . 8: 144. DOI: 10.3389 / fmicb.2014.00144

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Sessitsch, A., Kuffner, M., Kidd, P., Vangronsveld, J., Wenzel, W. W., Fallman, K., et al. (2013). Роль ассоциированных с растениями бактерий в мобилизации и фитоэкстракции микроэлементов в загрязненных почвах. Soil Biol. Биохим . 60, 182–194. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2013.01.012

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шэн, X. Ф., Ся, Дж. Дж., Цзян, С. Ю., Хэ, Л. Ю., и Цянь, М. (2008). Характеристика устойчивых к тяжелым металлам эндофитных бактерий из корней рапса ( Brassica napus ) и их потенциала в стимулировании роста и накоплении свинца рапса. Environ. Поллют . 156, 1164–1170. DOI: 10.1016 / j.envpol.2008.04.007

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Соренсен, Дж., Николиасен, М. Х., Рон, Э. и Симонет, П. (2009). Молекулярные инструменты в микробиологии ризосферы — от анализа отдельных клеток до анализа всего сообщества. Почва растений 321, 483–512 doi: 10.1007 / s11104-009-9946-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sun, L. N., Zhang, Y. F., He, L. Y., Chen, Z. J., Wang, Q. Y., Qian, M., et al. (2010).Генетическое разнообразие и характеристика устойчивых к тяжелым металлам эндофитных бактерий из двух видов растений, устойчивых к меди, на пустырях медных рудников. Биоресурсы. Технол . 101, 501–509. DOI: 10.1016 / j.biortech.2009.08.011

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Визиоли, Г., Д’Эджидио, С., Вамерали, Т., Маттароцци, М., и Санангелантони, А. М. (2014). Культивируемые эндофитные бактерии усиливают транслокацию Ni в гипераккумуляторе Noccaea caerulescens . Chemosphere 117, 538–544. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2014.09.014

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уотрус, Дж., Роуч, П., Александров, Т., Хит, Б. С., Янг, Дж. Й., Керстен, Р. Д. и др. (2012). Масс-спектральная молекулярная сеть живых микробных колоний. Proc. Natl. Акад. Sci. США . 109, 1743–1752. DOI: 10.1073 / pnas.1203689109

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сюн, Дж., Хе, З., Лю, Д., Махмуд, К., и Ян, X. (2008). Роль бактерий в удалении тяжелых металлов и росте Sedum alfredii Hance в водной среде. Chemosphere 70, 489–494. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2007.06.028

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zachow, C., Müller, H., Tilcher, R., and Berg, G. (2014). Различия между микробиомом ризосферы Beta vulgaris ssp. maritima — предок всех культур свеклы и современной сахарной свеклы. Фронт. Микробиол . 5: 415. DOI: 10.3389 / fmicb.2014.00415

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан В. Х., Хуанг З., Хе Л. Ю. и Шэн Х. Ф. (2012). Оценка бактериальных сообществ и характеристика устойчивых к свинцу бактерий в ризосферных почвах металлоустойчивых Chenopodium ambrosioides г, собранных на хвостах свинцово-цинковых рудников. Chemosphere 87, 1171–1178. DOI: 10.1016 / j. атмосфера.2012.02.036

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, X., Ли, Л., Чжу, З., Ян, X., Ван, Ю., и Ань, К. (2013). Колонизация и модуляция роста хозяина и поглощения металлов эндофитными бактериями Sedum alfredii . Внутр. J. Phytoremediation 15, 51–64. DOI: 10.1080 / 15226514.2012.670315

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжу, Л. Дж., Гуань, Д.X., Луо, Дж., Ратинасабапати, Б., и Ма, Л.К. (2014). Характеристика устойчивых к мышьяку эндофитных бактерий из гипераккумуляторов Pteris vittata и Pteris multifida . Chemosphere 113, 9–16. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2014.03.081

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Толерантность, накопление, локализация и видообразование селена в гипераккумуляторе кардамина и в негипераккумуляторе

Основные моменты

•

Гипераккумулятор C.violifolia оценивалась по сравнению с неаккумулятором.

•

Se физиология и биохимия C. violifolia отличаются от известных гипераккумуляторов.

•

Ни один из видов Cardamine не показал доказательств стимуляции роста селеном.

•

Фосфат не ингибировал поглощение селенита ни у одного вида кардамина.

•

Данные μXANES и LC-ICP-MS подтверждают накопление Se без селеноцистина.

Abstract

Cardamine violifolia (семейство Brassicaceae ) — первый обнаруженный гипераккумулятор селена из рода Cardamine с уникальными свойствами с точки зрения накопления селена, то есть высоким содержанием селенолантионина. В нашем исследовании был проведен полностью комплексный эксперимент со сравнением негипераккумулятора Cardamine видов, Cardamine pratensis , охватывающих характеристики роста, флуоресценцию хлорофилла, пространственные модели распределения селена / серы с помощью элементного анализа (X- на основе синхротрона). Лучевая флуоресценция и ICP-OES) и данные по составу, полученные с помощью анализа структуры ближнего края микрорентгеновского поглощения селена по K-краю (μXANES) и сильного катионного обмена (SCX) -ICP-MS.Результаты выявили заметные различия по сравнению с другими гипераккумуляторами селена, поскольку ни один из видов Cardamine не показал доказательств стимуляции роста селеном. Кроме того, поглощение селенита не ингибировалось фосфатом ни для одного из видов Cardamine . Сульфат ингибировал поглощение селената, но два вида Cardamine не показали никаких различий в этом отношении. Однако полученные с помощью μXRF карты видообразования и характеристики поглощения селена / серы дали результаты, аналогичные результатам других ранее описанных гипераккумуляторных и негипераккумуляторных видов Brassicaceae .μXANES показал органический селен «C-Se-C» в проростках обоих видов, а также в зрелых растениях C. violifolia . Напротив, зрелый C. pratensis , снабженный селенатом, содержал примерно половину «C-Se-C» и половину селената. Данные SCX-ICP-MS показали отсутствие селеноцистина в любом из экстрактов растений Cardamine . Таким образом, C. violifolia демонстрирует явные связанные с селеном физиологические и биохимические различия по сравнению с C. pratensis и другими гипераккумуляторами селена.

Сокращения

GAE

эквивалент галловой кислоты

HPLC

высокоэффективная жидкостная хроматография

ICP-OES

оптическая эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой

LC-ICP-MS

жидкостная хроматография масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой

Количественное определение DI

предел HRMS

с матричной лазерной десорбцией, ионизация, масс-спектрометрия высокого разрешения

NPQt

нефотохимическое тушение

Phi2

квантовый выход фотосистемы II (фотохимическое тушение)

PTFE

политетрафторэтилен

SCX

000 сильный катионообмен

000 SEM

переносчики сульфатов

TEAC

Тролокс-эквивалентная антиоксидантная способность

µXRF

Микрофокусированная рентгеновская флуоресценция

µXANES

Структура поглощения рентгеновских лучей вблизи края

Ключевые слова

Кардамин

Гипераккумуляция

Селен

Селен

олантионин

Рентгеновский микрозондовый анализ

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

© 2019 Автор (ы).Опубликовано Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Постоянно повышенная салициловая кислота сигнализирует о опосредованной глутатионом толерантности к никелю в гипераккумуляторах никеля Thlaspi

© Американское общество биологов растений, 2005 г.,

Достигнут прогресс в понимании биохимических и молекулярных основ гипераккумуляции никеля (Ni) / цинка (Zn) в Thlaspi; однако молекулярные пути передачи сигналов, которые контролируют эти механизмы, не изучены.Мы наблюдали, что повышенные концентрации салициловой кислоты (SA), молекулы, которая, как известно, участвует в передаче сигналов, вызванных защитными реакциями патогенов у растений, является сильным предиктором гипераккумуляции Ni у шести различных исследованных видов Thlaspi, включая гипераккумуляторы Thlaspi goingense , Thlaspi rosulare , Thlaspi oxyceras и Thlaspi caerulescens и неаккумуляторы Thlaspi arvense и Thlaspi perfoliatum .Кроме того, метаболиты СК фенилаланин, коричная кислота, салицилоил-глюкоза и катехол также повышены в гипераккумуляторе T. goingense по сравнению с неаккумуляторами Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana ) и T. arvense . Повышение уровней свободной СК у арабидопсиса, как генетически, так и за счет экзогенного питания, увеличивает удельную активность серинацетилтрансферазы, что приводит к повышению уровня глутатиона и устойчивости к никелю. Такая SA-опосредованная устойчивость к никелю у Arabidopsis фенокопирует основанную на глутатионе устойчивость к никелю, ранее наблюдаемую у Thlaspi, что свидетельствует о биохимической связи между СК и толерантностью к никелю у этого рода.Интересно, что гипераккумулятор T. goingense также демонстрирует повышенную чувствительность к возбудителю мучнистой росы ( Erysiphe cruciferarum ) и не может индуцировать биосинтез SA после заражения. Гипераккумуляция никеля обращает вспять эту гиперчувствительность к патогенам, предполагая, что взаимодействие между устойчивостью к патогенам и толерантностью к никелю и гипераккумуляцией, возможно, сыграло решающую роль в эволюции гипераккумуляции металлов у представителей рода Thlaspi.

