Наймушина А.М.

НДІ біології Дніпропетровського національного університету

ДОСЛІДЖЕННЯ НАСІННЯ AESCULUS HIPPOCASTANUM L. В УМОВАХ АНТРОПОГЕННОГО НАВАНТАЖЕННЯ

 

Для оцінки рівня забрудненості навколишнього середовища дуже часто використовують деревні рослини. Це дозволяє проводити лонгітюдні спостереження за зміною стану середовища. Однією з найпоширеніших деревних порід у міських зелених насадженнях є Aesculus hippocastanum L. - гіркокаштан звичайний завдяки його високим декоративним якостям. У той же час у ряді досліджень встановлено, що гірко каштан має високу чутливість до полютантів, у порівнянні з іншими деревними рослинами. [1]. Відмічається значне зниження як інтенсивності плодоносіння, так і маси 1000 насінин рослин Aesculus hippocastanum L., що зростають в умовах хронічного впливу на них аерогенних забруднювачів [2].

Метою нашої роботи було дослідження деяких фізіолого-біохімічних характеристик насіння гіркокаштану звичайного, зібраного з територій з різним рівнем техногенного забруднення.

Об’єктом дослідження  було дозріле насіння, відібране з 29 дерев  штучних насаджень Aesculus hippocastanum L. м. Дніпропетровська та області  із зон з різним рівнем забрудненості викидами автотранспорту:

·                    Чиста зона (с. Царичанка Дніпропетровської обл.) - 1

·                    Помірно чиста зона (ботанічний сад ДНУ) – 2

·                    Помірно забруднена зона (пр. Гагаріна) - 3

·                    Зона, забруднена викидами автотранспорту (пр. К. Маркса) - 4

З кожного дерева було дослідженно по 50 насінин. В сумі проанальзовано 1450 насінин. Насіння збиралося у вересні-жовтні 2006 року. Для проведення досліджень використовували такі методи: визначення концентрації білка методом Бредфорд [4], електрофоретичний аналіз запасних білків насіння за [5].

Оскільки маса є важливим критерієм біологічних якостей, дослідження починали з вимірювання ваги і побудови варіаційних кривих розподілу цього показника. Дослідивши розподіл маси насіння було встановлено, що у 90% рослин забрудненої зони цей параметр має бімодальний характер. Піки графіку розподілені по обидві  сторони від медіани, а у центральному проміжку навпаки спостерігається зниження кількості насіння певної маси, і лише у 10% дерев маса насіння розподіляється у вигляді нормальної кривої Гауса. Серед дерев штучних насаджень чистої зони нормальний розподіл маси мають 30% і пік знаходиться поблизу медіани. Графіки розподілу маси насіння рослин з умовно чистої зони мали пік і плече, що також вказує  на порушення розподілу. Аналіз полімодальних  розподілів дозволяє зробити висновок про неоднорідність вихідного матеріалу. Таке порушення розподілу маси насіння в нашому випадку є наслідком відмінностей умов формування насіння на материнській рослині, спричинене, в свою чергу, надмірною забрудненістю викидами автотранспорту.[1,3] У 20% досліджених дерев, зростаючих у с.Царичанка, маса насіння сягає 16,1-17,3, у 20% - 14,7-13,5, у 20% - 11,9-20,8 г. Масу насіння близько 10 г мали 13%, близько 8 г – 20% і 7 г – 7% дерев.

Дослідження вмісту запасного білку в насінні гіркокаштану у більшості випадків показало залежність між масою насінини та вмістом запасного білку. Виявлено, що в насінні дерев чистої зони міститься достовірно більше запасного білку, ніж з дерев зон, забруднених викидами автотранспорту. Так, більшість насіння з с. Царичанка мало в середньому 4,5 мг/мл, натомість відібране з проспекту К. Маркса – 1,5 мг/мл. Описані вище дані наведені в таблиці.

Раніш було встановлено, що основним запасним білком гіркокаштану звичайного є альбумінова фракція [6]. Цей компонент не проявляє суттєвого полімофізму. Натомість субкомпоненти глобулінової фракції  поліморфні. У варіанті досліду насіння з чистої зони поліморфізм проявляється значно меньше, ніж у дослідах з насінням, що було зібране в районах, забруднених викидами автотранспорту.

