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

РЕАКЦІЯ ГЛУТАТІОН-S-ТРАНСФЕРАЗИ НАСІННЯ ДЕРЕВ РОДУ TILIA L. НА ТЕХНОГЕННЕ НАВАНТАЖЕННЯ

Зосередження комплексу металургійного, хімічного і машинобудівного виробництва та перенасиченого транспортного потоку у м. Дніпро обумовило високий рівень забруднення середовища мегаполісу [1]. Деревні рослини урбоценозів, зазнаючи хронічного впливу різноманітних чинників середовища, є інтегральними показниками його стану [2]. Виявлення особливостей дії полютантів на властивості насіння є невід’ємною складовою системного підходу до вивчення стану деревних рослин та формування механізмів стійкості до чинників середовища. З’ясовано, що реакції відповіді насіння деревних рослин на хронічну дію полютантів можуть проявлятися як зниження ваги і розміру насіння [3], зміни у функціонуванні антиоксидантних ферментів [4] та у стані глутатіон-залежної системи [5]. Глутатіон-S-трансфераза (GST) є важливим компонентом глутатіонової захисної системи, який забезпечує детоксикацію різноманітних хімічних сполук завдяки їх кон’югації з глутатіоном [6], проте роль цього ферменту у метаболічних процесах насіння рослин недостатньо досліджена. Ми мали на меті виявити участь глутатіон-S-трансфераза насіння дерев роду Tilia L. в адаптації рослин до умов урбанізованого середовища.

Об’єктом дослідження було насіння липи широколистої (T. platyphyllos Scop.), європейської (T. х europaea L.), амурської (T. amurensis Rupr.) та бегонієлистої (T. begoniifolia Stev.), зібране у зонах дії транспортних вихлопів з умістом сірчаного ангідриду, оксидів азоту і вуглецю, летких органічних сполук (ділянки 2 і 3) та у зонах дії промислових викидів з умістом оксиду вуглецю та твердих забруднюючих часток (ділянки 4 та 5). За контрольне брали насіння з території Ботанічного саду ДНУ ім. Олеся Гончара (ділянка 1). Активність GST визначали за методом W. Jacoby [7].

Установлено, що за контрольних умов більш високий рівень активності глутатіон-S-трансферази був у насінні T. begoniifolia і T. platyphyllos (рисунок). Вплив транспортних і промислових викидів призводив до зниження активності GST у насінні T. begoniifolia на 20% і 25% відповідно (Р<0,05), однак її рівень залишався високим порівняно з іншими видами. У насінні T. platyphyllos дія транспортних вихлопів супроводжувалась несуттєвим зниженням активності ферменту, що вказувало на здатність виду підтримувати рівень захисних процесів за впливу комплексу полютантів.

Рис. Активність GST (нкат/г сирої маси) у насінні видів роду Tilia з різних урбоценозів м. Дніпро

У насінні T. х europaea спостерігалась активація глутатіон-S-трансферази як за впливу вихлопів транспорту (на 30% вище контрольного рівня, Р<0,05), так і за дії промислових викидів (на 35%, Р<0,05). Суттєве зростання активності GST переконливо доводить участь ферменту у перебігу захисних метаболічних процесів під час формування насіння T. europaea за умов забруднення середовища. У насінні T. amurensis за контрольних умов виявлено найнижчу активність GST, проте найбільш потужну активацію ферменту на забруднених ділянках: на 35% (Р<0,05) за дії вихлопів легкового транспорту та на 55% (Р<0,05) за впливу промислових емісій.

Отже, у насінні різних видів роду Tilia встановлено участь глутатіон-S-трансферази в адаптації до дії полютантів, яка може реалізуватись двома шляхами. У насінні T. begoniifolia і T. platyphyllos високий конститутивний рівень активності GST здатен забезпечити детоксикацію полютантів навіть при частковому інгібуванні ферменту, тоді як насінню T. х europaea і T. amurensis властива здатність до значної активації GST за дії різноманітних полютантів. Можна припустити, що підвищена активність одного з основних ферментів детоксикації у насінні T. х europaea і T. amurensis здатна забезпечити перевагу наступній генерації рослин за несприятливих умов зростання.

Література:

1. Огляд про стан забруднення навколишнього природного середовища на території України у 2015 році / [Центральна геофізична обсерваторія] – Київ, 2016. – 41 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. Tripakti R. S., Khan M. L. Effects of seed weight and microsite characteristics on germination and seedling fitness in two species of Quercus in a subtropical wet hill forest // Oikos. – 1990. 57(3). P. 289–296.

4. Лихолат Ю.В., Россихіна-Галича Г.С., Боброва О.М., Білик І.В. Активність ферментів системи антиоксидантного захисту в насінні Gleditsia triacanthos L. за антропогенного впливу/ // Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна, №1129. – С. 96-100.

5. Хромих Н.О. Стан глутатіон-залежної системи насіння Aesculus hippocastanum за умов антропогенного забруднення // Вісник Львівського університету. Серія юіологічна. – 2012. 58. С. 265 – 270.

6. Гришко В. Н., Сыщиков Д. В. Функционирование глутатионзависимой антиоксидантной системы и устойчивость растений при действии тяжелых металлов и фтора. К.: Наукова думка, 2012. 239 с.

7. Jacoby William B. Glutation Transferases : Methods in Enzymology. – Acad. Press. INC. – 1985. – P. 495-510.