Во всем мире в настоящее время известно более 400 видов растений, которые гипераккумулируют различные следы металлов (Cd, Co, Cu, Mn, Ni и Zn), неметаллы (Se; обзор см. Reeves and Baker, 2000) и металлоиды (As ; Ма и др., 2001) в побегах при произрастании в естественных местообитаниях. Многие из них являются членами семейства Brassicaceae, в том числе многочисленные виды Thlaspi, которые гипераккумулируют никель (Ni) и цинк (Zn) до 3% (30,000 мк г г ^-1) от сухой массы их побегов. Необычайная способность этих растений к гипераккумуляции Ni / Zn делает их идеальным источником генетического материала для развития культур, обогащенных минеральными питательными веществами, и растений, пригодных для фиторемедиации загрязненных металлами почв и вод (Guerinot and Salt, 2001).Чтобы разработать практическую генетическую модельную систему для анализа механистической основы гипераккумуляции металлов, мы изучали многочисленные двухгодичные гипераккумуляторы Ni и Zn из Brassicaceae, в том числе многих представителей рода Thlaspi, собранные как на серпентиновых, так и на рудничных участках в Австрии, Франции, Греции , Турция и США (Peer et al., 2003). Чтобы дополнить эти обширные исследования, мы также сосредоточили внимание на Thlaspi goingense Hálácsy (Brassicaceae), виде гипераккумуляторов, обнаруженных на естественно обогащенных никелем серпентиновых почвах в Редшлаге, Австрия, где он накапливается до 1.2% от сухой массы побегов в виде Ni (Reeves, Brooks, 1983; Krämer et al., 1997; Wenzel and Jockwer, 1999).

Гипераккумуляция никеля в T. goingense в первую очередь определяется его высокой степенью устойчивости к никелю (Krämer et al., 1997; Salt et al., 1999), достигаемой за счет эффективной системы перекачки и хранения Ni в центральной вакуоли. клеток побега (Krämer et al., 2000; Küpper et al., 2001). Мы наблюдали, что член семейства посредников диффузии катионов, TgMTP1 , постоянно высоко экспрессируется в T.goingense и может играть роль в вакуолярной секвестрации металла в гипераккумуляторе (Persans et al., 2001). Аналогичная конститутивно повышенная экспрессия наблюдалась также для гомологов TgMTP1 ZTP1 и AhMTP1 в гипераккумуляторах цинка Thlaspi caerulescens и Arabidopsis halleri (Assunção et al., 2001; Beam et al., 2004). Кроме того, при скрещивании гипераккумулятора цинка A. halleri и неаккумулирующегося родственника Arabidopsis lyrata , сверхэкспрессия AhMTP1 сочеталась с толерантностью к цинку (Dräger et al., 2004). Интересно, что недавние данные нашей лаборатории подтверждают, что TgMTP1 также может действовать на плазматическую мембрану как насос оттока металла (Kim et al., 2004). Из наших исследований клеточного распределения Ni (Krämer et al., 2000) ясно, что значительное количество клеточного Ni также накапливается за пределами вакуоли, указывая на необходимость в механизме толерантности на основе цитоплазмы. Недавняя идентификация Ni ²⁺ в комплексе с высокоаффинным хелатным металлом никотианамином в гипераккумуляторе Ni / Zn T.caerulescens (Vacchina et al., 2003) предполагает, что никотианамин может играть важную роль в детоксикации экстравакуолярного Ni в гипераккумулирующих растениях. Конститутивное перепроизводство никотианамина и фермента, ответственного за его биосинтез, никотианаминсинтазы, у T. caerulescens и родственного гипераккумулятора A. halleri (Vacchina et al., 2003; Becher et al., 2004; Weber et al., 2004) решительно поддерживает такой вывод и предполагает, что избыточная продукция никотианамина является общим механизмом, лежащим в основе гипераккумуляции Ni / Zn в семействе Brassicaceae.Недавно мы наблюдали, что концентрации глутатиона (GSH) в гипераккумуляторах Thlaspi также постоянно повышены, что приводит к повышенной толерантности к окислительному стрессу, индуцированному Ni (Freeman et al., 2004). Дальнейшие исследования определили, что повышенный уровень GSH в гипераккумуляторах обусловлен конститутивно повышенной активностью Ser acetyltransferase (SAT; Freeman et al., 2004). Такой повышенный уровень GSH обеспечивает один механизм, с помощью которого гипераккумулятор способен противостоять окислительному повреждению, вызванному несеквестрированным Ni ²⁺.

Достигнут прогресс в понимании биохимических и молекулярных основ толерантности к Ni / Zn у Thlaspi и других гипераккумуляторов. Однако молекулярные сигнальные пути, которые контролируют эти механизмы, не изучены. Салициловая кислота (СК) является мощной сигнальной молекулой в растениях и, как хорошо известно, участвует в возникновении специфических ответов на биотические стрессы (для обзора см. Dempsey et al., 1999; Shah, 2003). Кроме того, известно, что СК участвует в передаче сигналов абиотического стресса, включая ответы растений на тяжелые металлы.Предварительная обработка СК уменьшает вызванное свинцом и ртутью повреждение мембран у проростков риса ( Oryza sativa ; Mishra and Choudhuri, 1999) и токсичность кадмия для ячменя ( Hordeum vulgare ) и кукурузы ( Zea mays ) (Pál et al. , 2002; Metwally et al., 2003). Защита от окислительного повреждения, вызванного паракватом (Ананьева и др., 2004), теплом (Larkindale, Knight, 2002), холодом (Janda и др., 1999), NaCl (Тари и др., 2002) и дефицитом воды (Безрукова et al., 2001) также была достигнута предварительной обработкой SA.Интересно, что СК накапливается в растениях в ответ на различные окислительные стрессы, включая перекись водорода (León et al., 1995), озон (Sharma et al., 1996) и тепло (Dat et al., 1998), и это коррелирует с накоплением антиоксиданта GSH и глутатионредуктазы (GR), фермента, ответственного за поддержание GSH в его восстановленной форме (Dat et al., 1998; Srivastava and Dwivedi, 1998; Knörzer et al., 1999). Было высказано предположение, что SA непосредственно участвует в передаче сигналов об этих антиоксидантных ответах (Larkindale and Knight, 2002), хотя механизмы передачи сигналов остаются неясными.

Однако было идентифицировано большое количество компонентов SA-опосредованного ответа патогенов (PR) у растений (для обзора см. Dong, 2004; Pieterse and Van Loon, 2004). SA, как известно, активирует PR через NPR1 (NONEXPRESSOR OF PR GENES1), растворимый белок, локализованный как в цитоплазме, так и в ядре (Cao et al., 1997; Ryals et al., 1997; Despres et al., 2000). Ядерная локализация NPR1 необходима для индукции генов PR, необходимых для устойчивости к патогенам (Kinkema et al., 2000).Перемещение NPR1 в ядро обусловлено превращением олигомеров NPR1 в мономеры, их взаимное превращение регулируется восстановлением дисульфидов внутри олигомера NPR1 (Mou et al., 2003). В ядре NPR1 взаимодействует с некоторыми факторами транскрипции Leu zipper, включая TGA1, чтобы регулировать SA-зависимую экспрессию генов. Взаимодействие между NPR1 и TGA1 также регулируется восстановлением критического дисульфида в TGA1 (Despres et al., 2003). В настоящее время неясно, как SA регулирует редукцию NPR1 и TGA1 (Dong, 2004).Растения, содержащие мутантный аллель NPR1 , способны индуцировать биосинтез SA в ответ на патоген. Однако растения npr1 и гиперчувствительны к патогенам, поскольку SA не может сигнализировать об экспрессии генов, необходимой для нормального PR. NPR1-независимая передача сигналов SA, как известно, происходит во время ответов растений на различные вирусные патогены (Kachroo et al., 2000; Takahashi et al., 2002), хотя путь передачи сигналов еще предстоит определить.

