Биологические науки/4. Ресурсоведение и интродукция растений

Алексєєва А.А., Хромих Н.О., Лихолат Ю.В., Більчук В.С.

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара, Україна

ОСОБЛИВОСТІ НАКОПИЧЕННЯ ГЛУТАТІОНУ У НАСІННІ ДЕРЕВ РОДУ TILIA L. ЗА ВПЛИВУ ПОЛЮТАНТІВ

Проблема забруднення середовища гостро стоїть у промисловому мегаполісі Дніпро, для якого характерна значна кількість металургійних, машинобудівних та хімічних підприємств, а також транзитних транспортних магістралей. В урбанізованих умовах деревні рослини зазнають хронічного впливу комплексного забруднення, утвореного токсиканти різних хімічних класів [1], внаслідок чого змінюються еволюційно складені ланцюги адаптивних реакцій рослин [2]. Системний підхід до оцінки стану деревних рослин в урбоценозах передбачає вивчення ефектів дії полютантів протягом онтогенезу, включаючи вплив на властивості насіння. До ефективних ланок метаболічного захисту належить глутатіонова система, активність якої визначається вмістом відновленого глутатіону (GSH) у рослинних клітинах й індукується впливом різноманітних чинників [3]. Глутатіон виконує багато функцій: захищає рослинний організм від активних сполук кисню, відновлює та ізомеризує дисульфідні зв’язки, впливає на активність ферментів, підтримує функції мембран, є резервом цистеїну, впливає на біосинтез білка та нуклеїнових кислот, зумовлює стійкість до важких металів [4; 5]. Отже, рівень накопичення відновленого глутатіону значною мірою визначає резистентність рослин до дії різних хімічних і фізичних факторів зовнішнього середовища. Мета роботи полягала у з’ясуванні особливостей накопичення відновленого глутатіону у стиглому насінні деревних рослин роду Tilia L. за впливу полютантів як показника стійкості до техногенного забруднення середовища.

Об’єктом дослідження було насіння липи широколистої (Tilia platyphyllos Scop.), європейської (T. europaea L.), амурської (T. amurensis Rupr.) та бегонієлистої (T. begoniifolia Stev.). Насіння відбирали на ділянках, забруднених транспортними викидами із значним умістом сірчаного ангідриду, оксиду азоту, оксиду вуглецю, летких органічних сполук (ділянки №2 і №3), та на ділянках, забруднених промисловими викидами з умістом оксиду вуглецю і твердих забруднюючих часток (ділянка №4 ПАТ «Євраз-Дніпропетровський металургійний завод ім. Петровського» і №5 ВАТ «Дніпроважмаш») За контрольне брали насіння, зібране на території Ботанічного саду ДНУ ім. Олеся Гончара (ділянка №1). Вміст відновленого глутатіону (GSH) визначали за [6].

Установлено, що у насінні всіх видів роду Tilia вміст відновленого глутатіону на забруднених ділянках змінився порівняно з контролем (рис. 1). За дії транспортних викидів (ділянка №2) вміст GSH у насінні T. amurensis і T. begoniifolia зростав від контрольного рівня на 15% і 30 % відповідно (Р<0,05). У той же час, за дії промислових викидів (ділянки № 4 і №5) у насінні тих самих видів спостерігалось недостовірне зниження вмісту GSH. У насінні T. platyphyllos за хронічного впливу вихлопів вантажівок та легкових автомобілів (ділянка №3) рівень GSH знижувався на 15 % від контрольного (Р<0,05).

Рисунок 1. Вплив антропогенного забруднення на міст відновленого глутатіону (нМоль/г сухої маси) у насінні різних видів роду Tilia L.

У насінні T. х europaea дія обох типів забруднювачів суттєво знижувала накопичення GSH: вплив промислових викидів (ділянка №4) на 20 % (Р<0,05), а транспортних полютантів (ділянка №3) – на 30 % (Р<0,05). Однак, при цьому вміст глутатіону у насінні був значним, ураховуючи максимальне його накопичення у контрольному насінні T. х europaea.

Варіювання вмісту GSH у стиглому насінні видів роду Tilia відбиває видові особливості функціонування захисних систем рослин за хронічного впливу техногенного забруднення. Отже, накопичення GSH відіграє важливу роль у формуванні механізмів стійкості T. amurensis і T. begoniifolia за впливу вихлопів легкового транспорту, у той час як стійкість до промислових викидів, скоріше за все, асоціюється з іншими захисними системами. У насінні T. platyphyllos і T. х europaea установлено значну чутливість до токсичної дії вихлопів вантажівок. Результати можуть бути корисні при доборі деревних видів урбоценозів, а також для біомоніторингу стану міського середовища.

Література:

1. Бессонова В.П. Методи фітоіндикації в оцінці екологічного стану довкілля: Навч. посібник. – Запоріжжя: ЗДУ, 2001, 196 с.

2. Хромих Н.О., Більчук В.С., Россихіна-Галича Г.С., Вінниченко О.М. Сезонна динаміка антиоксидантних процесів у листках Acer negundo за дії полютантів // Вісник Дніпропетровського університету. Біологія, екологія. – 2014. 22(1). С. 71 – 76.

3. Schmieden U., Schneider S., Wild A. Glutathione status and glutathione reductase activity in spruce needles of healthy and damaged trees at two mountain sites // Environmental Pollution. 1993. Vol. 82(3). P. 239–244.

4. Кулинский В. И., Колесниченко Л.С. Биологическая роль глутатиона // Успехи современной биологии. – 1990. – Т. 110, вып. 1 (4). – С. 20–33.

5. Noctor G., Gomez L., Vanacker H., Foyer C.H. Interaction between biosynthesis, compartmentation and transport in the control of glutathione homeostasis and signaling // J. Exp. Bot. 53(372), 1283-1304.

6. Руководство к лабораторным и практическим занятиям: Экологическая физиология растений / Г.Ф. Некрасова, И.С. Киселева. Уральский гос. университет им. А. М. Горького. Екатеринбург, 2008, 157 с.