CC BY
41
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МАЛОНДИАЛЬДЕГИДА В ЛИСТЬЯХ КУКУРУЗЫ (ZEA MAYS L.) В УСЛОВИЯХ ОТДЕЛЬНОГО И СОВМЕСТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ РАДИАЦИОННОГО И СОЛЕВОГО
СТРЕССА
Аббасзаде Горхмаз Зигем оглы
Магистр, Бакинский Государственный Университет, г. Баку Велиджанова Мехрибан Зебулла кызы Млад. науч. сотр., Институт Радиационных Проблем НАНА, г. Баку
Джафаров Элимхан Сулейман оглы
Доктор биол. наук, Институт Радиационных Проблем НАНА, г. Баку
Аннотация
Представленная работа посвящена исследованию как отдельного, так и совместного влияния радиоактивного излучения и солевого стресса на содержание МДА, продукта перекисного окисления липидов мембран в листьях кукурузы. Было установлено, что радиоактивное излучение при высоких дозах, а солевой стресс при низких концентрациях вызывает значительные изменения в содержании MDA. А в случае двойного стресса содержание МДА увеличивается только при больших концентрациях соли.
Abstract
This work is devoted to the study of as a individual and joint influence of radiation and salt stress on the content of MDA, which is the product of membrane lipid peroxidation in leaves of maize. It has been found that radioactive radiation causes significant changes in the content of MDA at high doses and for salt stress this occurs at low concentrations. And in the case of a double stress MDA content increased only at high salt concentrations.
Ключевые слова: Zea mays L. ssp. mays, предпосевное облучение, солевой стресс, перекисное окисление липидов, малоновый диальдегид.
Keywords: Zea mays L. ssp. mays, pre-sowing irradiation, salt stress, lipid peroxidation, malondialdehyde.
Известно, что антропогенная деятельность человека приводит к усугублению экологической обстановки в окружающей среде. В итоге, фитоце-нозы оказываются под влиянием абиотических стрессоров. Результаты проведенных многочисленных исследований показывают, что абиотические факторы становятся причиной нарушения ионного баланса земель и вызывают утончение озонового слоя [6]. Происходящие экологические изменения такого рода приводят к тому, что растения подвергаются воздействию более интенсивной солнечной радиации и более высокой концентрации солей. Высокие дозы солнечной радиации, а также интенсивное засоление являются причиной нарушений клеточного метаболизма растений. В итоге, уменьшается как биологическое разнообразие дикорастущих растений, так и продуктивность культурных растений.
Из результатов исследований, проведенных до настоящего времени становится очевидным, что общая стрессовая реакция растений на повреждающее действие абиотических факторов является формирование активных форм кислорода и возникновение окислительного стресса [1, 2, 4]. Было установлено, что окислительный стресс, прежде всего, влияет на биологическую структуру хлоропластов и митохондрий, в результате которого нарушается их биологические функции [3].
В представленной нами работе впервые в условиях разных концентраций №0 были изучены рост
и развитие кукурузы, семена которой перед посевом подверглись у - облучению в разных дозах. При этом влияние радиации и соли были изучены как в отдельности, так и в сочетании. Как известно, в ответ такого рода воздействиям происходит окислительная деградация липидов клеточных мембран, принимающих на себя прямое воздействие свободных радикалов. В результате такого воздействия образуется продукт повреждения - малондиальде-гид (МДА) [6, 7]. Согласно содержанию МДА можно судить о степени повреждения липидов.
Целью наших исследований было изучение влияния NaCl в разных
концентрациях на динамику изменения количества МДА в листьях кукурузы, семена которой были подвержены воздействию различных доз радиации.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Объект исследования - Zea Mays L.ssp. mays (кукуруза).
Оборудования - Источник у- излучения -60Со, центрифуга -HIMAC -CT15 RE (United Kingdom), спектрофотометр - JENWAY- 67Series (United Kingdom).
Семена кукурузы, которая являлась предметом исследований, были подвержены предпосевному облучению в дозах 1, 5, 10, 50, 100, 200, 300 Гр (во всех случаях мощность дозы облучения была 0,048 Гр/с) на установке «RUXUND», с использованием источником излучения 60Co. Эти семена были посажены в лабораторных фитотронных условиях в
контрольный раствор и в растворы №0 с концентрациями 1мM, 5мM, 10мM, 50мM, 100мM, 200мM, 300мM.