Здесь мы представляем доказательства того, что GSH-опосредованный механизм толерантности к никелю ранее наблюдался у гипераккумуляторов Thlaspi (Freeman et al., 2004), о чем свидетельствуют постоянно повышенные уровни СК, наблюдаемые в этих Ni / Zn гипераккумуляторах. У четырех протестированных видов гипераккумуляторов Thlaspi концентрации СК постоянно повышены по сравнению с неаккумуляторами, и это связано с повышенной активностью SAT и биосинтезом GSH, ранее наблюдавшимися у этих видов (Freeman et al., 2004). Мы наблюдаем, что как биохимические, так и генетические манипуляции, которые увеличивают SA у Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana ), имитируют GSH-связанные фенотипы гипераккумулирующих Thlaspi, и эти биохимические изменения в неаккумуляторе связаны с повышенной GSH-опосредованной резистентностью к Ni.Такие наблюдения предполагают, что SA может быть одним из регуляторов, участвующих в координации определенных ключевых биохимических различий между гипераккумуляторами Ni / Zn и неаккумулятором Thlaspi. Более того, наше наблюдение, что SA опосредует накопление GSH путем активации SAT, независимым от NPR1 образом, обеспечивает новый механизм для SA управления окислительно-восстановительным обменом NPR1 и TGA1, который имеет решающее значение для передачи сигналов SA PR (Despres et al. ., 2003; Mou et al., 2003).

РЕЗУЛЬТАТЫ

SA и ее метаболиты в гипераккумуляторных и неаккумуляторных установках

SA, молекула, которая, как известно, участвует в передаче сигналов окислительного стресса, постоянно накапливается в ткани побегов гипераккумулятора T.goingense по сравнению с родственными неаккумуляторами Thlaspi arvense и Arabidopsis (таблица I) до уровней, сопоставимых с уровнями, наблюдаемыми в аккумуляторах SA ива и грушанка (Раскин и др., 1990). Сходные повышенные уровни SA также наблюдались в ткани побегов T. goingense , собранной в поле в Редшлаге, Австрия (данные не показаны). Кроме того, СК не наблюдается в корнях или ксилемном экссудате, и воздействие Ni не оказывает значительного влияния на его концентрацию (данные не показаны).Важно отметить, что метаболиты SA Phe, коричная кислота, салицилоил-Glc и катехол также постоянно повышены в ткани побегов гипераккумулятора T. goingense по сравнению с неаккумуляторами (Таблица I). Дальнейшее сравнение уровней СК побегов в гипераккумуляторе Ni Thlaspi oxyceras и гипераккумуляторах Ni / Zn Thlaspi rosulare , T. caerulescens (Puy de Wolf) и T. caerulescens (Pall Félresix de Pallresix) безаккумуляторы T.arvense и Thlaspi perfoliatum обнаруживает, что уровни свободной SA постоянно в 7–50 раз выше во всех исследованных гипераккумуляторах (таблица II). Такие данные подтверждают вывод, что, по крайней мере, среди гипераккумуляторов Thlaspi повышенная СА связана с гипераккумуляцией Ni. Интересно, что постоянно повышенная СК у T. goingense также связана с повышенной восприимчивостью к мучнистой росе ( Erysiphe cruciferarum Opiz ex L.Junell) по сравнению с восприимчивым экотипом Arabidopsis Columbia (Col-0) (Adam et al., 1999; рис. 1A). T. goingense , растущий бок о бок с Arabidopsis, постоянно демонстрирует тяжелые инфекции, вызванные E. cruciferarum , с обширным развитием грибковых конидий, вызывающих порошкообразный вид на поверхности листьев (рис. 1, B – D). Эта повышенная восприимчивость к E. cruciferarum подавляется Ni (рис. 1A), как ранее наблюдалось при инфицировании гипераккумулятора Ni Streptanthus polygaloides (Brassicaceae) Erysiphe polygonii (Boyd et al., 1994). Более того, уровни SA в T. goingense не подвержены значительному влиянию патогенной инфекции (фиг. 1A). В настоящее время в нашей лаборатории проводятся исследования, чтобы определить, не имеет ли T. goingense биохимический и молекулярный ответ на E. cruciferarum .

Таблица I.

Количественное определение СК и метаболитов в гипераккумуляторных и неаккумуляторных растениях

СК, салицилоил-Glc и катахол представлены как мк моль г ^-1 сырой массы; Phe и циннамат в виде нмоль г ^-1 сырой массы.Данные представляют собой среднее значение ( n = 6 отдельных растений) ± стандартное отклонение.

Таблица II.

Концентрации SA, Ni и Zn у различных видов Thlaspi

Столбец 1, Концентрации металлов из ткани побегов, собранных с растений, выращенных в камере для выращивания в почве, с добавлением 100 мкг г ^-1 сухого веса Ni или Zn (Peer et al., 2003). Колонка 2: концентрации металлов, определенные в образцах побегов, собранных с растений, произрастающих в естественной среде обитания; данные для т.caerulescens от Reeves et al. (2001).

Рисунок 1.

Реакция гипераккумулятора и неаккумулятора на мучнистую росу. A. Как Arabidopsis, так и T. goingense совместно культивировали в течение 35 дней и оставляли для естественного заражения мучнистой росой. В течение периода роста растения поливали два раза в неделю одной десятой Хогланда, за исключением одной группы из растений T. goingense , которые получали одну десятую Хогланда, содержащую 200 μ m Ni (NO ₃) ₂.Ткань побегов собирали со всех растений и анализировали на SA. Данные представляют собой среднее значение мкг моль г ^-1 свежего веса SA ( n = 8) ± стандартное отклонение. Заражено листьев T. goingense. листьев исследовали на предмет выявления мучнистой росы. B, 1 ×; C, 6,3 ×; и D, 100-кратное увеличение.

Роль SA в толерантности к никелю

Чтобы установить роль SA в гипераккумуляции Ni / Zn, мы провели эксперименты на родственном неаккумуляторе Arabidopsis.Предварительная обработка Arabidopsis СК в течение 14 дней до воздействия Ni в течение 8 дней вызывает 2,2-кратное снижение Ni-индуцированного перекисного окисления липидов в ткани побегов, измеряемого по присутствию реактивных видов тиобарбитуровой кислоты (TBARS; рис. 2). Обработка СК, которая вызвала значительное увеличение накопления СК в побегах (рис. 3), также вызвала линейное увеличение активности САТ у арабидопсиса (рис. 3А), наряду с увеличением его продукта O -ацетил-1 -Ser (OAS) и последующий метаболит GSH (рис.3, Б и В). Фермент, ответственный за поддержание уменьшенного пула GSH, GR также активируется после воздействия СК (рис. 3D). Более того, эти метаболические изменения также наблюдаются у сигнального мутанта npr1-1 SA (фиг. 3), указывая на то, что активность SAT регулируется SA независимым от NPR1 образом. Ранее авторы показали, что увеличение GSH, вызванное сверхэкспрессией SAT, снижает уровень как индуцируемых Ni активных форм кислорода (ROS), так и перекисного окисления липидов у Arabidopsis (Freeman et al., 2004), установив связь между повышенным уровнем GSH и снижением никель-индуцированных АФК. Качественное измерение различных мРНК SAT с помощью обратной транскрипции (RT) -PCR показывает, что воздействие SA не вызывает изменений в стационарной мРНК SAT (рис. 4A), а иммуноблоттинг с использованием антисыворотки, которая перекрестно реагирует со всеми тремя изоформами SAT, не показывает. основные изменения в накоплении SAT (фиг. 4B) либо у дикого типа, либо у npr1-1 . Основываясь на этих доказательствах, SA, по-видимому, регулирует активность SAT посттрансляционно посредством NPR1-независимого пути.Такое регулирование согласуется с наблюдением, что предварительная обработка SA вызывает повышенное накопление GSH и защиту от токсичности Ni, поскольку известно, что GSH защищает от индуцированного Ni перекисного окисления липидов у гипераккумуляторов Arabidopsis и Thlaspi (Freeman et al., 2004).

Рисунок 2.

Защита SA от перекисного окисления липидов, индуцированного Ni, у Arabidopsis. Arabidopsis (Col) выращивали на затвердевших половинных чашках Murashige и Skoog + B5 в течение 7 дней, затем переносили в среду, содержащую 0 или 50 мкМ m SA, на 14 дней перед переносом на среду без SA, но содержащую 100 мкМ мкм. Ni (НЕТ ₃) ₂.Еще через 8 дней ткань побегов собирали и анализировали на TBARS. Данные представляют собой среднее значение ( n = 9) ± стандартное отклонение. Различные строчные буквы представляют значительную разницу между средними (тест Стьюдента t P > 0,01).

Рисунок 3.

Влияние лечения СК на метаболизм GSH. Arabidopsis проращивали и выращивали на отвержденной половинной витаминной среде Murashige и Skoog + B5, содержащей 0, 50 или 100 мкМ m SA. Через 14 дней ткань побегов собирали и анализировали на активность SA и SAT (A), OAS (B), общую активность GSH (C) и GR (D) как у Arabidopsis дикого типа (Ws; кружки), так и у npr1. -1 (треугольники).Контрольные уровни активности SAT, OAS, общего GSH и GR у Arabidopsis составляли 0,05 нмоль OAS мин ^-1 мг ^-1 общего белка, 0,015 нмоль г ^-1 свежего веса, 260,9 нмоль г ^-1 свежего массы и 11,7 нмоль GSH мг ^-1 общего белка мин ^-1, соответственно, и 0,16 нмоль OAS мин ^-1 мг ^-1 общего белка, 0,013 нмоль г ^-1 сырой массы и 271,4 нмоль г ^-1 сырой массы соответственно в нпр1-1 .Данные для контрольных значений представляют в среднем от трех до шести независимых повторных анализов. Активность GR и соответствующие уровни SA были измерены на эквивалентных повторных образцах, и данные представляют собой среднее значение ( n = 3) ± стандартное отклонение.

