Фракційний склад білків у органах рослин сої, адаптованих до умов нафтозабрудненого ґрунту Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

3. План дш щодо збереження та вщновлення зубра (Bison bonasus L.) в фауш Украши / Сшльний наказ Держкомлiсгоспу Украши та Мшприроди Украши вiд 8 травня 2007 р., № 231/163.

4. Солодкий В.Д. ОбГрунтування оргашзацп науково-виробничого комплексу 3i збереження та вщтворення зубра европейського (Bison bonasus L.) у Буковинських Карпатах / В.Д. Солодкий, Й.В. Царик // Вюник Львiвського унiверситету. - Сер.: Бiологiчна. - Львiв : Вид-во ЛНУ iM. 1вана Франка. - 2010. - № 52. - С. 77-82.

5. Соколов И.И. Копытные звери (отряды Perissodactyla и Artiodactyla). Млекопитающие / И.И. Соколов // В кн.: Фауна СССР. - М.-Л., 1959. - Т. 1. - С. 569-598.

6. Фурдичко О.1. Заповщна справа в Украiнi / О.1. Фурдичко, В.К. Сiвак, В.Д. Солодкий. - Чершвщ : Вид-во "Зелена Буковина", 2005 р. - 336 с.

7. Червона книга Украши. Тваринний свгг. - К. : Вид-во "Глобалколсалтинг", 2009. -

624 с.

8. Shunak H. The research of Bison bonasus Population in Chernivtsi State / H. Shunak, V. So-lodkyy, A. Tanas // 80 lat restytucji zubra w Puszczy Bialowieskiej : VII Miedzynarodowa Konfe-rencja, Bialoweiza, 28-29 wrzesnia 2009. - Streszczenia referatow. - P. 52-53.

Солодкий В.Д., Масикевич Ю.Г., Заячук В.Я. Состояние и перспективы популяции Bison bonasus L. на территории ГП "Сторожинецкое лесное хозяйство"

Изучены особенности и проблемы реаклиматизации зубра европейского на территории государственного предприятия "Сторожинецкое лесное хозяйство", где впервые в Украине был создан зоологический заказник с целью сохранения этого ценного вида дикой фауны, который занесен в Красную книгу Украины, Красну книгу МСОП и в Европейский Красный список. Разработана программа "Зубры Буковины", предложен ряд мероприятий для создания условий воссоздания оптимальной численности популяции зубра.

Ключевые слова: зубр европейский, зоологический заказник, системный подход, программа "Зубры Буковины"

Solodkyy V.D., Masikevich Yu.H., Zayachuk V.Ya. State and prospects of population of Bison bonasus L. on territory of "Storozynethe forestry"

Features and problems of reclimatisation of aurochs of the European on territory State Enterprise "Storozynets District", where first on Ukraine a zoological wildlife preserve was created with the aim of maintenance of this valuable type of wild fauna, that is brought to the Red Book of Ukraine, Red Book of MSOP and European Red List. The program "Bison of Bukovyna" is worked out, the row of measures is offered for conditioning of recreation of optimal quantity of population of aurochs.

Keywords: aurochs the European, zoological wildlife preserve, approach of the systems, program "Bison of Bukovyna".

УДК 581.[144.2+524+55] Ст. наук. ствроб. О.1. Величко,

канд. бюл. наук - Львiвський НУ ím. 1вана Франка

ФРАКЦ1ЙНИЙ СКЛАД Б1ЛК1В У ОРГАНАХ РОСЛИН COÏ, АДАПТОВАНИХ ДО УМОВ НАФТОЗАБРУДНЕНОГО ГРУНТУ

Дослщжено роль захисних бшгав у загальнш адаптивнш вщповда рослин coï (Glicine hispida Maxim) на забруднення Грунту нафтою. Встановлено синтез у вщпо-вщь на дто екстремальних умов нафтозабрудненого Грунту низькомолекулярних бш-kíb з молекулярними масами у межах 30-40 кД у листках, а також високомолекуляр-них, масою 70-116 кД, у коренях рослин со^