Определение содержания малонового диальдегида. В основе используемого нами метода [5] лежит реакция между малоновым диальдегидом (МДА) и тиобарбитуровой кислотой, в результате которой при высокой температуре в кислой среде образуется окрашенный триметиновый комплекс. Максимум поглощения этого комплекса приходится на 532 нм.
Для определения содержания МДА свежесобранные листья растений гомогенизировали с 5% -ной трихлоруксусной кислотой, а затем в течение 10 мин при 27°С центрифугировали (12000 g). Далее равные объемы супернатанта и 0,5% - ный тио-барбитуровой кислоты добавляли в 20% -ной три-хлоруксусной кислоты и инкубировали при 96°С в течение 30 мин и быстро охлаждали на ледяной бане. После центрифугировании при 12000 g в течение 10 мин определяли оптическую плотность надосадочной жидкости при 532 и 600 нм. Концентрацию МДА рассчитывали по формуле
СмОА =
(Рг - Р2) • 72
(где Dl и D2 - оптические плотности при 532 и 600 нм, соответственно; е - коэффициент поглощения (е = 155 мМ-1 см-1); Vl - общий, V2 -
окончательный объем кювет в см-3; I - длина этого кювета в см).
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Динамику изменения содержания МДА мы исследовали в трех разных условиях.
1. Первоначально, мы проводили исследования по определению количества МДА, являющегося результатом перекисного окисления липидов клеток кукурузы, семена которой подверглись облучению перед посевом.
Полученные нами результаты по определению МДА представлены на рисунке 1.
Из полученных результатов становится видно, что дозы облучения до 5 Гр не приводят к изменению в содержании МДА. Однако последующее увеличение дозы облучения от 5 до 300 Гр приводит к постепенному увеличению содержания МДА.
Рис. 1. Динамика изменения содержания МДА в условиях радиационного
стресса.
Можно предположить, что в малых дозах (от 1 до 5 Гр) не возникает окисление липидов мембран и, следовательно, не происходит интенсивное образование МДА. А в больших дозах облучения ли-пиды мембран становятся мишенью для активных форм кислорода и свободных радикалов, созданных ионизирующим облучением, а это, в свою очередь, приводит к образованию малондиальдегида.
2. Следующим этапом наших исследований стало определение содержания МДА в кукурузе, выращенной в растворе №0 при разных ее концентрациях.
Полученные результаты отражены на рисунке
2.
Концентрация ^С1 (мМ)
Рис. 2. Динамика изменения содержания МДА в условиях солевого
стресса.
Как видно из результатов, в интервале от 1 до 50 мМ с увеличением концентрации соли увеличивается содержание МДА. При этом дальнейшее увеличение концентрации №01 не приводит к увеличению содержания МДА.
3. Третьим этапом наших исследований было определение содержания МДА в листьях кукурузы, произрастающей в условиях разных концентраций №С1, семена которой подверглись предпосевному у - облучению. Проводя исследование такого рода, мы попытались получить информацию о содержании МДА в листьях кукурузы, произрастающей в условиях двойного стресса.
Полученные результаты относительно содержания МДА в условиях двойного стресса представлены на рисунке 3.
Как видно из этого рисунка, в условиях радиационного стресса с увеличением концентрации соли до 100 мM не происходит существенных изменений в содержании МДА. Однако дальнейшее увеличение концентрации соли приводит к заметному увеличению его содержания.
коп^о! 1 5 10 50 100
Концентрация ^С1 (мМ)
1-1
200 300
Рис. 3. Динамика изменения содержания МДА в условиях солевого и радиационного стресса.
Из всех полученных нами результатов можно сделать следующие выводы:
- радиационный стресс до 50 Гр не вызывает значительных изменений в содержании MDA. Увеличение количества МДА происходит только при дозах выше 50 Гр;
- солевой стресс проявляется при концентрациях выше 1 мМ и с увеличением концентрации соли интенсивность солевого стресса увеличивается (значительно увеличивается содержание МДА);
- в случаях двойного стресса значительное увеличение количества МДА происходит только при больших концентрациях (больше чем 100 мМ)
Список литературы:
1. Духовский П., Юкнис Р., Бразайтите А., Жу-каускайте И. Реакция растений на комплексное воздействие природных и антропогенных стрессоров // Физиология растений, 2003, т. 50, № 2, с. 165- 173.
2. Blokhina O., Virolainen E., Fagerstedt K. Anti-oxsidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress // Ann. Bot., 2003, v. 91, pp. 179-194.