Рисунок 4.

Транскрипционная и трансляционная регуляция SAT с помощью SA и Ni ²⁺ у Arabidopsis. Как Arabidopsis дикого типа, так и npr1-1 выращивали на отвержденной половинной витаминной среде Murashige и Skoog + B5 в течение 14 дней перед переносом на среду, содержащую различные концентрации SA или Ni ²⁺.Еще через 14 дней ткань побегов собирали и анализировали с помощью ОТ-ПЦР на установившиеся уровни мРНК SAT (A) и с помощью иммуноблоттинга на белок SAT.

Для разработки дополнительных доказательств роли SA в регуляции GSH-опосредованной устойчивости к Ni посредством активации SAT мы наблюдали, что сигнальный мутант npr1-1 SA гипераккумулирует SA при воздействии Ni (Fig. 5A). Это накопление SA в npr1-1 связано с усиленным увеличением активности SAT (рис.5B), OAS и GSH (рис. 5, C и D), аналогично тому, что наблюдается у Arabidopsis дикого типа после воздействия экзогенной SA (рис. 3). Повышенная активность SAT, наблюдаемая в npr1-1 после воздействия Ni, не связана с увеличением мРНК SAT (фиг. 4A) или белка SAT (фиг. 4B), что свидетельствует о посттрансляционном регуляторном механизме, наблюдаемом для SA-индуцированной активности SAT (фиг. 3 и 4). Эти метаболические изменения в npr1-1 также связаны с повышенной резистентностью к никелю (рис.6 и 7А), аналогичный тому, что наблюдается у растений, предварительно обработанных СК (рис. 2). Мутация NPR1 приводит к двукратному увеличению сопротивления Ni, количественно выраженному как увеличение I ₅₀ для подавления роста корней с 75 мкм мкм до 150 мкм мкм Ni (рис. 7B ). Такая устойчивость к никелю в npr1-1 полностью исчезает, когда растения выращивают в присутствии ингибитора биосинтеза GSH бутионинсульфоксимина (Meister, 1988; рис. 7D), что решительно подтверждает роль GSH в повышенной устойчивости к никелю npr1 -1 .Несмотря на то, что это значительное увеличение сопротивления Ni в npr1-1 , оно все же ниже, чем наблюдаемое в гипераккумуляторе Ni T. goingense (рис. 7, A и B). Интересно, что Arabidopsis дикого типа, npr1-1 и T. goingense накапливают равные количества Ni в диапазоне концентраций Ni в среде, при которой растения жизнеспособны (рис. 7C), подтверждая, что устойчивость к Ni скорее чем скорости поглощения Ni — вот что отличает гипераккумулятор T.goingense из неаккумулятора (Krämer et al., 1997), по крайней мере, в культуре in vitro.

Рисунок 5.

Регулирование метаболизма SA и GSH с помощью Ni ²⁺ у Arabidopsis дикого типа и невосприимчивого к SA мутанта npr1-1 . Как Arabidopsis дикого типа, так и npr1-1 выращивали на отвержденной наполовину витаминной среде Murashige и Skoog + B5 в течение 7 дней перед переносом на среду, содержащую 0, 50, 75 или 100 μ m Ni (NO ₃) ₂.Через 14 дней ткань побегов собирали и анализировали на SA (A), активность SAT (B), OAS (C) и общий GSH (D). Столбцы представляют дикий тип (белый) и npr1-1 (черный). Данные представляют собой среднее значение ( n = 10) ± стандартное отклонение.

Рис. 6. Устойчивость к

Ni арабидопсиса дикого типа и мутанта npr1-1 . Как Arabidopsis дикого типа, так и npr1-1 проращивали и выращивали на отвержденной половинной витаминной среде Murashige и Skoog + B5 без (A) и с (B) 100 μ m Ni (NO ₃) ₂ на 30 дн.

Рис. 7. Устойчивость к

Ni и накопление Arabidopsis дикого типа, npr1-1 и T. goingense ( Tg ). A. Растения проращивали и выращивали в течение 30 дней на отвержденной наполовину витаминной среде Murashige и Skoog + B5, содержащей различные концентрации Ni (NO3) ₂. B: длина корней в процентах от длины корня после роста в отсутствие Ni для T. goingense (кружки), Arabidopsis npr1-1 (квадраты) и Arabidopsis дикого типа (треугольники).Данные представляют собой средние значения ( n = 20) ± стандартное отклонение. C, концентрации никеля в ткани побегов T. goingense (кружки), Arabidopsis npr1-1 (квадраты) и Arabidopsis дикого типа (треугольники). Данные представляют собой средние значения ( n = 9) ± стандартное отклонение. D, Arabidopsis дикого типа (белые столбики) и npr1-1 (черные столбцы) проращивали и выращивали на затвердевшей наполовину витаминной среде Murashige и Skoog + B5, содержащей различные комбинации 100 μ m Ni (NO _3).) ₂ и 100 мк м бутионин сульфоксимин.Через 30 дней измеряли длину корней и данные представляли как среднее значение ( n = 30) ± стандартное отклонение. Строчные буквы (a, b и c) представляют собой существенно различающиеся значения при использовании функции смешанной процедуры в SAS ( P <0,01).

ОБСУЖДЕНИЕ

Повышенные концентрации свободной СК являются сильным предиктором гипераккумуляции Ni у шести различных видов гипераккумуляторов Thlaspi и неаккумуляторов (таблицы I и II). Кроме того, в гипераккумуляторе повышается уровень метаболитов Phe и коричной кислоты, входящих в метаболический путь Phe-аммиаклиазы SA, вместе с нижележащими метаболитами салицилоил-Glc и катехолом (Таблица I).Такие нарушения предполагают, что метаболизм SA в гипераккумуляторах Thlaspi постоянно активирован. SA, как известно, участвует в PR растений, включая передачу сигналов как о гиперчувствительном ответе (HR), так и о системной приобретенной устойчивости (см. Обзор Shah, 2003). Более того, СК участвует в ответах растений на тяжелые металлы, включая Pb и Hg в рисе (Mishra and Choudhuri, 1999), и Cd в проростках ячменя и кукурузы (Pál et al., 2002; Metwally et al., 2003). Однако механизм SA-опосредованной устойчивости к металлам не выяснен.Также было показано, что воздействие кадмия вызывает накопление СК (Metwally et al., 2003), а воздействие Al, Cu и Cd вызывает экспрессию связанного с патогенезом белка (PR2) в корнях пшеницы ( Triticum aestivum ) (Cruz -Ortega and Ownby, 1993). Такие наблюдения предполагают, что реакции растений как на токсичность металлов, так и на патогены имеют определенные общие механистические черты, о чем может свидетельствовать образование ROS (Overmyer et al., 2003). Наше наблюдение, что предварительное воздействие SA на Arabidopsis снижает токсичность Ni и увеличивает активность SAT и накопление GSH, подтверждает связь между SA и GSH-опосредованной устойчивостью к Ni.Более того, SA, по-видимому, действует, регулируя активность SAT посттрансляционно, поскольку прямые анализы SAT, измеряемые как продукция OAS после добавления субстратов Ser и ацетил-КоА к обессоленному экстракту, показывают повышенную активность без увеличения мРНК SAT или белка. Такая повышенная SAT-специфическая активность, наблюдаемая in vitro, может быть связана либо с измененным статусом фосфорилирования, либо с изменением стабильности регуляторного комплекса между SAT и OAS (тиол) лиазой, которые, как известно, изменяют активность SAT у растений (Bogdanova and Hell, 1997; Ю и Хармон, 1997).Снижение чувствительности к Cys одной или нескольких изоформ SAT (Inoue et al., 1999), возможно, опосредованное фосфорилированием, также может вносить вклад в повышенную активность SAT in vivo, предполагаемую увеличением OAS после воздействия SA. Ответы на эти интригующие вопросы ждут дальнейшего изучения.

Повышение активности SAT и GSH также наблюдалось в сигнальном мутанте SA npr1-1 , демонстрируя, что эта регуляция SAT и GSH не зависит от пути передачи сигнала NPR1.Передающий сигнал мутант npr1-1 не обладает способностью отрицательно регулировать уровни SA, и SA гипераккумулируется в этом мутанте после заражения патогеном (Delaney et al., 1995) или после воздействия Ni (рис. 5A), демонстрируя, что как патогены, так и Ni активирует накопление SA, возможно, за счет окислительного всплеска. Гипераккумуляция SA в npr1-1 также была связана с повышенной активностью SAT, накоплением GSH и повышенной резистентностью к Ni у этого мутанта. Основываясь на таких доказательствах, мы предполагаем, что постоянно повышенная СК в гипераккумуляторах действует, чтобы посттрансляционно повышать активность САТ, вызывая конститутивно повышенную толерантность к GSH и Ni, как ранее наблюдалось у этих видов гипераккумуляторов (Freeman et al., 2004).