Ключовг слова: нафтозабруднений Грунт, адаптащя, бшки, рослини со^

Дослiдження стшкосп рослин до екстремальних умов середовища е актуальною проблемою сучасноï бюлогп. Маловивченою на сьогоднi зали-шаеться природа адаптацiï рослинних органiзмiв до умов Грунту, забруднено-го нафтою. У цьому випадку рослини перебувають пiд одночасною дiею рiз-нобiчних негативних чинникiв. PÍ4 у пм, що до складу нафти входять рiзнi компоненти i кожен з них своерщно змiнюе властивостi Грунту. Так, наявт у нафтi смоли та асфальтени закупорюють пори Грунту, що спричиняе обмеже-не проникнення у Грунт кисню та води, знижуе його водоутримувальну здат-нють та заблоковуе доступнють наявних поживних речовин [Пиковский, 1988]. Компонентами нафти е також метановi та ароматичт вуглеводш, якi чинять пряму токсичну дж> [Вальков, Казеев, Колесников, 2004], що вира-жаеться у пригнiченнi функцюнування Грунтовоï мiкробiоти. Крiм цього, результатом нафтовидобтку е надходження у Грунт високомiнералiзованих вод (здебiльшого з вмютом хлоридiв, а також сульфапв та iн.), що е причиною супутнього засолення Грунтiв [Рихимова, Гарусов, Заринова, 2005] та ш.

Виживання рослинних органiзмiв у таких умовах, очевидно, вщбу-ваеться внаслiдок цшого каскаду змiн метаболiзму. Показано, що адаптацп до умов нафтозабрудненого Грунту осоки шорстковолосисгш (Carex hirta L.) сприяло нагромадження в органах рослин низькомолекулярних антиоксидан-пв - аскорбату й каротишв [Терек, Величко, Джура, 2009; Терек та ш., 2006]. Участь антиоксидантноï системи захисту, а саме зм^ активностi антиокси-дантних ферментiв у процеш адаптацiï рослин до дп нафтового забруднення виявлено для рослин осоки шорстковолосисгш (Carex hirta L.) та бобiв кшсь-ких (Vicia faba L.) [Карпин, 2010]. Встановлено, що за дп аналопчних умов серед адаптивних перебудов рослин œï щетинист (Glicine hispida Maxim) -зростання всисноï сили клiтин корешв [Величко та iн., 2009]. У шших роботах виявлено шдуковане забрудненням Грунту нафтою нагромадження у кль тинах коренiв рослин осоки шорстковолосисгш та бобiв кiнських осмолиич-но активних речовин [Коровецька, 2010] та ш.

Вiдомо, що вираженою адаптивною реакщею рослинних органiзмiв на дто екстремальних умов середовища е поява й функцюнування стресових бшюв. Показано, зокрема, юнування специфiчних полiпептидiв у органах рослин, вирощуваних за умов гшо- чи гiпертермiï, посухи, засолення, забруднення полютантами, зниженого рН середовища, гшоксп, грибкового патогенезу тощо. У робот дослщжували iмовiрнiсть синтезу стресових бiлкiв у органах рослин œï за умов росту в нафтозабрудненому Груш! Вирiшення цiеï проблеми, крiм теоретичного, матиме щнне практичне значення, оскшьки до-поможе у розробленнi ефективних методiв тестування стiйкостi та способiв захисту рослин, а також сприятиме цшеспрямованому пiдходу пiд час ство-рення нових форм, толерантних до нафтового забруднення рослин методами селекцп, генноï iнженерiï тощо з метою застосування таких рослин для здшснення ремедiацiï нафтозабруднених Грунтiв.

Насшня соï щетинистоï (Glicine hispida Maxim) вишвали у Грунт, вмь щений у пластмасовi ящики. У кожному ящику мютилося по 6 кг Грунту. Ва-рiанти забруднення Грунту нафтою становили або 5, або 8 %, що умовно при-

рiвнюeгься до середнього та високого рiвня забруднення стосовно впливу на рiст рослин. Контролем вважали Грунт без нафги. Щшьнють висiяного у ко-жен ящик насшня становила 1,0-1,2 г/см3. Для аналiзу фракцiйного складу бшюв використовували 30-добовi рослини со1. Екстрагування легкорозчинних бiлкiв iз заморожених тканин корешв та надземно! частини рослин проводили з використанням трис-глщинового буферу (рН 8,3) iз захисними агентами -аскорбшовою кислотою, меркаптоетанолом, ЕДТА. Електрофорез бiлкiв проводили у вертикально розташованих трубках, заповнених полiакриламiдним гелем у трис-глiциновому електродному буферi (рН 8,3) за методикою Сафо-нових [Биохим. методы в физиологии растений, 1971]. Для фжсацп бшюв використовували 8 %-й розчин ТХО, для фарбування - 0,2 %-й розчин барвника Кумасс блакитного "К-250" у сум^ етанол: оцтова кислота: вода (10:30:1). Барвник, не зв'язаний з бшками, вщмивали розчином етанол: оцтова кислота: вода (10:30:1). Розраховували вщносну електрофоретичну рухливiсть (ВЕР) бшюв з трьох отриманих електофореграм для кожного варiанту дослiду.