3. Chaves, M.M., Maroco J.P., Pereira J. Understanding plant responses to drought-from genes to the whole plant // Functional Plant Biol., 2003, v.30, pp. 239-264.
4. Gill S.S., Tuteja N. Reaktive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants // Plant Physiol. Biochem., 2010, v.48, pp. 909-930.
5. Ohkawa H, Ohishi N, Yagi K.Ohkawa. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction // Anal Biochem. 1979, 95(2), p. 351-358.
6. Miller R., Suzuki N., Cifici-Yilmaz S., Mittler R. Reaktive oxygen species homeostasis and signaling during drought and salinity stresses // Plant Cell Environ., 2010, v.33, pp. 453-467.
7. Montiller J.L., Cacas J.L. The upstream oxylipin profile of Arabidopsis thaliana: A tool to scan for oxidative stresses. Plant J. 2004. 40. p.439-450.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКУ ДОЗА-ЗАВИСИМОГО ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ПРОЛИНА В ДВУХ ПОКОЛЕНИЯХ БОЬА^М МЕЬО^Е^ и СЕМЕНА КОТОРОГО ПЕРЕД ПЕРВЫМ ПОСЕВОМ ПОДВЕРГЛИСЬ К
ВОЗДЕЙСТВИЮ у - ЛУЧЕЙ
Караева Камала Гюльоглановна
Млад. науч. сотр., Институт Радиационных Проблем НАНA, г. Баку
Агаева Асматханум Вагифовна Млад. науч. сотр., Институт Радиационных Проблем НАНА, г. Баку
Джафаров Элимхан Сулейманович
Доктор биол. наук, Институт Радиационных Проблем НАНА, г. Баку
Аннотация
В работе исследована динамика доза - зависимого изменения содержания антиоксидантного пролина в двух поколениях Solanum melongena L., семена которого перед первым посевом подверглись к облучению у - лучей при разных дозах. Показано, что характер изменения содержания пролина для второго поколения растения отличается от того для первого поколения. Так как если реакция семян растения первого поколения к воздействию радиации при низких дозах (от 1 до 10 Гр) характеризуется постепенным увеличением содержание пролина, то в семенах второго поколения облучение в малых дозах либо не приводит к изменению содержания пролина, либо изменение находится в пределах ощибки измерений. Предполо-гается, что в облученных семенах под действием радиоактивного излучения при малых дозах формируются определенные защитные механизмы, которые сохраняются и во втором поколении растения.
Abstract
It was studied the dynamics of dose - dependent changes of proline content in two generations Solanum melongena L., seeds of which before the first sowing were subjected to gamma radiation at different doses. It is shown that the character of the change of proline content of the second generation of plants is different from the first generation. Since if the reaction of seeds of the first plant generation to radiation exposure at low doses (1 to 10 Gy) is characterized by a gradual increase in proline content, then in the second generation the irradiation of seed in small doses does not change of proline content or a change is within the errors measurements. It is likely that in the irradiated seeds under the influence of radiation at low doses are formed certain protective mechanisms, which are stored in the second generation plants.
Ключевые слова: Solanum melongena L., предпосевное облучение, содержание пролина, первое и второе поколение растения.
Keywords: Solanum melongena L., pre-sowing irradiation, proline content, first and second plant generation.
Влияние ионизирующего излучения на биохимические процессы, происходящие в клетках, и при этом роль антиоксидантной системы в защите клеток от повреждающего воздействия излучения, несомненно, вызывает определенный интерес. Исходя из таких соображений, в представленной работе мы на основе изменения содержания антиок-сидантного пролина попытались исследовать первичные повреждения, происходящие в течение вегетационного периода в организме Solanum melongena L. (баклажан), семена которого перед посевом облучались у - лучами при разных дозах. А отдаленное последствие излучения изучали в следующем ее поколении.
Предполагаем, что подобные работы позволят понимать сущность ответных защитных реакций растительных организмов в неблагоприятных для них условиях.
Материалы и методы. Семена Solanum melongena L. перед первым посевом подверглись воздействию у - облучению в дозах 1, 5, 10, 50, 100, 200, 300 и 400 Гр с применением Со60. Мощность дозы во всех случаях составляла 0,048 Гр/сек. Облученные семена вместе с их контрольными образцами вырашивались на опытном участке Института растениеводства. В фазе цветения в экстрактах свежесобранных листьев было определено содержание пролина. В конце вегетационного периода плоды