На основании таких наблюдений мы предлагаем следующую модель роли СК в гипераккумуляторах Thlaspi Ni (рис. 8). SA активирует SAT посттрансляционно, вызывая накопление GSH и активацию GR (Knörzer et al., 1996), чтобы поддерживать увеличенный пул восстановленного GSH (Freeman et al., 2004). Увеличенные пулы GSH позволяют Ni-гипераккумулирующим Thlaspi противостоять Ni-индуцированному окислительному стрессу (Freeman et al., 2004). Более того, SA потенциально блокирует активность фитохелатинсинтазы (Pál et al., 2002), ингибируя биосинтез фитохелатина в ответ на Ni и сохраняя GSH, чтобы действовать как антиоксидант. Такое ингибирование согласуется с отсутствием накопления комплексов фитохелатин-Ni в T. goingense (Freeman et al., 2004). Недавнее парадоксальное наблюдение, что сверхэкспрессия активности фитохелатинсинтазы придает чувствительность к Cd у Arabidopsis, поддерживает эту точку зрения о том, что истощение пулов GSH для синтеза фитохелатина может быть вредным для толерантности к металлам (Lee et al., 2003). Принимая во внимание, что SA обычно сигнализирует о ЧСС и системной приобретенной резистентности у неаккумуляторного Arabidopsis (для обзора см. Dempsey et al., 1999), любопытно, как гипераккумуляторы Thlaspi способны поддерживать постоянно высокие уровни SA без инициирования PR. Мы предполагаем, что в гипераккумуляторе повышенные уровни катекола, потенциального продукта распада SA, ингибируют инициирование PR, как было ранее предложено в Arabidopsis (Van Wees and Glazebrook, 2003). Однако также возможно, что мутации в других компонентах каскада передачи сигналов SA могут существовать в гипераккумуляторах Thlaspi.Это еще предстоит определить. Наблюдение за тем, что в отсутствие Ni в питательной среде T. goingense более восприимчив к мучнистой росе и не увеличивает синтез СК и не проявляет каких-либо видимых признаков PR, подтверждает вывод о том, что SA-опосредованные PR в T. goingense подавлены. Подобное повышение чувствительности к мучнистой росе ( Erysiphe orontii ) наблюдается у мутанта Arabidopsis npr1-1 (Reuber et al., 1998), а npr1-1 также подавляет повышенную устойчивость к мучнистой росе ( Erysiphe cichoracearum ) из edr1 (Frye et al., 2001). Обычно NPR1 отрицательно регулирует SA и сигнализирует о SA-зависимой экспрессии генов посредством взаимодействия с факторами транскрипции Leu zipper, включая TGA1. SA-зависимая активация NPR1 и его взаимодействие с TGA1, как недавно было показано, требует снижения критических дисульфидов в обоих белках (Despres et al., 2003; Mou et al., 2003). Наше наблюдение за SA-зависимой активацией SAT и сопутствующим накоплением GSH обеспечивает один из возможных механизмов такого снижения за счет увеличения уровней GSH.В npr1-1 SA-зависимая передача сигналов накопления GSH остается функциональной, обеспечивая повышенную устойчивость к Ni. Кроме того, неспособность npr1-1 воспринимать SA потенциально подавляет его способность инициировать HR в ответ на окислительный всплеск, связанный с воздействием Ni, возможно, дополнительно усиливая устойчивость к Ni npr1-1 . Тот факт, что накопление Ni в T. goingense повышает устойчивость к E. cruciferarum (рис. 1), предполагает, что гипераккумуляция Ni может компенсировать потерю нормальных PR у этих растений.Такая модель имеет важное значение как для механизма толерантности к никелю в гипераккумуляторах Thlaspi, так и для селективного давления, управляющего их эволюцией.

Рисунок 8.

Модель роли СК в ответ на биотический и абиотический никелевый стресс в гипераккумуляторах Thlaspi. ПК, фитохелатины; NPR1, неэкспрессор генов PR; TGA1, фактор транскрипции основного домена / Leu-молнии.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Растительный материал

Семена гипераккумулятора Ni Thlaspi goingense (Hálácsy) были собраны с ультраосновного участка в Редшлаге, Австрия (Krämer et al., 1997). Образцы тканей побегов из популяции Redschlag T. goingense были собраны, быстро заморожены на месте, отправлены в Соединенные Штаты в сухом льду и заморожены при -80 ° C перед экстракцией и анализом уровней СК с помощью ВЭЖХ. Семена неаккумулятора Thlaspi arvense были собраны из известковой почвы в Col de Gleize, Франция (44 ° 37′164 ″ N, 6 ° 03′959 ″ E). Все другие образцы были такими, как описано Peer et al. (2003), за исключением семян Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana ; Ws и Col-0), которые были приобретены у семян Lehle (Round Rock, TX).Arabidopsis и различные виды Thlaspi выращивали в камере для выращивания (24 ° C / 20 ° C, 10 ч / 14 ч свет / темнота, 120 мкм моль м ^-2 с ^-1 фотосинтетический поток фотонов) в искусственной среде. почвенная смесь (Metro mix; Скоттс, Мэрисвилл, Огайо). Arabidopsis выращивали в течение 5 недель, а T. goingense — в течение 6 недель, и сравниваемые растения имели одинаковый размер и количество листьев. Ткань побегов собирали на стадии розетки через 5 ч после начала светового периода и немедленно замораживали в жидком азоте.Растения, размноженные на чашках, выращивали на среде Мурашиге и Скуга половинной концентрации + витамины B5, содержащие 0,8% агар, на светлых стеллажах в помещении с контролируемой окружающей средой (24 ° C / 20 ° C, 14 ч / 10 ч свет / темнота, 120 μ моль м ⁻² с ⁻¹ фотосинтетический поток фотонов).

Количественное определение метаболитов

Жидкий N ₂ замороженная ткань, хранившаяся при -80 ° C, экстрагировалась ледяным метанолом при 4 ° C в течение 24 часов, затем фазовая экстракция в ледяной воде / хлороформе при 4 ° C в течение 12 часов (Rhodes et al. ., 1986) с добавлением внутреннего стандарта норвалина. Экстракты дериватизировали и анализировали на все аминокислоты, включая OAS и Phe, используя аминокислотный анализ AccQ Tag, следуя инструкциям производителя (Waters, Milford, MA). СК, салицилоил-Glc, катехол и коричная кислота определялись количественно с помощью ВЭЖХ при 25 ° C с использованием колонки Nova-Pak C-18 со скоростью потока 1 мл мин ^-1 в течение 22 минут с использованием градиента метанола (растворитель A , вода и 1% формиат; и растворитель B, 100% метанол и 1% формиат) от 10% до 40% B (10 мин), от 40% до 50% B (5 мин), от 50% до 100% B (2 .5 мин), от 100% до 40% B (2,5 мин), от 40% до 10% B (1 мин) и 10% B (1 мин). Фенольные соединения были обнаружены с использованием как флуоресценции ( Ex ₂₅₄ и Em ₃₉₅), так и A ₂₈₀. Анализы выполняли с использованием системы ВЭЖХ Waters Alliance, оснащенной программным обеспечением Millenium, модулем разделения 2695, детектором флуоресценции 2475 и детектором фотодиодной матрицы 2996. Стандартные кривые были построены с использованием стандарта аминокислот H (Pierce Chemical, Rockford, IL; каталожный номер.NCI0180), OAS (Sigma-Aldrich, Сент-Луис; номер по каталогу A-6262), SA (Sigma-Aldrich; номер по каталогу S-6271), коричная кислота (Sigma-Aldrich; номер по каталогу 96340) и катехол (Sigma-Aldrich; каталожный № C9510). Идентичность SA, салицилоил-Glc, катехола и коричной кислоты из растительных образцов была подтверждена с помощью жидкостной хроматографии, масс-спектрометрии / масс-спектрометрии (LC-MS / MS). Экстракты из T. goingense и других гипераккумуляторов Thlaspi фракционировали, как описано выше для фенольных соединений, и собирали 30-секундные фракции.Фракции, соответствующие правильному времени удерживания и правильному УФ-спектру поглощения, были высушены, ресуспендированы в 50% метаноле и идентифицированы с использованием точной массы LC-MS / MS путем идентификации правильного исходного иона с помощью системы Waters, оснащенной MassLynx 4.0. программное обеспечение, модуль разделения AllianceHT, матричный фотодиодный детектор 2996 и микромасс-спектрометр Micromass Q-Tof. Идентичность SA и салицилоил-Glc была дополнительно подтверждена после фрагментации соответствующих исходных ионов.Идентификация OAS была подтверждена с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии после экстракции метанолом / хлороформом / водой, стандартного фракционирования аминокислот (Rhodes et al., 1986) и дериватизации с помощью N -метил- N — ( t — бутилдиметилсилил) трифторацетамид в пиридине. Тиолы были модифицированы монобромбиманом и количественно определены с помощью ВЭЖХ, как описано (Tsakraklides et al., 2002).

