З. В. Грицай, Л. В. Шупранова, А. О. Кузьмич

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара

Вміст компонентів антиоксидантної системи в генеративних органах деревних рослин за умов техногенного навантаження

В оптимізації середовища з високим рівнем техногенного навантаження суттєва роль належить деревним насадженням. Адже вони успішно поглинають значну масу хімічних сполук, що надходять із викидами промисловості, енергетики, автотранспорту тощо [7, 11]. При підборі асортименту видів для озеленення територій в умовах техногенезу необхідно враховувати здатність рослин поглинати шкідливі речовини і при цьому зберігати толерантність до несприятливих впливів довкілля [6]. Одним із провідних критеріїв стійкості рослин у лісових угрупованнях є їх репродуктивна спроможність [3, 5]. Важливою ланкою репродуктивного етапу онтогенезу є цвітіння, тому дослідження характеристик флоральної сфери рослин в умовах антропогенного навантаження має суттєвий інтерес. Зокрема, цікавість представляє вивчення тих показників, які мають відношення до функціонування захисних механізмів у рослинних тканинах за дії несприятливих чинників. У таких реакціях важливе місце належить компонентам антиоксидантної системи.

Виходячи з вищевказаного, мета даної роботи – оцінити вплив техногенного навантаження на вміст компонентів антиоксидантної системи (глутатіону, аскорбінової кислоти, каротиноїдів) у елементах квіток деревних рослин.

Об’єктами дослідження були Aesculus hippocastanum L., Acer pseudoplatanus L., A. platanoides L. Проби відбирали у двох точках: дослідна ділянка – деревні насадження, що прилягають до Придніпровської ТЕС м. Дніпропетровськ, у викидах якої основними забруднюючими речовинами є діоксид сірки, оксиди азоту, тверді домішки, частка яких до загального обсягу викидів даного об’єкту складає 67,3%, 18,7%, 13,3% відповідно [12]; контрольна ділянка (умовно чиста) – територія Ботанічного саду Дніпропетровського національного університету ім. О. Гончара, де за даними міської санепідемстанції концентрації забруднюючих речовин не перевищують ГДК. Вміст аскорбінової кислоти та глутатіону визначали методом Петта [10], каротиноїдів – в ацетоновій витяжці, спектрофотометрично [4]. Отримані результати опрацьовані статистично [8].

Відомо, що глутатіон-аскорбіноксидазна система в рослинному організмі є однією із редокс-систем, якій належить важлива роль у процесах клітинного дихання [9]. Разом з тим аскорбінова кислота – важливий компонент біологічної антиоксидантної системи, тісно пов’язаної з глутатіоном і токоферолом. Ці сполуки сприяють обриву процесів вільнорадикального окиснення і, таким чином, гальмують реакції пероксидації ліпідів, усуваючи порушення структурно-функціональної організації біомембран, які є одним із універсальних механізмів пошкодження клітин [1]. У зв’язку з цим було визначено вміст аскорбінової кислоти та глутатіону в пиляках і маточках досліджуваних видів на незабрудненій ділянці та в умовах техногенного середовища, за яких, згідно з літературними даними [1, 2], вільнорадикальні процеси підсилюються.

Дослідженням встановлено, що в умовах впливу на деревні насадження викидів Придніпровської ТЕС у вивчених видів спостерігаються зміни вмісту аскорбінової кислоти, глутатіону та каротиноїдів у пиляках та маточках квіток. Як видно з табл. 1, характер зміни концентрації вищевказаних антиоксидантів у елементах квіток рослин проммайданчика, порівняно з деревами незабрудненої зони, має видову специфічність. Так, вміст вітаміну С і глутатіону в пиляках знижується на дослідній ділянці відносно контролю в усіх видів, а в маточках концентрація цих антиоксидантів у A. hippocastanum і A. platanoides за дії техногенних токсикантів зменшується порівняно з контролем, а в A. pseudoplatanus – навпаки, збільшується (див. табл. 1).

Таблиця 1. Вплив викидів Придніпровської ТЕС на вміст компонентів антиоксидантної системи захисту (аскорбінової кислоти, глутатіону, каротиноїдів) у пиляках і маточках деревних рослин

Вид	Контрольна ділянка	Дослідна ділянка	Частка від контролю, %
Вміст аскорбінової кислоти в пиляках, мг%
A. hippocastanum	8,17 ± 0,24	5,44 ± 0,37	66,5
A. platanoides	4,36 ± 0,19	2,69 ± 0,11	61,7
A. pseudoplatanus	4,92 ± 0,25	3,73 ± 0,18	75,8
Вміст аскорбінової кислоти в маточках, мг%
A. hippocastanum	9,74 ± 0,26	6,69 ± 0,22	68,7
A. platanoides	6,09 ± 0,21	4,86 ± 0,17	79,8
A. pseudoplatanus	5,14 ± 0,16	6,27 ± 0,21	122,0
Вміст глутатіону в пиляках, мг%
A. hippocastanum	106,3 ± 3,32	72,5 ± 2,26	68,2
A. platanoides	98,1 ± 2,14	76,6 ± 1,87	78,1
A. pseudoplatanus	132,8 ± 1,92	113,2 ± 2,08	85,2
Вміст глутатіону в маточках, мг%
A. hippocastanum	68,4 ± 1,73	49,7 ± 1,82	72,7
A. platanoides	60,5 ± 1,29	44,3 ± 1,56	73,2
A. pseudoplatanus	86,1 ± 2,21	108,7 ± 2,68	126,2
Вміст каротиноїдів у пиляках, мкг/г сирої маси
A. hippocastanum	132,4 ± 2,98	91,6 ± 2,64	69,2
A. platanoides	151,3 ± 3,37	116,1 ± 2,91	76,7
A. pseudoplatanus	119,8 ± 2,66	112,2 ± 2,72	93,7
Вміст каротиноїдів у маточках, мкг/г сирої маси
A. hippocastanum	72,7 ± 1,74	63,9 ± 1,48	87,9
A. platanoides	54,9 ± 1,86	39,8 ± 1,79	72,5
A. pseudoplatanus	83,1 ± 2,61	98,3 ± 2,09	118,3

