Коваленко І.В.

НДІ біології Дніпропетровського національного університету

Дослідження змін пероксидазної системи проростків кукурудзи за умов гербіцидного і високотемпературного стресів

Одним із функціонально лабільних ферментів, що реагує на порушення гомеостазу клітинного метаболізму за дії різноманітних стресорів, є пероксидаза.Відзначаються [1] зміни як у наборі молекулярних форм ферменту, так і в їх активності за дії біотичних та абіотичних чинників. Спостерігається значне збільшення пероксидазної активності під час водного дефіциту [2,3], механічних пошкоджень [4], у процесі старіння, при патогенезі, за дії високої температури, тощо [1].

Системне дослідження механізмів стійкості й адаптації рослин до стресової дії гербіцидів та підвищених температур повітря, які тісно пов’язані з енергетичним обміном та структурно-функціональними властивостями рослин, набуває особливої актуальності у зв’язку з глобальними змінами клімату [5]. Але на сьогоднішній день недостатньо вивчений вплив гербіцидів на рослини за температурного стресу. У зв’язку з цим метою роботи було дослідження активності і ізоферментного складу пероксидази за дії гербіциду диметенаміду в умовах гіпертермії.

Об’єктом дослідження були проростки кукурудзи гібриду Кадр 267 МВ , які були зрощені на середовищі з гербіцидом інгібітором проростання фронтьєром (діюча речовина – диметенамід) у концентрації 5 мг/л при високотемпературному стресі (39⁰С). Вплив стрес-чинників на дводобові проростки здійснювали протягом 1.5, 3.0, 4.5 та 24 год. Контролем слугували проростки, які проростали на дистильованій воді при оптимальній температурі (28 С).

Виділені легкорозчинні білки коріння проростків кукурудзи аналізували за вмістом [6], активністю пероксидази, яку визначали за методом Бояркіна А.Н. [7] та ізоферментним складом з використанням методу ізоелектричного фокусування у поліакриламідному гелі з гістохімічним забарвленням на пероксидазу у діапазоні рН 3,5- 6.

Результати дослідження активності пероксидази у корінні проростків кукурудзи гібриду Кадр 267 МВ за дії стрес-факторів показали, що протягом 1.5-годинного впливу спостерігалася більш висока активність фермента у порівнянні з контролем на 52 (ДМА, 5 мг/л), 35 (39⁰С) і 26% (ДМА + 39⁰С). З часом від 3- до 24-годинної дії у всіх вивчених варіантах досліду активність ферменту знижувалась. Особливо значне зниження ПА ензиму спостерігалося через 24 год при всіх варіантах обробки, але за різним ступенем. Так, за дії гербіциду зафіксовано достовірне зниження активності пероксидази на 39%, гіпертермії – на 52% і за комбінованої дії – на 43.6%.

Зміна активності пероксидази супроводжувалася альтераціями в її ізоферментному складі, причому активність окремих ізоформ ензиму при різних варіантах досліду суттєво відрізнялася. Встановлено, що під впливом стрес-факторів, таких як висока температура та вплив гербіциду ДМА протягом доби кількість ізоферментів зменшувалася. Між тим у дослідних зразках, які знаходилися під впливом диметенаміду спостерігалася більш висока кількість ізопероксидаз у порівнянні з іншими видами впливу. За комбінованої дії стрес-факторів значне інгібування активності ізоферментів протягом всього періоду досліду спостерігалося в кислому діапазоні рН (3.5-4). Таким чином, зміни в якісному і кількісному складі пероксидазної системи за дії вивчених стрес-чинників свідчить про велику лабільність ферментного апарату рослин кукурудзи, що дає можливість здійснювати необхідні процеси обміну речовин в клітинах при зміні зовнішніх умов існування.

Перелік літературних посилань

1. Капустян А.В., Кучеренко В.П., Панюта О.О., Мусиенко М.М. Активность пероксидазы и изменение ее изоферментных форм при условиях низкотемпературного стресса //Физиология и биохимия культ. растений. –2004. –ТЗО.№ 1 –С.55 – 63.

2. Кучеренко В.П., Капустян А.В.. Шередко Л.М. Прогнозирование зимоустойчивости озимых зерновых по показателям активности пероксидазы //Весн. Киев. Ун-та им. Тараса Шевченка. Сер. Интродукция и сохранение растительной разновидности. – 1999. - №2. – С.72-73.

3. Кучеренко В.П., Капустян А.В., Шередко Л.М., Мусиенко М.М. Способ прогнозирования зимоустойчивости озимых зерновых. //Декларационный патент на открытие № 32911 А. Опубл. 15.02.2001. – Бюл. №1.

4. Файзулин А.Д., Лукманова Р.С. Изменение изоферментного состава пероксидазы в узлах кущения озимой ржи в периоды осеннего закаливания и перезимовки //Физиология и биохимия культ. растений. – 1987.- 19, № 5. – С.444-448.

5. Григорюк І.П., Михальський М.Ф., Серга О.І. Біоенергетичні аспекти стійкості рослин до посухи //Физиология и биохимия культ. растений. – 2003. – Т. 35. № 6. – С.494-502.

6. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for quantitation of microgramm quantities of protein utilizing the principle of protein dye binding // Anal. Biochem. – 1976. – P. 248-254.

7. Бояркін А.Н. Быстрый метод определения активности пероксидазы. Биохимия, 1951. Т.16, вып. 4. – С.352.