Ферментные анализы

Свежезамороженную ткань листьев арабидопсиса немедленно исследовали на активность SAT в экстрактах мелко обессоленных растений Sephadex G-25 после гомогенизации в 100 мм KH ₂ PO ₄ / K ₂ HPO ₄, pH 7.6, количественным определением OAS, образующегося после добавления Ser и ацетил-CoA, с конечной реакционной смесью 100 мкл л, содержащей 1 мм 1-Ser, 0,1 мм ацетил-CoA, 1,25 мм Na ₂ EDTA и 0,1 мм норвалин (внутренний стандарт) в 100 мм KH ₂ PO ₄ / K ₂ HPO ₄, pH 7,6, при 25 ° C (Błaszcyk et al., 2002). Ферментные анализы останавливали во время линейной фазы реакции через 20 мин добавлением ледяной смеси метанол / хлороформ (2: 1, об. / Об.) И хранили в течение ночи при -80 ° C.OAS в водной фазе дериватизировали и количественно определяли с использованием AccQ Tag, следуя инструкциям производителя (Waters). GR анализировали в обессоленных общих экстрактах растений в 100 мМ Na ₂ HPO ₄, 1 мМ EDTA, pH 7,5, с HCl, используя дитионитробензоат (Smith et al., 1988).

Иммуноблот-анализ

SDS-PAGE выполняли, как описано ранее (Laemmli, 1970). Экстракты сырого протеина из Arabidopsis получали путем измельчения образцов ткани побегов в жидком азоте и смешивания замороженного порошкообразного растительного материала в соотношении 2: 1 (мас. / Об.) С буфером для образцов SDS.Смесь кипятили в течение 10 мин и центрифугировали при 16000 г , и супернатант анализировали на общий белок с использованием бицинхониновой кислоты (Pierce Chemical) и равных количеств белка (30 мкг г), загруженных на гель SDS-PAGE. . Для иммуноблоттинга белки переносили из геля SDS-PAGE на поливинилидендифторидную мембрану Immuno-Blot (Bio-Rad, Hercules, CA), используя электрофоретический полусухой блоттинг. Серацетилтрансферазу визуализировали на мембране с использованием поликлональных первичных антител, индуцированных против SAT-m Arabidopsis у кроликов, и вторичного анти-IgG-антитела, вырабатываемого у коз и конъюгированных с щелочной фосфатазой.Блоты проявляли добавлением нитросинего тетразолия / 5-бром-4-хлор-3-индолилфосфата.

Оценка уровней транскрипции SAT на основе ОТ-ПЦР

Для анализа RT-PCR 5 мкг г общей РНК было выделено из ткани побегов Arabidopsis (Col-0) и npr1-1 после обработки SA или Ni и использовано в качестве матриц для RT с использованием Superscript II (Invitrogen, Carlsbad , Калифорния). Arabidopsis SAT-m , SAT-p , SAT-c и β-тубулин амплифицировали из реакции RT с помощью ПЦР (94 ° C 5 мин [94 ° C 30 с, 60 ° C 1 мин, 72 ° C 2 мин] × 30 циклов и 72 ° C 5 мин) с использованием ДНК-полимеразы Taq (Promega, Madison, WI) и соответствующей пары ген-специфичных праймеров ( SAT-m , вперед, 5′- GTCACAAGTCGCCGCCACTTCACA-3 ‘и обратный, 5′-AATTACATAATCCGACCACTCGG-3’; SAT-p , прямой, 5′-TGCATCCACACATGCCGAACCGGT-3 ‘и обратный, 5′-AATTACATAATCCGAC46′-910G45, 5’-AATTACATA, прямой ′ -GCCGGAGAACTCCGACATCAATCT-3 ′ и обратный, 5′-TATGATGTAGTCTGACCATTCCGA-3 ′; и β-тубулин прямой, 5′-CGTGGATCACAGCAATCAAGAGCC-3 ′ и обратный, 5′-CCTACTTGCACTTCCTC-3 ′).

Количественное определение концентраций побочного никеля

После соответствующих периодов роста ткань побегов осторожно собирали для МС-анализа индуктивно связанной плазмы на уровни металлов. Анализ металлов выполняли на высушенной ткани побегов, как описано ранее (Lahner et al., 2003).

Количественная оценка общего перекисного окисления липидов

Перекисные липиды определяли на присутствие TBARS. Ткань побегов собирали и анализировали на TBARS, как описано ранее (Murphy et al., 1999). В период воздействия металлов все растения оставались жизнеспособными и продолжали расти.

Статистические методы

Все статистические анализы были выполнены с использованием программного обеспечения SAS версии 8e (Институт SAS, Кэри, Северная Каролина).

Благодарности

D.E.S. задумал эксперимент с участием J.L.F., J.L.F. в первую очередь отвечал за его выполнение, а Д. и A.H., участвующих в анализе метаболитов, D.К. к ОТ-ПЦР и иммуноблоттингу; D.E.S. и J.L.F. автор статьи. Мы также благодарим Центр ионизации Purdue и Бретта Ланера за индуктивно связанные анализы плазмы, Purdue Discovery Park для ЖХ-МС / МС, Ральфа Николсона и Уве Брауна за работу с патогеном, Уолтера Венцеля за полевой сбор ткани T. goingense , и Томас Сорс за помощь в статистическом анализе.

Сноски

Информацию о статье, дате публикации и цитировании можно найти на сайте www.plantphysiol.org/cgi/doi/10.1104/pp.104.055293.

–1 Эта работа была поддержана Национальным научным фондом США (гранты № 0196310 – IBN и 0129747 – IBN для D.E.S.) и Фондом исследований и технологий Индианы 21 века.

Получено 19 октября 2004 г.

Исправлено 13 декабря 2004 г.

Принято 22 декабря 2004 г.

Опубликовано 25 февраля 2005 г.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

↵
Adam L, Ellwood S, Wilson I, Saenz G, Xiao S, Oliver RP, Turner JG, Somerville S (1999) Сравнение Erysiphe cichoracearum и E.cruciferarum и исследование 360 образцов Arabidopsis thaliana на устойчивость к этим двум возбудителям мучнистой росы. Mol Plant Microbe Interact 12 : 1031–1043

↵
Ананьева Е.А., Христов К.Н., Попова Л.П. (2004) Экзогенная обработка салициловой кислотой приводит к увеличению антиоксидантной способности листьев растений ячменя, подвергшихся воздействию параквата. J Plant Physiol 161 : 319–328

↵
Assunção AGL, Martins PD, De Folter S, Vooijs R, Schat H, Aarts MGM (2001) Повышенная экспрессия генов переносчиков металлов в трех образцах гипераккумулятора металлов Thlaspi caerulescens. Среда растительных клеток 24 : 217–226

↵
Becher M, Talke IN, Krall L, Krämer U (2004) Межвидовое профилирование транскриптов микроматрицы показывает высокую конститутивную экспрессию генов гомеостаза металлов в побегах гипераккумулятора цинка Arabidopsis halleri. Завод J 37 : 251–268

↵
Безрукова М.В., Сахабутдинова Р., Фатхутдинова Р.А., Кылдиарова И., Шакирова Ф (2001) Роль гормональных изменений в защитном действии салициловой кислоты на рост проростков пшеницы в условиях дефицита воды.Агрохимия (Россия) 2 : 51–54

↵
Błaszcyk A, Sirko L, Hawkesford MJ, Sirko A (2002) Биохимический анализ трансгенных линий табака, продуцирующих бактериальную серинацетилтрансферазу. Завод Наука 162 : 589–597

↵
Богданова Н., Hell R (1997) Синтез цистеина в растениях: белок-белковые взаимодействия серинацетилтрансферазы из Arabidopsis thaliana. Завод J 11 : 251–262

↵
Boyd RS, Shaw JJ, Martens SN (1994) Гипераккумуляция никеля защищает Streptanthus polygaloides (Brassicaceae) от патогенов. Am J Bot 81 : 294–300

↵
Cao H, Glazebrook J, Clarke JD, Volko S, Dong X (1997) Ген NPR1 Arabidopsis, который контролирует системную приобретенную устойчивость, кодирует новый белок, содержащий анкириновые повторы.Ячейка 88 : 57–63

↵
Cruz-Ortega R, Ownby JD (1993) Белок, подобный PR (связанным с патогенезом) белкам, вызывается токсичностью металлов в корнях пшеницы. Physiol Plant 89 : 211–219

↵
Dat J, Foyer C, Scott I (1998) Изменения салициловой кислоты и антиоксидантов во время индуцированной термотолерантности у проростков горчицы. Физиология растений 118 : 1455–1461

