<<
>>

Исследование скорости свободнорадикального окисления в растениях в условиях гипоксии и СО2 — среды

Ранее было обнаружено [54, 56], что интенсивность свободно­радикального окисления в клетках может отражать скорость процессов перекисного окисления их липидов.

Для изучения процессов свободнорадикального окисления в биологических и химических системах используют метод железо - индуцированной хемилюминесценции [14].

Метод основан на каталитическом разложении пероксида водорода ионами ¥е по реакции Фентона. В отличие от метода ЭПР, показатели хемилюминесценции не зависят от природы радикалов, поэтому регистрируются даже самые активные радикалы. Наиболее распространенные реакции, сопровождаемые хемилюминесценцией, - это реакции перекисного окисления липидов. При этом в биологических системах отмечают быструю вспышку свечения (Imax), которая затем переходит в стационарное состояние, а затем и медленное свечение (светосумма, S). Интенсивность свечения и показывает концентрацию свободных радикалов в системе, при этом, чем выше интенсивность свечения, тем больше радикалов обнаружено и тем интенсивнее протекают реакции окисления в клетках.

В опытах исследовали влияние условий кратковременной гипоксии и СО2 - среды на процессы свободнорадикального окисления в различных растениях. При этом регистрировали следующие показатели: интенсивность максимальной фотовспышки - Imax, светосумму медленной вспышки - S, и рассчитывали коэффициент k, показывающий отношение Imax/S. Данные опытов, приведенные в таблице 1 показали, что интенсивность процессов свободнорадикального окисления была значительно выше в клетках менее устойчивых проростков гороха, чем у более устойчивых растений сои и кукурузы. Об этом свидетельствовали более высокие показатели Imax. В условиях гипоксии в проростках гороха скорость этих процессов возрастала при всех сроках экспонирования на 20-25%. У более устойчивых проростков сои такое увеличение Imax было отмечено только в первые 3-6 ч действия гипоксии. Однако затем эти процессы тормозились, о чем свидетельствовало снижение величины k до контрольного уровня. В клетках проростков кукурузы в условиях гипоксии показатели Imax, S были выше уровня контроля, но только в первые часы опыта, как и у проростков сои. Далее интенсивность процессов свободнорадикального окисления в клетках этих растений снижалась и оставалась до конца опыта на уровне аэрируемого контроля.

Высокие концентрации СО2 вызывали такое же значительное повышение скорости процессов свободнорадикального окисления в клетках растений, как и гипоксия, но в разной степени. Величина Imax возрастала через 6 часов действия СО2 - среды на 30% в проростках гороха и на 45% в проростках сои. В клетках растений кукурузы среда СО2 не вызывала повышение скорости процессов свободнорадикального окисления в этот период. В первые 3 часа опыта показатели Imax и S в тканях проростков кукурузы были на 21-30% выше уровня контроля. Однако к концу опыта данные показатели снижались во всех исследуемых растениях. В растениях гороха и сои они падали практически до уровня аэрируемого контроля. В клетках же проростков кукурузы показатели интенсивности процессов свободнорадикального окисления снижались еще более значительно и к концу опыта были на 20-26% ниже уровня аэрируемых растений.

Коэффициент k при этом возрастал более значительно при всех сроках СО2 в растениях гороха, особенно через 6 часов действия. В проростках сои данный показатель в первые 6 часов опыта оставался на уровне контроля и лишь незначительно увеличивался к концу опыта.

Таблица 1

Показатели свободнорадикального окисления в тканях проростков гороха, сои и кукурузы

при действии гипоксии и СО2 среды

Пока­

за-

тель

Экспозиция, ч
3 6 24
горох соя кукуруза горох соя кукуруза горох соя кукуруза
воздух(контроль)
Imax,

mV

265,7 ± 9,09 (100%) 139,0 ± 12,7 (100%) 127,7 ± 9,6 (100%) 265,7 ± 49,0 (100%) 110,7 ± 13,7 (100%) 205,4 ± 3,7 (100%) 265,7 ± 49,0 (100%) 129,0 ± 14,2 (100%) 184,5 ± 27,5 (100%)
S,

mV*c

2052,9 ± 203,6 (100%) 1246,2 ± 17,2 (100%) 1222.2 ± 76,8 (100%) 2052,9 ± 203,6 (100%) 963,0 ± 55,8 (100%) 1734,8 ± 55,8 (100%) 2052,9 ± 203,6 (100%) 1100,0 ± 119,0 (100%) 1578,9 ± 119,1 (100%)
k 0,13 ± 0,01 0,11 ± 0,01 0,10 ± 0,01 0,13 ± 0,01 0,12 ± 0,01 0,12 ± 0,01 0,13 ± 0,01 0.12 ± 0,01 0,12 ± 0,01
гипоксия
Imax,

mV

335,5 ± 13,8 (126%) 199,0 ± 11,3 (143%) 210,7 ± 11,3 (165%) 319,5 ± 9,8 (120%) 180,0 ± 12,0 (163%) 214,5 ± 29,5 (104%) 332,2 ± 31,5 (125%) 150,7 ± 11,7 (117%) 208,2 ± 16,5 (113%)
S,