Аналiзом вщносно! електрофоретично! рухливостi (ВЕР) бшюв iз тканин листкiв со! виявлено фракцп полiпептидiв, молекулярнi маси яких знахо-дилися у межах 30-90 кД. За ди 5 % нафти у листках со! спостер^али появу полiпептидiв з ВЕР 0,509-0,618 (молекулярш маси яких 45-35 кД), а у випад-ку дп 8 %-! нафти - ще й бiлка з молекуляною масою менше 35 кД (ВЕР = 0,691) (табл. 1).

Табл. 1. Вiдносна електрофоретична рухливкть (ВЕР) бiлкiв листтв соИза умов забруднення Грунту нафтою

кД

маркерш бшки

Ввдносна електрофо

№ з/п

зетична рухливiсть, %

контроль

Вмют нафти у Грунт

5,00 %

8,00 %

116

0,034

0,086

0,091

0,145

0,145

0,224

0,318

66,2

0,138

0,293

0,320

0,328

0,327

0,421

0,411

0,409

45

0,483

0,509

0,509

0,618

35

0,603

0,691

25

0,741

16

0,897

9

Таким чином, встановлено синтез низькомолекулярних бшюв (3040 кД) у листках со! у вщповщь на стресов1 умови нафтозабрудненого Грунту.

Бшки з молекулярною масою вщ 15 до 42 кДа синтезуються у клгти-нах вшх еукарюпв у вщповщь на тепловий стрес i називаються низькомоле-кулярними бiлками теплового шоку (small heat shock proteins, sHsp) [Waters et al., 1996]. Проте експрешю генiв sHsp та бшковий синтез запускае не лише тепловий стрес. Для рослин характерною е надзвичайна рiзноманiтнiсть sHsp, зумовлена необхвдшстю швидко! адаптацii i до шших рiзких змiн умов дов-

кшля, а зокрема - змш iнтенсивностi освггаення, вологосп, а також - у вщпо-вiдь на осмотичний стрес тощо [Клеточные механизмы..., 2007]. Корелящя мiж синтезом sHsp та вщповщдю на стрес стала приводом для створення ri-потези щодо захисту низькомолекулярними бiлками клiтинних компонентiв вщ руйнiвного впливу стресу. Мехашзм, за яким sHsp працюють як клгганш протектори, ще повнiстю не з'ясований, але чiтко визначено, що sHsp здатнi виконувати функцiю шаперошв, тобто зв'язувати частково денатурован унаслiдок стресу бiлковi субстрати, запобiгаючи 1хнш незворотнш агрегацп. Пiсля завершення впливу пошкоджувальних факторiв i вiдновлення нормаль-них умов sHsp виявляються в кттиш упродовж ще 30-50 год, тому передба-чаеться, що наявнiсть sHsp е важливим чинником вiдновлення рослинного оргашзму [Scharf et al., 2001].

Для корешв ж со1 було характерним нагромадження полiпептидiв з високими молекулярними масами (близько 116 кД) у випадку росту рослин у забрудненому нафтою rрунтi, i не виявлених у коренях рослин, якщо ri виро-щувалися у Грунта без нафти (табл. 2). Вщомо, що високомолекулярн стресо-вi бшки, як i низькомолекулярнi, характеризуються шапероною активнiстю, вибiрково зв'язують та вщновлюють структуру денатурованих бiлкiв [Oh et al., 1997], також руйнують нерозчинн агрегати, що утворюються за умов стресу, вившьняючи таким чином бшки, як входять до 1х складу [Coca, Al-moguera, Jordano, 1994].