 

Таблиця - Фізіолого-біохімічна характеристика насіння Гіркокаштану звичайного, відібраного з місць з різним рівнем забрудненості

 

Зона зростання і № дерева

Середня маса насіння, г

Концентрація білку,

мг /мл

Зона зростання  і № дерева

Середня маса насіння, г

Концентрація білку,

мг /мл

2             1

 

16,69± 1,32

3,94± 0,21

1            1

11,39± 1,02

3,83 ±0,15

    2

12,61± 0,95

4,58 ±0,26

2

7,39 ±0,42

4,13 ±0,18

3            1

4,54 ±0,24

2,51 ±0,1

3

9,65 ±0,61

4,35 ±0,26

              2

8,68 ±0,61

2,52 ±0,12

4

12,31 ±0,97

4,29 ±0,09

4            1

19,73 ±1,38

1,62 ±0,03

5

16,1 ±1,24

4,58 ±0,19

2

10,57 ±0,62

2,04 ±0,09

6

11,9 ±0,96

4,32 ±0,08

3

13,25 ±0,95

1,69 ±0,05

7

8,2 ±0,67

4,52 ±0,11

4

15,66 ±1,13

1,63 ±0,06

8

8,48 ±0,46

4,56 ±0,21

5

15,07 ±1,28

1,51 ±0,04

9

8,21± 0,51

4,53 ±0,26

6

14,93 ±1,06

1,54 ±0,06

10

17,38± 1,32

4,64 ±0,09

7

18,35 ±1,37

1,55 ±0,05

11

10,27 ±0,73

4,29 ±0,18

8

15 ±1,23

1,53 ±0,07

12

13,54 ±0,95

4,49 ±0,11

9

14,93± 0,94

1,54 ±0,06

13

14,7 ±1,03

4,63 ±0,25

10

11,33 ±0,97

1,52 ±0,03

14

16,19 ±1,16

4,3 ±0,17

 

 

 

15

13,46 ±0,98

4,33 ±0,13

 

Цей факт пояснюється тим, що біохімічний поліморфізм певної рослини та всієї популяції є результатом адаптації рослин до змінних умов  середовища зростання. Отже, аналізуючи результати нашої роботи можна зробити наступні висновки:

·        Тривалий вплив полютантів – викидів автотранспорту порушує нормальне функціонування метаболічних систем рослини, що призводить до порушення нормального розподілу маси насіння  та його деформації.

·        Внаслідок впливу полютантів суттєво зменшується вміст запасного білку.

·             Поліморфізм запасного білку  носить адаптивний характер та в більшій мірі спостерігається у насінні рослин, зростаючих на забруднених територіях.

 

 

 

Література:

1. Коршиков И.И., Котов В.С., Михеенко И.П. и др. Взаимодействие растений с техногенно загрязненной средой. – Киев: Наукова думка,1995. – С. 87-120.

2. Бессонова В. П. Семенное возобновление древесных растений и промышленные поллютанты (SO2  и NO2) / В.П Бессонова. Т.И. Юсыпива. – Запорожье, 2001 – 180 с.

3. Айла  Ф. введение в популяционную и эволюционную генетику. - М.:  Наука, 1985. – 112с.

4. Bradford M.M. A rapid  and sensitive method for quantiation of microgram quaintesof protein utilizing the principle of protein dye binding // Anal. Biochem., 1976 . – 42. – P.209-222.

5. Laemmli U.K. Cleavage  of struktural proteins during the assembly  of the head of bacteriophage T4.// Nature , 1970. 227, №52-59. – P.680.

6. Lyashenko I.V., Shupranova L.V., Vinnichenko A.N. Cotiledon proteins of Aesculus hippocastanum L. Reposing seeds  // тези доп. П Всеукр. наук. практ. конф. Сучасні проблеми фізіології та інтродукції рослин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВІДОМОСТІ ПРО АВТОРА

 

 

1.      Прізвище Наймушина ________________________                _______________

 

2.      Ім’я  Анастасія   _____По-батькові Миколаївна       _______________________

 

3.      Місце роботи (навчання), посада студентка Дніпропетровського____________ національного університету, біолоіго-екологічний факультет_______      ___

 

4.      Адреса для листування (вулиця, індекс, місто) Дніпропетровський__________ національний університет, НДІ біології, 49050 Дніпропетровськ,___ вул.Наукова, 13, Україна_____________________________________________

 

5.      Телефон 776-83-81, 372-99-12    ________________________________________

 

      6. E-mail: E-mail: nes10@i.ua__________________________________