Для оцінки фізіологічного стану квіток також було досліджено вміст каротиноїдів у пиляках і маточках. Каротин є важливою ланкою в загальному ланцюгу окиснювально-відновних реакцій, що визначають рівень обміну в органах рослин, також є компонентом протиокиснювальної системи генеративних органів. Наші дослідження свідчать, що за дії викидів ТЕС зміни концентрації жовтих пігментів у пиляках і маточках вивчених об’єктів мають неоднаковий характер. Так, у A. hippocastanum і A. platanoides вміст каротиноїдів у рослин техногенно забрудненої території, порівняно з контрольною, знижується як у пиляках, так і в маточках, а в A. pseudoplatanus – у пиляках змінюється статистично недостовірно, у маточках – збільшується (див. табл. 1).

Зниження концентрації аскорбінової кислоти, глутатіону, каротиноїдів у пиляках і маточках квіток A. hippocastanum і A. platanoides, а також у пиляках квіток A. рseudoplatanus в умовах техногенного забруднення може спричинювати послаблення протиокиснювального захисту в тканинах цих органів, а, отже – посилення пошкоджуючої дії вільних радикалів на компоненти клітин.

Враховуючи антиоксидантну роль каротину, вітаміну С і глутатіону та їх значення в статевому процесі рослин, можна припустити, що здатність зберігати їх вміст на високому рівні в маточках A. pseudoplatanus є показником зростання активності антиоксидантної системи захисту в цього виду. Це може підтримувати на більш високому рівні протиокиснювальний статус цих органів при посиленні вільнорадикальних процесів в умовах антропогенного навантаження, що, можливо, є одним із механізмів пристосування даного виду до техногенного середовища.

Література:

1. Абрамова М. И. Человек и противоокислительные вещества / М.И. Абрамова, Г.И. Оксеногендлер. – Л.: Наука, 1985. – 230 с.

2. Бессонова В. П. Перекисное окисление липидов в вегетативних и генеративних органах растений – показатель загрязнения среды тяжелыми металлами / В.П. Бессонова, И.И. Лыженко // Экологические проблемы охраны живой природы. Тез. докл. всес. науч. конф. – Москва, 1990. – Ч. 2. – С. 89.

3. Бессонова В. П. Семенное возобновление древесных растений и промышленные поллютанты (SO₂ и NO₂) / В.П. Бессонова, Т.И. Юсыпива. – Запорожье. Изд-во Запорож. гос. ун-та, 2001. – 193 с.

4. Гавриленко В. Ф. Большой практикум по физиологии растений / В.Ф. Гавриленко, М.Е. Ладыгина, Л.М. Хандобина. – М.: Высш.шк., 1975. – 392 с.

5. Грицай З. В. Насіннєва продуктивність деревних рослин в умовах забруднення довкілля викидами металургійного підприємства / З.В. Грицай, О.Г. Денисенко // Вісник Дніпропетр. ун-ту. Сер. Біол. Екол. – 2011. – Т.19 (2). – С. 40 – 44.

6. Гришко В. М. Вплив забруднення на формування генеративної сфери деяких видів роду Penstemon schmidel в умовах промислового майданчика гірничо-збагачувального підприємства / В.М. Гришко, Н.В. Машталер // Iнтродукцiя рослин. – 2009. - №1. – С. 73 – 79.

7. Кулагин А. А. Древесные растения и биологическая консервация промышленных загрязнителей / А.А. Кулагин, Ж.А. Шагиева. – М.: Наука, 2005.

8. Лакин Г. Ф. Биометрия: уч. пос. для биол. спец. вузов / Г.Ф. Лакин. – М.: Высш. шк., 1990. – 352 с.

9. Мусієнко М. М. Фізіологія рослин / М.М. Мусієнко. – К.: Вища школа, 1995. – 504 с.

10. Практикум по физиологии растений / Под ред. И.И. Гунара. – М.: Колос, 1972. – 168 с.

11. Смит У. Х. Лес и атмосфера / У.Х. Смит. – М.: Прогресс, 1985. – 429 с.

12. Стрілець Р. О. Екологічний паспорт Дніпропетровської області / Р.О. Стрілець. – Дніпропетровськ, 2014.