mV*c

2074,7 ± 71,0 (101%) 1745,0 ± 120,9 (140%) 1900,9 ± 45,1 (155%) 1895,5 ± 110,2 (92%) 1329,2 ± 120,2 (138%) 1837,7 ± 212,4 (106%) 2033,3 ± 152,0 (99%) 1335,9 ± 48,9 (121%) 1665,2 ± 164,5 (105%)
k 0,16 ± 0,01 0,11 ± 0,01 0,11 ± 0,01 0,17 ± 0,01 0,13 ± 0,01 0.12 ± 0.01 0,16 ± 0,01 0,11 ± 0,01 0,13 ± 0,01
СС h - среда
Imax,

mV

280,5 ± 6,8 (106%) 173,7 ± 5,6 (125%) 166,1 ± 7,2 (130%) 350,2 ± 5,1 (131%) 163,8 ± 3,3 (145%) 183,7 ± 21,1 (89%) 280,0 ± 15,7 (106%) 149,2 ± 10,9 (116%) 136,3 ± 28,0 (74%)
S,

mV*c

1969,0 ± 90,7 (96%) 1648,9 ± 134,0 (132%) 1480,9 ± 88,1 (121%) 2104,8 ± 172,3 (103%) 1510,2 ± 56,9 (157%) 1355,2 ± 215,5 (78%) 1742,8 ± 151,5 (84%) 1221,4 ± 192,1 (111%) 1214,7 ± 172,0 (77%)
k 0,14 ± 0,01 0,11 ± 0,01 0,11 ± 0,01 0,17 ± 0,01 0,11 ± 0,01 0,14 ± 0,01 0,16 ± 0,01 0,12 ± 0,01 0,11 ± 0,01


В растениях же кукурузы этот показатель возрастал в условиях гипоксии на протяжении опыта, а в условиях СО2 - среды после повышения к концу опыта возвращался до уровня контроля. Данные изменения показателей хемилюминесценции указывают на более интенсивные процессы свобднорадикального окисления в тканях неустойчивых к гипоксии проростков гороха в условиях дефицита кислорода, в отличие от среднеустойчивых растений сои и кукурузы.

Полученные результаты совпадают с данными, приведенными в работе [54], где отмечено увеличение содержания МДА, одного из продуктов пероксидации липидов, в условиях почвенной гипоксии в корнях растений.

Подобное повышение процессов пероксидации липидов было обнаружено и в растениях яблони при гипоксическом стрессе [242]. В тоже время скорость процессов ПОЛ зависела и от степени устойчивости растений к действию стрессового фактора [35]. Так у неустойчивых проростков гороха происходила активация процессов пероксидации липидов, а у более устойчивых проростков кукурузы - торможение процессов ПОЛ в условиях дефицита кислорода. Показано [56], что на ранних стадиях гипоксического стресса в растениях рапса интенсивность процессов пероксидации удерживалась на более низком уровне, но со временем начинала существенно возрастать. В тоже время в других работах [112, 140, 154, 182] отмечено, что процессы пероксидации липидов, происходящие при гипо- и аноксии, значительно увеличиваются в постаноксический период. Однако полученные нами данные по исследованию скорости свободнорадикального окисления методом хемилюминесценции показали, что именно у неустойчивых растений эти процессы протекали в условиях гипоксии более интенсивно, чем у более устойчивых проростков сои и кукурузы. С течением времени у этих растений отмечалась нормализация интенсивности процессов свободнорадикального окисления при гипоксическом стрессе, что вероятно свидетельствует о большей активности антиоксидантных ферментов в их клетках, или о повышении содержания в них низкомолекулярных

антиоксидантов. При этом действие СО2 - среды отличалось от условий обычной гипоксии, что ранее уже отмечалось для различных процессов в клетках, включая скорость пероксидации липидов [35] и активность ферментов цикла трикарбоновых кислот [33].

<< | >>
Источник: Бердникова Ольга Сергеевна. ВОЗДЕЙСТВИЕ ГИПОКСИИ И СРЕДЫ ВЫСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ СО2 НА ОБРАЗОВАНИЕ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА В КЛЕТКАХ РАЗЛИЧНЫХ ПО УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ. 2016

Еще по теме Исследование скорости свободнорадикального окисления в растениях в условиях гипоксии и СО2 — среды:

  1. Бердникова Ольга Сергеевна. ВОЗДЕЙСТВИЕ ГИПОКСИИ И СРЕДЫ ВЫСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ СО2 НА ОБРАЗОВАНИЕ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА В КЛЕТКАХ РАЗЛИЧНЫХ ПО УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ, 2016
  2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ ПЕРЕКИСНОГО (СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО) ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ  
  3. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА УСЛОВИЯ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИЙ
  4. О СКОРОСТИ ОБНОВЛЕНИЯ БЕЛКА И ХЛОРОФИЛЛА В ВЫСШИХ РАСТЕНИЯХ [24]
  5. Влияние условий среды
  6. IV. ПУТИ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ МЛЕКОПИТАЮЩИХ К УСЛОВИЯМ СРЕДЫ
  7. 9.1. Корреляции когнитивных характеристик испытуемых с разной степенью родства и сходства условий среды
  8. РЕАКЦИИ РАСТЕНИЙ НА ДЕЙСТВИЕ СРЕДЫ
  9. 1 УСЛОВИЯ И ПРОГРАММА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
  10. Устойчивость растений к неблагоприятным условиям
  11. ИНДИКАЦИЯ ПОЧВЕННО-ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ ПО РАСТЕНИЯМ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