АКТИВНОСТЬ КАТАЛАЗЫ В ПОЧКАХ И КОРЕ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

АКТИВНОСТЬ КАТАЛАЗЫ В ПОЧКАХ И КОРЕ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ

К.А. Веселова, магистрант Н.И. Макарова, магистрант Р.В. Чистяков, магистрант С.В. Мухаметова, канд. с.-х. наук

Поволжский государственный технологический университет (Россия, г. Йошкар-Ола)

DOI: 10.24411/2500-1000-2020-11328

Аннотация. Проведено исследование по определению активности каталазы в коре однолетних побегов и почках трех лиственных древесных видов в условиях города Йошкар-Олы и Ботанического сада-института ПГТУ. Среди изученных растений наибольшая активность каталазы отмечена у Malus baccata. У данного вида фермент активнее в почках, а у Aesculus hippocastanum и Tilia cordata - в коре. В городских условиях у Aesculus hippocastanum активность каталазы существенно превышает контрольные значения. У Malus baccata статистически значимых различий между значениями в городе и контроле не выявлено.

Ключевые слова: каталаза, фермент, устойчивость, жизнеспособность растений.

Роль зеленых насаждений в современных городских условиях очень важна. Помимо обогащения воздуха кислородом, растениям также присущи пылезащитная, фитонцидная, шумопоглощающая, клима-тообразующая, эстетическая и др. функции. Также хорошо известны бактерицидные свойства некоторых древесных растений. Городские зеленые насаждения являются эффективным средством экологической защиты, создают более комфортную среду для человека. Однако растительность, наряду с животным миром, является наиболее чувствительным ландшафтным компонентом, они первыми улавливают изменения среды и реагируют на них деградацией. На растительность негативно влияют нарушения водно-воздушного режима почвы, засорение отходами всех видов и т.д. [1]. В связи с этим определение жизнеспособности растений в городских условиях является актуальным.

Одним из методов определения жизнеспособности растения является определение активности каталазы в тканях растения. С помощью него можно оценить физиологическое состояние растения, степень его повреждения неблагоприятными воздействиями и др. Каталаза - фермент класса оксиредуктаз, значение в растениях - разрушение токсичной перекиси водоро-

да, накапливаемой в клетках в процессе жизнедеятельности. По интенсивности и количеству выделяемого в результате реакции кислорода судят об активности ка-талазы. Наиболее активна каталаза в молодых жизнеспособных тканях и органах растений, а с возрастом тканей и при снижении жизнеспособности ее активность уменьшается. Данный фермент ингибиру-ется также синильной кислотой, сероводородом, фторидами [2]. Известно, что небольшое повышение активности каталазы свидетельствует об устойчивости растения, в то время как сильное нетипичное повышение может объясняться своеобразной защитной реакцией организма на неблагоприятные условия среды [3]. Также отмечается, что повышение активности антиоксидантных ферментов приводит к усилению защиты растений от окислительного стресса и более высокой их устойчивости к абиотическим факторам городской среды [4].

Цель данного исследования - определение активности каталазы в почках и коре лиственных древесных растений в г. Йошкар-Оле.

Исследование проводилось в ноябре 2020 года на практическом занятии по дисциплине «Урбомониторинг зеленых насаждений». Объекты исследования - ли-

ственные древесные растения участка зеленой полосы Ленинского проспекта у корпуса № 1 Поволжского государственного технологического университета. Данная территория находится в центре города. В качестве условного контроля были изучены растения в Дендрарии Ботанического сада-института ПГТУ, который находится на окраине города. Изучены следующие виды: конский каштан обыкновенный (Aesculus hippocastanum), липа мелколистная (Tilia cordata), яблоня ягодная (Malus baccata) [5].

Определение активности каталазы в почках и коре однолетних побегов расте-

ний было произведено газометрическим способом [2]. У каждого вида было подготовлено 4-5 навесок растительного материала с помощью аналитических весов. Их растирали в ступке с добавлением песка и мела в 10 мл дистиллированной воды. Полученную смесь вместе с 2 мл перекиси водорода (3%) в фарфоровом тигле помещали в стеклянную склянку, которую подсоединяли к газометрической установке и встряхивали в течение 1 мин. с момента начала опускания уровня воды в измерительной бюретке (рис.).