Табл. 2. BidHOCHa електрофоретична рухливкть бттв корешв рослин coi'за умов забруднення Грунту нафтою

Маркерш бшки № з/п ВЕР

кД контроль вмют нафти у Грунп

5 % 8 %

1 - - 0,017

2 - 0,035 0,035

116 0,034 3 - 0,053 0,053

4 0,069 0,071 0,071

5 0,086 - 0,088

6 - 0,105 -

7 0,138 0,140 -

8 0,189 - -

9 - 0,228 0,236

66,2 0,138 10 - - 0,281

11 - - 0,333

12 0,345 - 0,351

13 0,431 0,438 -

14 0,483 0,491 0,474

45 0,483 15 - 0,526 0,526

16 - 0,596 0,596

35 0,603 17 - - 0,649

25 0,741 18 0,744 0,754 0,772

16 0,897 19 0,862 0,860 -

20 - - 0,912

Як представлено у табл. 2, максимальна ВЕР бшку в коренях coï з не-забрудненого Грунту становила 0,069. За дп нафтового забруднення (5 % нафти у Грунп) у спек^ бiлкiв виявлено бiлкoвi фракцiï з ВЕР 0,053 i 0,035, приблизш мoлекулярнi маси яких 111 i 116 кД. А зi зростанням концентрацп нафти у Групп (8 %) у коренях со' з'являвся бiлoк з молекулярною масою по-над 116 кД. Як вщомо, факт синтезу стресових бшюв свщчить про формуван-ня стшкосп рослин до теплового або шших видiв стресу [Basha et al., 2004]. Тому, можливо, толерантшсть coï до умов нафтозабрудненого Грунту забез-печуеться, серед iншoгo, i завдяки синтезу стресових бшюв у листках i коре-нях рослин.

Таким чином, отримаш результати дають змогу зробити висновок, що можливим елементом процесу адаптацп рослин coï до умов нафтозабрудненого Грунту може бути синтез стресових бшюв - високомолекулярних, масою бшьше 116 кД, у тканинах корешв та низькомолекулярних, маса яких не пе-ревищуе 40 кД, - у тканинах листюв со'.

Л1тература

1. Биохимические методы в физиологии растений / под ред. О. А. Павлиновой. - М. : Изд-во "Наука", 1971. - С. 113-136.

2. Вальков В.Ф. Экология почв : учебн. пособ. / В.Ф. Вальков, К.Ш. Казеев, С.И. Колесников. - Ростов-на-Дону : Изд-во УПЛ РГУ, 2004. - Ч. 3. - 54 с.

3. Величко О.1. Всисна сила клггин корешв рослин со' за екстремальних водних умов нафтозабрудненого Грунту / О.1. Величко, О.В. Сокол, О.1. Терек // Вюник Льв1вського ушвер-ситету. - Сер.: Бюлопчна. - Льв1в : Вид-во ЛНУ 1м. 1вана Франка. - 2009. - Вип. 49. - С. 203-207.

4. Карпин О.Л. Реакщя антиоксидантно' системи рослин Carex hirta L. та Faba bona Medic. (Vicia faba L.) в умовах нафтового забруднення Грунту : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. бюл. наук: спец. 03.00.12 - "Ф1зюлопя рослин" / О.Л. Карпин. - К., 2010. - 20 с.

5. Коровецька Г.В. Адаптащя рослин Faba bona Medic. (Vicia faba L.) та Carex hirta L. до дефщиту вологи в умовах нафтового забруднення Грунту : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. бюл. наук: спец. 03.00.12 - "Ф1зюлопя рослин" / Г.В. Коровецька. - К., 2010. - 20 с.

6. Клеточные механизмы адаптации растений к неблагоприятным воздействиям экологических факторов в естественных условиях / под ред. Е.Л. Кордюм. - К. : Вид-во "Наук. думка", 2003. - 277 с.

7. Пиковский Ю.И. Трансформация техногенных потоков нефти в почвенных экосистемах / Ю.И. Пиковский // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. - М. : Изд-во "Наука", 1988. - С. 7-22.

8. Рихимова Э.Р. Биологическая активность нефтезагрязненной почвы / Э.Р. Рихимо-ва, А.В. Гарусов, С.К.Заринова // Почвоведение. - 2005. - № 4. - С. 481-485.

9. Терек О.1. Ф1зюлопчш аспекти адаптаци рослин до нафтозабрудненого Грунту / О.1. Терек, О.1. Величко, Н.М. Джура // Ф1зюлопя рослин: проблеми та перспективи розвитку : зб. наук. пр. - К. : Вид-во "Логос", 2009. - Т. 1. - С. 217-225.

10. Терек О.1. Вмют аскорб1ново1 кислоти в органах осоки шершаво', адаптованих до нафтового забруднення Грунту / О.1. Терек, Н.М. Джура, О.1. Величко, Н.Й. Яворська // Вюник Льв1вського ушверситету. - Сер.: Бюлопчна. - Льв1в : Вид-во ЛНУ 1м. 1вана Франка. - 2006. -Вип. 42. - С. 133-137.

