<<
>>

6.1. Влияние газовых сред на активность антиоксидантных ферментов каталазы, аскорбатпероксидазы и общей пероксидазы

Как известно [188], кроме супепроксиддисмутазы в процессах детоксикации различных типов АФК в клетках растений может участвовать и целый ряд других антиоксидантных ферментов, таких как каталаза, пероксидаза, аскорбатпероксидаза.

При этом даже предполагается [140], что повышение активности ферментов антиоксидантной защиты может быть связано как раз с избыточным накоплением АФК в клетках растений, находящихся в условиях гипоксии. В ряде литературных источников [123] отмечено, что активность антиоксидантных ферментов как раз и зависит от степени устойчивости растений. Так, в клетках более устойчивых сортов риса в условиях гипоксии активность антиоксидантных ферментов супероксиддисмутазы, каталазы, аскорбатпероксидазы и пероксидазы была выше, чем у неустойчивых сортов. Было обнаружено и повышение активности ферментов каталазы и аскорбатпероксидазы в условиях гипоксического стресса в проростках ячменя [53]. Возрастание активности ферментов аскорбатпероксидазы и супероксиддисмутазы было характерно и для растений рапса при действии гипоксии, что, как предполагают, и сдерживало интенсивность процессов пероксидации липидов на ранних стадиях развития стресса [56]. Повышение активности основных антиоксидантных ферментов было отмечено в растениях кукурузы в условиях избыточного увлажнения почв [231] и в растениях нута при затоплении [264]. В клетках соевых бобов в условиях аноксии показано возрастание активности пероксидазы [120].

Таким образом, были обнаружены изменения активности

антиоксидантных ферментов у растений, подвергнутых действию гипоксии, однако для условий кратковременной экспозиции (до 24 часов) такие исследования не проводились, а для растений гороха и сои вообще не ставились. В связи с этим, в дальнейших опытах нами были проведены исследования по определению активности ряда ферментов, таких как каталазы, аскорбатпероксидазы и общей пероксидазы, участвующих в детоксикации АФК, в исследуемых растениях при действии дефицита кислорода и среды высоких концентраций СО2 (рис. 8, 9).









Как видно из полученных результатов исследования, активность каталазы в проростках сои, обладающих средней устойчивостью к гипоксии, возрастала уже в первые часы действия гипоксического стресса в 3 раза. К концу опыта активность фермента в проростках сои почти в 10 раз превышала уровень контрольных растений. В то же время, при действии высокой концентрации СО2 уже в самые первые часы экспозиции в клетках проростков сои отмечали почти 10-кратное увеличение активности данного фермента. К концу опыта активность каталазы снижалась, но все еще оставалась выше, чем в контрольных проростках еще в 2,5 раза.

У проростков гороха, относящихся к растениям, неустойчивым к дефициту кислорода, активность каталазы повышалась менее значительно и только в среде с высоким содержанием СО2. В условиях обычной гипоксии активность каталазы в клетках проростков гороха после некоторого повышения падала и к концу опыта была даже ниже, чем в аэрируемых растениях.

Активность аскорбатпероксидазы и общей пероксидазы у исследуемых растений менялась в меньшей степени. У сои активность этих ферментов увеличивалась только через 24 ч действия гипоксии до уровня 150 и 235 % соответственно. Высокие концентрации СО2 вызывали в начале опыта снижение активности аскорбатпероксидазы и увеличивали активность общей пероксидазы. К концу опыта в клетках проростков сои активность этих ферментов возвращалась к норме. У гороха активность ферментов пероксидазной группы в условиях высокого содержания СО2 в среде увеличивалась уже в первые часы опыта и к 24 ч активность общей пероксидазы оставалась достаточно высокой (148,2 % от уровня контроля). При действии гипоксии к концу опыта наблюдалось повышение активности только общей пероксидазы.

Проведенные исследования позволяют заключить, что в условиях гипоксии у более устойчивых растений сои в первые часы экспозиции активность каталазы возрастала в большей мере, чем у неустойчивых растений гороха, что позволяло контролировать уровень образования АФК. Однако, с увеличением сроков экспозиции (до 24 ч) функция защиты клеток растений от АФК переходила у этих растений к ферментам пероксидазной группы, что подтверждалось повышением активности ферментов общей пероксидазы и аскорбатпероксидазы у данных растений при действии гипоксии и среды с повышенным содержанием углекислого газа. При этом у более устойчивых проростков сои отмечался и более низкий уровень накопления в клетках разных типов АФК. Ранее было обнаружено [242] повышение активности СОД, каталазы и аскорбатпероксидазы в корнях яблони, подвергнутых длительной гипоксии (до 20 дней), в начальный период, но при длительном действии стрессора их активность начинала снижаться.

В данных опытах было показано, что СО2 - среда вызывала и более значительные изменения активности ферментов антиоксидантной системы, чем условия обычной гипоксии. У растений сои особенно это было выражено в изменения активности каталазы, когда уже при 3-часовой экспозиции в среде с СО2 ее активность возрастала до такой величины, которая была характерна для фермента, но только через 24 часа действия гипоксии. Это подтверждает ранее высказанное предположение [35, 39] о том, что действие диоксида углерода не связано с его влиянием на величину внутриклеточного рН, а определяется его влиянием на активность ферментных систем [40, 263] и структуру биологических мембран [46].

<< | >>
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 6.1. Влияние газовых сред на активность антиоксидантных ферментов каталазы, аскорбатпероксидазы и общей пероксидазы:

  1.   Определение активности пероксидазы (КФ 1.11.1.7) в крови. 
  2. Изучение биологически активных соединений — ферментов и антибиотиков. Создание новых методов
  3. Геохимическое влияние газовых потоков на почвенный покров газоносных территорий
  4. Влияние высотных факторов и принципы формирования искусственной газовой среды в кабине
  5. ГИСТОХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ И ДРУГИХ ВЕЩЕСТВ В ПРОРАСТАЮЩИХ СЕМЕНАХ СОРТОВ ЛЬНА-ДОЛГУНЦА ПОД ВЛИЯНИЕМ ГЕРБИЦИДОВ
  6.   МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СИСТЕМЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ ОРГАНИЗМА  
  7. Подготовка питательных сред
  8.   ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ КИСЛОТНОСТИ (ГОСТ 13496.12-98)  
  9. ГЛАВА 16 ВОПРОСЫ ОБЩЕЙ ЭКОЛОГИИ
  10. Терехова В.А. (ред). БИОДИАГНОСТИКА в экологической оценке почв и сопредельных сред, 2013
  11. Индукция ферментов. 
  12. 3. Ферменты микроорганизмов.