Сельское хозяйство /5.Растениеводство, селекция и семеноводство

к.б.н. Жуков Н.Н., к.х.н. Бойкова О.И., Кирилова Т.А.

Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,

г. Тула

Влияние NaCl-засоления на показатели активности некоторых антиоксидантных ферментов в органах ×Triticosecale

Засоление почв – абиотический стресс, лимитирующий рост и продуктивность растений. Однако, как известно, повышенная концентрация NaCl в окружающей среде приводит к окислительному стрессу, сопряженному с избыточной генерацией активных форм кислорода (АФК), в том числе относительно стабильного (время жизни около 1 мс) и способного диффундировать от места образования пероксида водорода [6]. В связи с этим функционирование антиоксидантных ферментов (аскорбатпероксидазы, гваяколовой пероксидазы), вовлеченных в детоксикацию H₂O₂, следует рассматривать в качестве компонента солеустойчивости.

Объектами исследования являлись побеги и корни тритикале озимого (×Triticosecale Wittm. & Camus), сорт «Дон». Семена предварительно стерилизовали в 2,5%-ном растворе KMnO₄, после чего проращивали на фильтровальной бумаге в присутствии 1/10 среды Кнопа с микроэлементами по Хогланду. Десятидневные проростки пересаживали в вегетационные сосуды и выращивали в аэрируемой водной культуре на полной питательной среде. Растения выращивали при 12-часовом световом периоде, температуре воздуха 23±1/15±1°С (день/ночь), относительной влажности воздуха – 55/75% (день/ночь) и освещенности 35 Вт/м². При достижении проростками фазы кущения, их пересаживали на питательный раствор, содержащий 120 мМ NaCl. Побеги и корни после 12, 24, 48, 72 и 96 часов экспозиции на растворе NaCl исследовали непосредственно.

Активность гваяколовой пероксидазы определяли в Na/K-фосфатно-буферных экстрактах (pH 6,7-6,8): гваяколовой пероксидазы (ПО) – спектрофотометрическим методом при 430 нм на спектрофотометре СФ-26 (Россия) по количество образующегося пурпурогаллина (ε = 2,47/(мМ*см)); Активность аскорбатпероксидазы (АПО) определяли в цитратно/фосфатно-буферном экстракте (pH 6,0) по количеству окисленной аскорбиновой кислоты [3]. Каждый опыт проводили в трех биологических по три аналитические повторности. Статистическую обработку данных осуществляли с помощью пакета прикладных компьютерных программ MS Excel 2003 и SigmaStat 3.1.

Проведенное исследование показало, что активность АПО в течение первых 12 часов экспозиции на NaCl-содержащей среде повышалась на 27% в побегах и 13% в корнях.

После этого активность АПО в корнях уменьшалась, достигая к 24 часам уровня контроля (0,280 ± 0,033 мкмоль/мин*г сырой массы). В побегах же активность АПО снижалась в 2,5 раза, достигая величины в 57% от контрольного значения, и оставалась на данном уровне до 48 часов. В корнях (после 24 часов) и побегах (после 48 часов) активность АПО увеличивалась, достигая к концу эксперимента максимального значения.

Конститутивный уровень ПО в корнях был в 2,4 раза выше, чем в побегах. В течение первых 2-х суток в побегах (до 48 часов) и 3-х суток в корнях (до 72 часов) активность ПО снижалась на 65% и 94% соответственно.

По-видимому, увеличение активности АПО в начале засоления являлось критическим фактором, лимитирующим развитие жестких последствий окислительного стресса, за счет детоксикации избыточно образующихся количеств H₂O₂ в побегах и корнях[4]. Дальнейшее снижение активности могло быть связано с истощением конститутивного пула данных ферментов.

Таким образом, проведенное исследование показало, что условия хлоридного засоления инициируют развитие окислительного стресса, сопряженного с избыточной генерацией H₂O₂ в органах тритикале. При этом процесс нейтрализации пероксида включает различные пути, обусловленные, в том числе, функционированием антиоксидантных ферментов. Временная стресс-динамика последних доказывает взаимодополняемость их функций, повышающая надежность всей защитной системы, что, по-видимому, позволяет компенсировать возможные нарушения работы тех или иных ее компонентов.

Литература:

1. Колупаев Ю.Е. Активные формы кислорода в растениях при действии стрессоров: образование и возможные функции // Вестник Харьковского национального аграрного университета. Сер. Биология. – 2007. – Вып. 3(12). – С. 6-26.

2. Ху Ю.Ф., Лиу Ж.П. Ферменты антиоксидантной защиты и физиологические характеристики двух сортов топинамбура при солевом стрессе // Физиология растений. – 2008. – Т. 55. – С. 863-868.

3. Чупахина Г.Н. Физиологические и биохимические методы анализа растений. – Калининград: Изд-во Калинин. гос. универ., 2000. – 59 с.

4. Dionisio-Seve M.L., Tobita S. Antioxidant responses of rice seedlings to salinity stress // Plant Sci. – 1998. – V. 135. – P. 1-9.

5. Kumar G.N., Knowles N.R. Changes in Lipid Peroxidation and Lipolytic and Free-Radical Scavenging Enzyme during Aging and Sprouting of Potato (Solanum tuberosum L.) Seed-Tubers // Plant Physiol. – 1993. – V. 102. – P. 115-124.

6. Mittler R. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance // Trends in Plant Science. – 2002. - V. 7 (9). - P. 405-410.