↵
Delaney TP, Friedrich L, Ryals JA (1995) Мутант передачи сигнала Arabidopsis, дефектный по химически и биологически индуцированной устойчивости к болезням.Proc Natl Acad Sci USA 92 : 6602–6606

↵
Демпси Д.А., Шах Дж., Клессиг Д.Ф. (1999) Салициловая кислота и устойчивость к болезням у растений. Crit Rev Plant Sci 18 : 547–575

↵
Despres C, Chubak C, Rochon A, Clark R, Bethune T, Desveaux D, Fobert PR (2003) Белок устойчивости к заболеванию Arabidopsis NPR1 представляет собой новый кофактор, который обеспечивает окислительно-восстановительную регуляцию активности связывания ДНК с основным доменом / фактор транскрипции лейциновой молнии TGA1.Растительная клетка 15 : 2181–2191

↵
Despres C, DeLong C, Glaze S, Liu E, Fobert PR (2000) Белок NPR1 / NIM1 Arabidopsis усиливает активность связывания ДНК подгруппы факторов транскрипции bZIP семейства TGA. Растительная клетка 12 : 279–290

↵
Dong X (2004) NPR1 с учетом всех обстоятельств. Curr Opin Plant Biol 7 : 547–552

↵
Dräger DB, Desbrosses-Fonrouge AG, Krach C, Chardonnens AN, Meyer RC, Saumitou-Laprade P, Kramer U (2004) Два гена, кодирующие Arabidopsis halleri, MTP1, транспортирующие белки металлов, совместно сегрегируют с устойчивостью к цинку и учетом для высоких уровней транскрипта MTP1.Завод J 39 : 425–439

↵
Freeman JL, Persans MW, Nieman K, Albrecht C, Peer W., Pickering IJ, Salt DE (2004) Повышенный биосинтез глутатиона играет роль в толерантности к никелю в никелевых гипераккумуляторах Thlaspi. Растительная клетка 16 : 2176–2191

↵
Frye CA, Tang D, Innes RW (2001) Отрицательная регуляция защитных ответов у растений консервативной киназой MAPKK.Proc Natl Acad Sci USA 98 : 373–378

↵
Guerinot ML, Salt DE (2001) Обогащенные пищевые продукты и фиторемедиация: две стороны одной медали. Физиология растений 125 : 164–167

↵
Иноуэ К., Ноджи М., Сайто К. (1999) Определение сайтов, необходимых для аллозерного ингибирования серинацетилтрансферазы L-цистеином в растениях. Eur J Biochem 266 : 220–227

↵
Janda T, Szalai G, Tari I, Paldi E (1999) Гидропонная обработка салициловой кислотой снижает последствия переохлаждения кукурузы (Zea mays L.) растения. Planta 208 : 175–180

↵
Kachroo P, Yoshioka K, Shah J, Dooner HK, Klessig DF (2000) Устойчивость к вирусу морщинистости репы у Arabidopsis регулируется двумя генами хозяина и зависит от салициловой кислоты, но не зависит от NPR1, этилена и жасмоната. Растительная клетка 12 : 677–690

↵
Kim D, Gustin JL, Lahner B, Persans MW, Baek D, Yun DJ, Salt DE (2004) Растительный член семейства CDF TgMTP1 из гипераккумулятора Ni / Zn Thlaspi goingense усиливает отток Zn в плазматическая мембрана при экспрессии в Saccharomyces cerevisiae. Завод J 39 : 237–251

↵
Kinkema M, Fan W, Dong X (2000) Ядерная локализация NPR1 необходима для активации экспрессии гена PR. Растительная клетка 12 : 2339–2350

↵
Knörzer OC, Durner J, Boger P (1996) Изменения в антиоксидантной системе суспензионных клеток сои ( Glycine max ), вызванные окислительным стрессом.Physiol Plant 97 : 388–396

↵
Knörzer OC, Lederer B, Durner J, Böger P (1999) Активация антиоксидантной защиты в клетках сои. Physiol Plant 107 : 294–302

↵
Кремер У., Пикеринг И.Д., Принц Р.К., Раскин И., Соль DE (2000) Субклеточная локализация и видообразование никеля в гипераккумуляторных и неаккумуляторных видах Thlaspi. Физиология растений 122 : 1343–1353

↵
Кремер У., Смит Р.Д., Венцель В., Раскин И., Соль DE (1997) Роль переноса никеля и толерантности к гипераккумуляции никеля с помощью Thlaspi goingense Hálácsy.Физиология растений 115 : 1641–1650

↵
Küpper H, Lombi E, Zhao F-J, Wieshammer G, McGrath SP (2001) Клеточная компартментализация никеля в гипераккумуляторе Alyssum lesbiacum , Alyssum bertolonii и идет Thlaspi. J Exp Bot 52 : 2291–2300

↵
Laemmli UK (1970) Расщепление структурных белков во время сборки головки бактериофага Т4.Природа 277 : 680–685

↵
Lahner B, Gong J, Mahmoudian M, Smith EL, Abid KB, Rogers EE, Guerinot ML, Harper JF, Ward JM, McIntyre L и др. (2003) Профилирование питательных веществ и микроэлементов в геномной шкале в Arabidopsis thaliana . Nat Biotechnol 21 : 1215–1221

↵
Larkindale J, Knight M (2002) Защита арабидопсиса от окислительного повреждения, вызванного тепловым стрессом, включает кальций, абсцизовую кислоту, этилен и салициловую кислоту.Физиология растений 128 : 682–695

↵
Lee S, Moon JS, Ko TS, Petros D, Goldsbrough PB, Korban SS (2003) Сверхэкспрессия фитохелатинсинтазы Arabidopsis парадоксальным образом приводит к гиперчувствительности к стрессу кадмия. Физиология растений 131 : 656–663

↵
León J, Lawton M, Raskin I (1995) Перекись водорода стимулирует биосинтез салициловой кислоты в табаке.Физиология растений 108 : 1673–1678

↵
Ma LQ, Komar KM, Tu C, Zhang W, Cai Y, Kennelley ED (2001) Папоротник, который гипераккумулирует мышьяк. Природа 409 : 579

↵
Meister A (1988) Метаболизм глутатиона и его селективная модификация. J Biol Chem 263 : 17205–17208

↵
Metwally A, Finkemeier I, Georgi M, Dietz KJ (2003) Салициловая кислота снижает токсичность кадмия в проростках ячменя.Физиология растений 132 : 272–281

↵
Mishra A, Choudhuri MA (1999) Влияние салициловой кислоты на повреждение мембран риса, вызванное тяжелыми металлами. Биол Завод 42 : 409–415

↵
Mou Z, Fan W, Dong X (2003) Индукторы системной приобретенной устойчивости растений регулируют функцию NPR1 посредством окислительно-восстановительных изменений. Ячейка 113 : 935–944

↵
Murphy AS, Eisinger WR, Shaff JE, Kochian LV, Taiz L (1999) Ранняя индуцированная медью утечка K ⁺ из проростков Arabidopsis опосредована ионными каналами и связана с оттоком цитрата.Физиология растений 121 : 1375–1382

↵
Overmyer K, Brosche M, Kangasjarvi J (2003) Реактивные формы кислорода и гормональный контроль гибели клеток. Trends Plant Sci 8 : 335–342

↵
Pál M, Szalai G, Horvath E, Janda T, Paldi E (2002) Эффект салициловой кислоты во время стресса тяжелыми металлами. Proc 7th Hungarian Cong Plant Phys 46 : 119–120

↵
Peer WA, Mamoudian M, Lahner B, Reeves RD, Murphy AS, Salt DE (2003) Идентификация модельных растений с гипераккумуляцией металлов: анализ зародышевой плазмы 20 образцов Brassicaceae из обширной географической области.Новый Фитол 159 : 421–430

↵
Persans MW, Nieman K, Salt DE (2001) Функциональная активность и роль членов семейства катионо-оттока в гипераккумуляции Ni в Thlaspi goingense. Proc Natl Acad Sci USA 98 : 9995–10000

↵
Pieterse CMJ, Van Loon LCV (2004) NPR1: паук в сети сигнальных путей индуцированной резистентности. Curr Opin Plant Biol 7 : 1–9

↵
Raskin I, Skubatz H, Tang W, Meeuse BJD (1990) Уровни салициловой кислоты в термогенных и нетермогенных растениях.Энн Бот (Лондон) 66 : 369–373

↵
Ривз Р.Д., Бейкер AJM (2000) Металлоаккумулирующие установки. В И. Раскин, Б.Д. Энсли, ред., Фиторемедиация токсичных металлов: Использование растений для очистки окружающей среды. John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 193–229

↵
Ривз Р.Д., Брукс Р.Р. (1983) Европейские виды Thlaspi L. (Cruciferae) как индикаторы никеля и цинка.J Geochem Explor 18 : 275–283