11. Basha E. Chaperone activity of cytosolic small heat shock proteins / E. Basha, G.J. Lee, B. Demeler, E. Vierling // Eur. J. Biochem. - 2004. - Vol. 271. - P. 1426-1436.

12. Coca M.A. Expression of sunflower lowmolecular-weight heat-shock proteins during embryogenesis and persistence after germination: localisation and possible function implications / M.A. Coca, C. Almoguera, J. Jordano // Plant Mol. Biol. - 1994. - Vol. 25. - P. 479-492.

13. Oh H.J. Hsp 110 protects heat-denaturated and confers cellular thermoresistance / H.J. Oh, X. Chem, J.R. Subject // J. Biol. Chem. - 1997. - Vol. 272. - P. 636- 640.

14. Scharf K.D. The expanding family of Arabidopsis thaliana small heat stress proteins (sHsps) and a new family of proteins containing a-crystallin domains (Acd proteins) / K.D. Scharf, M. Siddique, E. Vierling // Cell Stress Chap. - 2001. - Vol. 6. - P. 225-237.

15. Waters E.R. Evolution, structure and function of the small heat shock proteins in plants / E.R. Waters, G.J. Lee, E. Vierling // J. Exp. Bot. - 1996. - Vol. 47. - P. 325-338.

Величко О.И. Фракционный состав белков в органах растений сои, адаптированных к условиям нефтезагрязненной почвы

Исследована роль защитных белков в общем адаптационном ответе растений сои (Glicine hispida Maxim) на загрязнение почвы нефтью. Установлен синтез в ответ на экстремальные условия нефтезагрязненной почвы низкомолекулярных белков с молекулярными массами 30-40 кД в листьях, а также высокомолекулярных, массой 70-116 кД, в корнях растений сои.

Ключевые слова: нефтезагрязненная почва, адаптация, белки, растения сои.

Velychko O.I. Fractional composition of proteins in the organs of soybean plants adapted to oil polluted soil

Studied the role of protective proteins in general adaptive reaction of soybean plants (Glicine hispida Maxim) to oil contaminated soil. It was set their synthesis in response to stress condition of oil polluted soils - low protein (30-40 kD) in leaves and high-weight 70-116 kD in roots of soybean plants.

Keywords: oil polluted soil, adaptation, proteins, soybean plants.

УДК 550.424.4 Начальник в^дту О.В. Головко -

НПП "Дермансько-Острозький ", м. Острог

РОЗПОД1Л ВАЛОВОГО ЗАПАСУ У МЕЗОТРОФН1Й Л1СОБОЛОТН1Й ЕКОСИСТЕМ1 ЗАХ1ДНОГО ПОЛ1ССЯ

УКРА1НИ

Проаналiзовано розподш валового запасу 137Cs у мезотрофнш люоболотнш екосистемi Захщного Полюся Украши. Визначено, що основну частку радюнуклща в умовах мокрого бору мютив торфово-болотний Грунт, роль фггоценозу в утриманш валового запасу 137Cs була незначною.

Ключовг слова: Захщне Полюся Украши, мезотрофна люоболотна екосистема, радюнуклщ, питома актившсть 137Cs, валовий запас 137Cs.

Вступ. Законом1рносл розподшу 137Cs за компонентами болотних бюге-оценоз1в Захщного Полюся, де заболочення становить 10,9 %, вивчено лише фрагментарно [3], проведет дослщження не охоплюють усе р1зномашття боли. Саме тому анал1з процешв м1грацн та перерозподшу радюнуклщв у болотних екосистемах цього регюну, який е одним 1з найбшьш постраждалих внасль док аварн на ЧАЕС, мае важливе значення як для науки, так 1 для господарства, оскшьки вони е головним джерелом багатьох япдних 1 лжарських рослин.

Метою дослщження е вивчення законом1рностей розпод1лу валового запасу 137Cs у мезотрофнш люоболотнш екосистем^

Об'екти та методика дослщження. Дослщження проведено в 2008 р. у Володимирецькому райош Р1вненсько! обласп (Захщне Полюся). Постшну пробну площу (ППП) 7рзбо закладено за стандартною методикою [4] у видЫ I кварталу 39 Бшоозерського люництва Р1вненського природного заповщника на великому постл1мнеальному болотному масив1 Коза-Березина вжом 10-