Рис. Подготовка растительного материала

Полученные результаты исследования приведены в таблице.

Таблица. Активность каталазы в тканях древесных растений, мл О2 / (г • мин)

Наименование вида Образец Проспект Ленина Контроль Критерий Стьюдента

Конский каштан обыкновенный Почки 9,0±0,56 3,2±0,55 7,37

Кора 10,8±0,51 6,7±1,41 2,71

Липа мелколистная Почки 8,1±0,73 4,1±1,27 2,74

Кора 12,3±0,79 12,3±0,69 0,01

Яблоня ягодная Почки 31,3±5,41 30,4±1,03 0,16

Кора 18,4±1,55 15,6±0,40 1,74

Среди изученных видов растений наибольшей активностью каталазы характеризовались почки и кора яблони: значения изучаемого показателя данного вида в несколько раз превышали значения двух других видов. У конского каштана и липы активность каталазы в коре больше, чем в почках, а у яблони, напротив, наибольшая активность фермента выявлена в почках. Различие статистически достоверно у всех видов.

В городских условиях у конского каштана активность каталазы, как в почках, так и в коре, существенно превышала активность фермента в контроле. Аналогичная закономерность прослежена и в почках

липы. В коре однолетних побегов липы, а также в почках и коре яблони существенных различий между городскими и контрольными условиями не выявлено.

По сравнению с данными подобного исследования почек растений в 2019 году [5], значения показателей аналогичны. Исключение составили контрольные цифры конского каштана и яблони.

Таким образом, изучена активность фермента каталаза в почках и коре однолетних побегов трех видов древесных растений в различных условиях. В дальнейшем изучение динамики данного показателя в органах и тканях древесных растений будет продолжено.

Библиографический список

1. Нехуженко Н.А. Основы ландшафтного проектирования и ландшафтной архитектуры: учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп. - СПб.: Питер. - 2011. - 192 с.

2. Карасев В.Н. Физиология растений: экспериментальные исследования: учебное пособие / В.Н. Карасев, М.А. Карасева. - Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2018. - 312 с.

3. Серебрякова Н.Е. Диагностика жизнеспособности древесных растений г. Нижнекамска по активности фермента каталазы / Н.Е. Серебрякова, М.А. Карасева, В.Н. Карасев, Ю.В. Граница // Российский журнал прикладной экологии. - 2015. - №4 (4). - С. 39-43.

4. Воскресенский В.С. Изменение активности окислительно-восстановительных ферментов у древесных растений в условиях городской среды / В.С. Воскресенский, А.Л. Воскресенская // Вестник Марийского государственного технического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. - 2011. - №1. - С. 75-82.

5. Соколова, К.И. Определение активности каталазы в почках древесных растений / К.И. Соколова, А.В. Конакова, С.В. Мухаметова // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. - 2019. - №11-2 (38). - С. 22-24.

CATALASE ACTIVITY IN BUDS AND BARK OF WOODY PLANTS

K.A. Veselova, Graduate Student

N.I. Makarova, Graduate Student

R.V. Chistyakov, Graduate Student

S.V. Mukhametova, Candidate of Agricultural Sciences

Volga State University of Technology

(Russia, Yoshkar-Ola)

Abstract. A study was conducted to determine the catalase activity in the bark of annual shoots and buds of three deciduous tree species in the Yoshkar-Ola city and the Botanical garden-Institute of VSUT. Among the studied plants, the highest catalase activity was observed in Malus baccata. In this species, the enzyme is more active in the buds, and in Aesculus hippocastanum and Tilia cordata - in the bark. In urban conditions, Aesculus hippocastanum catalase activity significantly exceeds the control values. In Malus baccata, there were no statistically significant differences between the values in the city and the control.

Keywords: catalase, enzyme, resistance, plant viability.