Красіна
Ю. О.,1 Хромих Н. О.2
1Кафедра фізіології та інтродукції рослин
факультету біології, екології та медицини. 2 Науково-дослідний
інститут біології
Вплив забруднювачів водойм на глутатіон-трансферазну активність у тканинах
вищих водних рослин
Техногенне навантаження Дніпропетровщини призвело до
зниження природної буферної ємності водойм внаслідок скидання неочищених
стічних та зливових вод з урбанізованих та сільськогосподарських територій,
розсіювання шкідливих викидів через атмосферу [4, 5]. Вищі водні рослини
проявляють різну стійкість до підвищеного вмісту у водоймах біогенних
елементів, хлоридів, сульфідів, важких металів, що призводить до посиленого
розвитку одних видів й пригнічення або щезнення інших [1, 3, 5]. Процеси
самоочищення водойм значною мірою можливі завдяки існуванню в них вищої водної
рослинності. У деяких видів вищих водних рослин наявні системи детоксикації
антропогенних забруднювачів, які здійснюють окислювальну деструкцію
ксенобіотиків (фенолів, пестицидів тощо) за участю ферментів [5]. Виявлено
активацію аскорбат-глутатіонового циклу у відповідь на вплив кадмію, заліза та
інших важких металів [7]. Проте на сьогодні недостатньо досліджено участь
ферментних захисних систем вищих водних рослин в адаптації рослин до умов
антропогенно-забрудненого середовища.
У малих
річках Дніпропетровщини до найбільш поширених макрофітів належать рогіз
вузьколистий (Typhetum angustifoliae L.), фітомаса якого
може сягати 900 г/м2, та очерет південний (Phragmites australis (Cav.) Trin. ex steud ) з фітомасою 7400 г/м2 [2], тому саме ці рослини були об’єктами дослідження.
Метою
роботи було вивчення особливостей функціонування одного з головних захисних
ферментів - глутатіон-S-трансферази (GST) - у вищих водних рослинах за умов впливу забруднювачів водного
середовища. Рослини відбирали у річках Оріль (низький рівень антропогенного
забруднення, умовний контроль) та Самара (поблизу викидів хімічного комбінату).
Каталітичну активність ферменту у коренях та стеблах рогозу й очерету вимірювали за [6] і виражали в нанокаталах/г тканини.
За
контрольних умов рівні активності глутатіон-S-трансферази були специфічними відносно виду рослин та тканини, при цьому у
коренях активність ферменту була більшою в очерету, тоді як у стеблах найвищу
активність виявлено для рогозу (табл.).
Таблиця. Активність GST (нкатал/г тканини) в органах водних рослин у
водоймах з різним ступенем антропогенного забруднення
|
Об’єкт дослідження |
Активність GST, M±m |
р |
До контролю, % |
|
Річка Оріль (умовно чиста
водойма, контроль) |
|||
|
Очерет (корені) |
5,018±0,000 |
- |
- |
|
Очерет (стебла) |
9,135±1,131 |
- |
- |
|
Рогіз (корені) |
2,568±0,555 |
- |
- |
|
Рогіз (стебла) |
12,244±1,247 |
- |
- |
|
Річка Самара (антропогенно
забруднена водойма) |
|||
|
Очерет (корені) |
8,363±0,725 |
0,015 |
166,7 |
|
Очерет (стебла) |
35,764±0,741 |
0,002 |
391,5 |
|
Рогіз (корені) |
3,459±0,430 |
0,213 |
134,7 |
|
Рогіз (стебла) |
29,396±0,000 |
0,002 |
240,1 |
Примітка. Розбіжності достовірні при р≤0,05.
Установлено,
що в обох видів вищих водних рослин за контрольних умов рівень активності GST у стеблах перевищував такий показник у коренях: у
рогозу в 4,8 рази, а в очерету – тільки в 1,8 рази.
В обох
видів рослин із забрудненої водойми у коренях і стеблах активність ферменту
перебільшувала контрольні показники в 1,4-3,9 рази. У стеблах обох видів рослин
із забрудненої водойми також виявлена більш висока активність ферменту, ніж у
коренях, причому для рогозу показник перевищений у 8,5 рази, тоді як для
очерету лише в 4,3 рази. Тобто, вплив забруднювачів в рослинах обох видів викликав
зростання активності захисного ферменту, причому у стеблах – набагато більш
суттєве. Ймовірно, знешкодження токсичних речовин більш інтенсивно проходило
саме у клітинах стебел досліджуваних водних рослин. Таким чином, в коренях і
стеблах рослин із забрудненої водойми виявлено значне зростання активності GST, що вказує на активацію глутатіон-залежної
ферментної системи вищих водних рослин.
1. Барановский Б. А.
Современное состояние малых рек степной зоны Украины / Б. А. Барановский, В. В.
Демьянов, В. И. Гринюк // Тези доп. міжнар. конф. “Екологія кризових
регіонів України”. – Дніпропетровськ: РВВ ДНУ. – 2001. – С. 109.
2. Барановский
Б. А. Влияние режима освещенности прибрежной зоны озера Княгиня на состав
макрофитных биогидроценозов / Б. А. Барановский, И. А. Иванько, Н. И.
Загубиженко // Вісник
Дніпропетровського університету. Серія Біологія. Екологія. – 2005. N 3/2. – С. 3-7.
3. Барановський Б. О. Фіторізноманіття ландшафтного заказника
Богуславський (Павлоградський р-н Дніпропетровської обл.) // Вісник
Дніпропетровського ун-ту. Серія Біологія. Екологія. – 2006. - № 3. – С. 6-11.
4. Відновна гідроекологія порушених річкових та озерних систем (гідрохімія, гідро екологія, гідрологія, управління) / Й. В. Гриб, М. О. Клименко, В. В. Сондак, Л. А. Волкова / Навч. посібник. – Рівне: ППФ “Волинські обереги”, 1999. – Т. 1. – 348 с.
5. Лукина Л. Ф., Смирнова Н. Н. Физиология высших водных растений / Отв. ред. Мусиенко Н. Н.; АН УССР, Ин-т гидробиологии. – К.: Наукова думка, 1988. – 188 с.
6. Jacoby William B. Glutation Transferases : Methods in
Enzymology. – Acad. Press. INC. – 1985. – P. 495-510.
7. Nissen P., Bebson A. A.
Arsenic metabolism in fresh-water and terrestial plants // Physiol. Plant. –
1982. V/ 54, N 2. – P. 446-450.