Романькова К.М.¹, Хромих Н. О.², Лихолат Ю.В.¹

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара

¹Кафедра фізіології та інтродукції рослин

² Науково-дослідний інститут біології

ФУНКЦІОНУВАННЯ ГЛУТАТІОНОВОЇ СИСТЕМИ В ЛИСТКАХ КВІТКОВИХ РОСЛИН ЗА УМОВ ГІПЕРТЕРМІЇ

При створенні міських фітоценозів в екологічних умовах степового Придніпров’я, де висока температура суттєво впливає на онтогенез рослин, необхідно здійснювати добір такого складу газонних квіткових видів, який гарантує довговічність і декоративність фітоценозу. Відомо, що внаслідок високотемпературного стресу уповільнюються ріст і розвиток рослин, погіршуються декоративні якості, за тривалої дії можливі незворотні реакції і загибель рослин [1; 2]. Проявом стресової дії гіпертермії на рослини є посилене утворення у клітинах активних форм кисню (АФК) і порушення окисно-відновної рівноваги, у відповідь на що активуються системи метаболічного захисту, які забезпечують відновлення клітинного гомеостазу [2]. Важливий механізм підтримання окисно-відновного стану у рослинних клітинах пов’язаний з функціонуванням глутатіон-залежної системи, ефективність якої обумовлена загальним пулом глутатіону, співвідношенням його відновленої й окисненої форм (GSH/GSSG) та активністю процесу відновлення глутатіону завдяки глутатіон-редуктазі (GR) [3; 4].

Мета роботи полягала у виявленні закономірностей впливу гіпертермії на редокс-стан глутатіону та активність глутатіон-редуктази у листках квіткових рослин. Об’єктами дослідження були теплолюбні види цинія вузьколиста (Zinnia angustifolia L.) походженням з Центральної Америки та гацанія блискуча (Gazania splendens hort.) з Південної Африки. Насіння рослин висівали у зволожений ґрунт у вегетаційних посудинах, пророщували протягом 30 діб за кімнатної температури, проростки піддавали дії високої температури (42˚ С) протягом 30 хвилин, 1 та 2 годин.

Установлено, що за дії гіпертермії у листках рослин цинії вміст GSH несуттєво зростав, тоді як вміст GSSG помітно знижувався (рис. 1).

Рис. 1. Вплив гіпертермії (42˚ С) на вміст відновленого та окисненого глутатіону (мкг/г сирої маси) у листках проростків Z. angustifolia

За контрольних умов у листках цинії співвідношення GSH/GSSG становило 9,2; за впливу гіпертермії (30 хв, 1 год, 2 год) воно зростало відповідно до 20,9, 22,0 та 16,4. Зменшення вмісту GSSG вказувало на активацію глутатіон-редуктази у листках цинії (таблиця).

Таблиця

Вплив гіпертермії (42˚ С) на активність GR (нкат/хв•г сирої маси)

у листках квіткових рослин

Термін дії	Z. angustifolia			G. splendens
	M±m	p	% до К	M±m	p	% до К
Контроль	75,041±0,072	-	-	87,693±0,150	-	-
30 хв	76,049±0,251	0,0182	101,3	87,776±0,191	0,7494	100,1
1 год	85,314±0,583	0,0006	113,7	88,986±0,218	0,0081	101,5
2 год	92,895±0,382	0,0001	123,8	80,784±0,544	0,0003	92,1

Оскільки активація GR у цинії сягала найвищого рівня за тривалої дії гіпертермії, можна припустити, що здатність до відновлення глутатіону більшою мірою визначає стійкість цинії до температурного стресу, ніж зростання вмісту GSH, і таке припущення узгоджується із закономірностями, встановленими для інших видів рослин [3].

У листках гацанії вміст GSH достовірно зростав протягом досліду, тоді як вміст GSSG зростав тільки через 30 хвилин, надалі знижувався (рис. 2).

Рис. 2. Вплив гіпертермії (42˚ С) на вміст відновленого та окисненого глутатіону (мкг/г сирої маси) у листках проростків G. splendens

Співвідношення GSH/GSSG у гацанії за контрольних умов становило 9,0; за 30-хвилинного впливу гіпертермії знижувалось до 7,2, надалі зростало до 14,8 і 13,0 (відповідно, за 1 і 2 год гіпертермії). При цьому контрольний рівень активності GR у листках гацанії змінювався несуттєво (таблиця).

Таким чином, за дії гіпертермії у листках гацанії більшою мірою було активовано процес біосинтезу GSH, тоді як у листках цинії – відновлення GSSG завдяки активації GR. У листках обох інтродукованих теплолюбних посухостійких видів виявлено зростання співвідношення GSH/GSSG за дії гіпертермії, що узгоджується з оцінкою такої реакції глутатіонової системи як показника стійкості рослин до інших типів стресорів [4].

Література:

1. Almeselmani M., Deshmukh P.S., Sairam R.K., Kushwaha S.R., Singh T.P. // Plant Science. – 2006. – V. 171, N 3. – P. 382-388.

2. Ma Y.-H., Ma F.-W., Zhang J.-K., Li M.-J., Wang Y.-H., Liang D. // Plant Science. – 2008. – V. 175, N6. – P. 761-766.

3. Noctor G., Arisi A.C.M., Jounanin L., Kunert K.J., Rennenberg H., Foyer C.H. // J. Exp. Bot. 1998. – V. 49, N 321. P. 623–647.

4. Schmieden U., Schneider S., Wild A. // Env. Pollution. – 1993. – V. 82, N 3. – P. 235-244.