↵
Ривз Р.Д., Шварц С., Морел Дж. Л., Эдмондсон Дж. (2001) Распространение и металлоаккумулирующее поведение Thlaspi caerulescens и связанных с ним металлофитов во Франции. Int J Phytoremediat 3 : 145–172

↵
Reuber TL, Plotnikova JM, Dewdney J, Rogers EE, Wood W, Ausubel FM (1998) Корреляция дефектов индукции защитного гена с восприимчивостью к мучнистой росе у мутантов с повышенной восприимчивостью к болезни Arabidopsis.Завод J 16 : 473–485

↵
Rhodes D, Deal L, Haworth P, Jamieson GC, Reuter CC, Ericson MC (1986) Аминокислотный метаболизм Lemna minor L: ответы на метионин сульфоксимин. Физиология растений 82 : 1057–1062

↵
Ryals J, Weymann K, Lawton K, Friedrich L, Ellis D, Steiner HY, Johnson J, Delaney TP, Jesse T, Vos P, et al. (1997) Белок NIM1 арабидопсиса гомологичен транскрипционному фактору млекопитающих ингибитор I каппа B.Растительная клетка 9 : 425–439

↵
Salt DE, Kato N, Krämer U, Smith RD, Raskin I (1999) Роль корневых экссудатов в гипераккумуляции никеля и толерантности у аккумуляторов и неаккумуляторных видов Thlaspi. In N Terry, GS Bañuelos, ред., Фиторемедиация загрязненной почвы и воды, Глава 10. CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, стр. 191–202

↵
Shah J (2003) Петля салициловой кислоты в защите растений.Curr Opin Plant Biol 6 : 365–371

↵
Sharma Y, Leon J, Raskin I, Davis K (1996) Озон-индуцированные ответы в Arabidopsis thaliana : роль салициловой кислоты в накоплении связанных с защитой транскриптов и индуцированной устойчивости. Proc Natl Acad Sci USA 93 : 5099–5104

↵
Smith IK, Vierheller TL, Thorne CA (1988) Анализ глутатионредуктазы в сырых гомогенатах тканей с использованием 5,5′-дитиобис (2-нитробензойной кислоты).Анал Биохим 175 : 408–413

↵
Srivastava M, Dwivedi U (1998) Салициловая кислота модулирует метаболизм глутатиона в проростках гороха. J Plant Physiol 153 : 409–414

↵
Takahashi H, Miller J, Nozaki Y, Takeda M, Shah J, Hase S, Ikegami M, Ehara Y, Dinesh-Kumar SP (2002) RCY1, ген устойчивости семейства Arabidopsis thaliana RPP8 / HRT, дающий Для устойчивости к вирусу мозаики огурца необходимы салициловая кислота, этилен и новый механизм передачи сигнала.Завод J 32 : 655–667

↵
Tari I, Csiszar J, Szalai G, Horvath F, Pecsvaradi A, Kiss G, Szepesi A, Szabo M, Erdei L (2002) Акклимация растений томатов к стрессу засоления после предварительной обработки салициловой кислотой. Протокол 7-го Венгерского конгресса Plant Phys 46 : 55–56

↵
Tsakraklides G, Martin M, Chalam R, Tarczynski M, Schmidt M, Leustek T (2002) Восстановление сульфата увеличено в трансгенной Arabidopsis thaliana , экспрессирующей 5-аденилилсульфатредуктазу из Pseudomonas aeruginas. Завод J 32 : 879–889

↵
Vacchina V, Mari S, Czernic P, Marquès L, Pianelli K, Schaumlöffel D, Lebrun M, obiński R (2003) Определение никеля в гипераккумулирующей установке с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с индуктивно связанной масс-спектроскопией плазмы и электроспрей MS / MS с помощью клонирования с использованием дрожжевой комплементации. Anal Chem 75 : 2740–2745

↵
Van Wees SCM, Glazebrook J (2003) Потеря устойчивости Arabidopsis NahG к Pseudomonas syringae pv.phaseolicola возникает за счет продуктов распада салициловой кислоты. Завод J 33 : 733–742

↵
Weber M, Harada E, Vess C, Roepenack-Lahaye EV, Clemens S (2004) Сравнительный анализ микроматрицы корней Arabidopsis thaliana и Arabidopsis halleri идентифицирует никотианаминсинтазу, потенциальный переносчик ZIP и другие гены факторы гипераккумуляции. Завод J 37 : 269–281

↵
Венцель В.В., Джоквер Ф. (1999) Накопление тяжелых металлов в растениях, выращиваемых на минерализованных почвах австрийских Альп.Environ Pollut 104 : 145–155

↵
Yoo BC, Harmon AC (1997) Регулирование рекомбинантной серинацетилтрансферазы сои с помощью CDPK. Plant Physiol (Suppl) 114 : 267

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.

Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.

Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.

Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.

Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
Вы должны отключить приложение при входе в систему или уточнить у системного администратора.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

растений, поглощающих загрязнители | Home Guides

Загрязнение представляет серьезную угрозу для качества окружающей среды как на открытом воздухе, так и в помещении. Помимо промышленных и сельскохозяйственных практик, повседневная деятельность домовладельцев усугубляет проблему, поскольку многие краски, растворители, садовая химия и товары для дома содержат и выделяют загрязнители.Ряд обычных комнатных растений, ландшафтных растений и цветущих растений обладают удивительными способностями фильтрации, удаляя токсины из почвы, воды и воздуха.

Поглощающие загрязнители воды и почвы растения

Растения, называемые гипераккумуляторами, поглощают высокие уровни загрязнителей, не будучи отравленными сами. Гипераккумуляторы поглощают токсины из почвы или воды, в том числе тяжелые металлы, радиоактивные загрязнения или нефтепродукты, в процессе, называемом фиторемедиацией. Ткани растений разлагают токсины, а металлы утилизируются путем компостирования или сжигания.Многолетние гипераккумуляторы задерживают токсины и стабилизируют почву. В сентябрьском отчете 2000 г., опубликованном Службой охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США, отмечалось, что однолетние подсолнухи (Helianthus spp.) Использовались для удаления радиоактивных загрязняющих веществ из грунтовых вод после Чернобыля, Украина, ядерной катастрофы, а полевые цветы и луговые травы способствовали очищению — активизировать усилия по разложению нефтяных загрязнений на участках разливов нефти в Кувейте. Гипераккумуляторы включают в себя поглощающую золото индийскую горчицу (Brassica juncea), многолетнее растение U.S. Зоны выносливости растений с 9 по 11 Департамента сельского хозяйства. Зрелые растения высотой 4 фута демонстрируют яркие желтые весенние цветы на солнечных участках.

Комнатные растения, очищающие воздух

Посредством фотосинтеза растения очищают воздух от токсичных газов, попавших в энергоэффективные здания. Ученые НАСА показали в отчете 1989 года, что обычные комнатные растения эффективно поглощают загрязнения в условиях низкой освещенности. Университет Миннесоты сообщает, что ученые НАСА определили, что от 15 до 18 растений в 6-8-дюймовых горшках очищают воздух в доме площадью 1800 квадратных футов.Гипераккумулирующие мирные лилии (Spathiphyllum wallisii) поглощают токсины, включая бензол и формальдегид, своими густыми темно-зелеными комками листвы. Листовые плакучие фиговые деревья (Ficus benjamina) очищают воздух от формальдегида, толуола и ксилола. Колючая драцена с красными краями (Dracaena marginata) эффективно поглощает обычные домашние токсины. Эти растения служат ландшафтными многолетниками в зонах USDA с 10b по 11.

Деревья и кустарники на открытом воздухе

Карликовая финиковая пальма (Phoenix roebelenii), выносливая в зонах USDA 9 и 10, чрезмерно накапливает бензол, кадмий, формальдегид и свинец.Эта привлекательная пальма в горшке достигает от 6 до 10 футов в высоту с короной 8 футов шириной. Ландшафтные деревья и кустарники могут эффективно поглощать загрязняющие вещества. Сосна монтерейская (Pinus radiata) для зон с 7 по 9 USDA может накапливать радиоактивные загрязнители, включая цезий, стронций и уран. Кустарниковая карликовая сосна Mugo (Pinus mugo pumilo) поглощает нефть в зонах с 3 по 8 USDA. 30-футовое и широкое восточное красное дерево (Cercis canadensis) для зон с 4 по 9 USDA поглощает перхлорэтилен и винилхлорид. особенно устойчив к нефти.Эффектная весенняя демонстрация розово-розовых, лавандовых или белых цветов опровергает суровую полезность красной бутоны.

Цветущие растения

Исследование НАСА включало цветковые растения. Герберы-ромашки (Gerbera jamesonii), эффектно цветущие растения для зон с 9 по 11 USDA, оказались гипераккумуляторами формальдегида, бензола, трихлорэтилена и побочных продуктов. Герберы могут похвастаться крупными цветками от пастельно-розового, кремового и кораллового до почти неоновых красных и желтых оттенков.