CC BY
6ЗМ1НА nEPOKCT^3HOÏ АКТИВНОСТ1 ДЕЯКИХ ШТАМ1В БАЗИД1СВИХ ГРИБ1В П1Д
ВПЛИВОМ ЛАЗЕРНОГО ОПРОМ1НЕННЯ
Решетник К. С.
старший викладач кафедри ботанки та екологи Донецький нацюнальний yHiверситет iMeHi Василя Стуса
м. Вiнниця, Укра'ша Юськов Д.С. магктр бiологiï
Донецький нацiональний yнiверситет ÎMem Василя Стуса
м. Вiнниця, Укра'ша
MODIFICATION OF PEROXIDASE ACTIVITY OF SOME STAINS OF BASIDIOMYCOTA UNDER
THE INFLUENCE OF LASER RADIATION
Reshetnyk K.
lecturer of department Botany and Ecology Vasyl' Stus Donetsk National University, Vinnitsa, Ukraine
YuskovD. master of Biology
Vasyl' Stus Donetsk National University, Vinnitsa, Ukraine
Анотащя
В робоп дослщжено вплив лазерного опромшення свгтлом видимого дiапазону спектра на перокси-дазну актившсть P. ostreatus. Встановлено, що лазерне опромшення червоним, сишм та зеленим свгглом протягом 10 сек сприяе зростанню пероксидазно1 активносп КФ та МГ дослщжуваних шташв P. ostreatus. Зокрема, найвищий рiвень iндукцiï пероксидази у МГ та культуральному фшьтрап було зафiксовано в результатi опромшення сишм лазером для штаму Р-191 гриба P. ostreatus. Iншi вивчеш штами мали дещо нижчi показники змши ПА у вiдповiдь на дш опромiнення.
Abstract
The effect of laser light irradiation of the visible spectrum on the peroxidase activity of P. ostreatus is investigated. Laser irradiation with red, blue, and green light for 10 s has been found to promote the increase of peroxidase activity of CF and MG of the P. ostreatus strains under study. In particular, the highest level of peroxidase induction in MG and culture filtrate was recorded as a result of irradiation with a blue laser for P. ostreatus strain P-191. Other strains studied had slightly lower rates of PA change in response to irradiation.
Ключов1 слова: базидieвi гриби, пероксидазна актившсть, лазерне опромшення.
Keywords: basidiomycota, peroxidase activity, laser irradiation.
Пероксидаза вщграе важливу захисну роль ан-тиоксвдантно! системи оргашзму ввд утворення то-ксичних сполук реакцш перекисного окиснення л> пiдiв [1, 2]. Цей ензим бере активну участь у проце-сах дел^шфжацп деревини i регуляцii процесiв перекисного окиснення лшщв [3]. Пероксидазу ви-користовують в якостi дiагностичного реагенту або маркерного ферменту в iмуноферментному аналiзi, консерванту в харчовiй промисловосп, для деток-сикацп промислових вiдходiв, зокрема фенолвмю-них стiчних вод, вiдбiлювання целюлозноi пульпи тощо [4, 5].
Станом на сьогодш все бшьше ввдчуваеться де-фiцит цього ферменту, оскшьки джерелом його отримання е лише коренi хрону Armoratia rusticana Gaertn. Mey. Пероксидаза виявлена у базидiевих грибiв, гiфомiцетiв, бактерш роду Rhizobium [6]. Здатнiсть до синтезу пероксидази встановлена у де-кшькох видiв грибiв: Pyricularia filamentosa, Cal-dariomyces fumago, Myrothecium verrucaria, Mucor hiemalis, Coprinus macrorhizus, Coprinus cinereus, Arthromyces ramosus, Inonotus weirii, Sporotrichum pulverulentum, Cerrena maxima [7]. Встановлено ви-соку пероксидазну актившсть у базидiевих грибiв Phellinus igniarius та Ph. tremulae, A. cylindracea, P.
ostreatus та L. еdodes [8]. Вирощування ксилотроф-них грибiв в даний час може стати перспективною економiчною бютехнолопею для переробки оргаш-чних вiдходiв лiгноцелюлози, що дозволить вироб-ляти багап на ензими продукти та сприятиме змен-шенню забруднення навколишнього середовища [9]. Актуальною проблемою розвитку бютехнологп е пошук нових продуценпв пероксидази серед рiз-них груп органiзмiв та розробка способiв шдви-щення активностi цього ферменту. Метою нашо! роботи було дослщити та порiвняти вплив лазерного опромшення свгглом видимого дiапазону спектра на пероксидазну актившсть P. ostreatus.
Матерiали та методи. Для дослвдження були використанi 3 штами iз колекцii культур шапинко-вих грибiв кафедри ботанiки та екологи Донецького нацюнального унiверситету iменi Василя Стуса: Р-108, Р-155, Р-191 гриба Pleurotus ostreatus. Досл> джуваш штами видiлено в чисту культуру з дикоро-стучих плодових тш базидiевих грибiв, зiбраних в рiзних мiсцевостях Донецькоi' областi. З метою ви-вчення впливу лазерного пероксидазну актившсть гриба P. ostreatus, мщелш культивували протягом 7 дiб на сусло-агаровому середовищi (4° за Балин-гом) у стандартних чашках Петрi (дiаметром 9 см).
Згодом, за допомогою стерильно! сталево! трубки, з маточно! культури вирiзали мiцелiальнi диски дь аметром 5 мм. Перед посiвом !х опромiнювали за допомогою свiтлодiодних лазерiв. У дослiдженнях були використанi чотири варiанти опромiнення: контроль - без опромшення та одноразове опромь нення свiтлом лазера протягом 10 сек. (червоного, синього та зеленого спектру). Для опромшення ви-користовували свилодюдш лазери BRP-3010-5 з випромшюванням червоного спектру з довжиною xbrai 635 нм, BBP-3010-5 з випромшюванням синього спектру з довжиною xbrai 405 нм та BGP-3010-5 з випромшюванням зеленого спектру з довжиною xbrai 532 нм (виробник BOB LASER Co., Китай). Потужнють кожного лазера становила 100 мВт. Шдльшсть енергп лазерного опромшення роз-раховували за 1.О. Вакарчук [10]. Енергетична доза опромшення (енерпя свiтла, яка потрапляе на оди-ницю площi) визначалася як добуток щ№носп ене-рги та часу опромшення. Енерпя опромшення у вах варiантаx дослiду становила 51,1 мДж/см2. Це значення вибрано на основi результатiв наших по-передшх дослiджень [11] з урахуванням лггератур-них даних [12].
З метою визначення активносп пероксидази мiцелiй гриба культивували поверхнево в колбах Ерленмеера на стандартному глюкозо-пептонному
Вплив лазерного опромiнення на пероксидазну
живильному середовищi (ГПС, рН 6,5±0,2), об'ем якого складав 50 мл. Температура культивування становила 27,5 °С. Пероксидазну актившсть (ПА) визначали у мщелл (МГ) (водна витяжка, на оди-ницю маси, г) та культуральному фiльтратi (КФ) (на одиницю об'ему, см3) спектрофотометрично (460 нм, 10 мм), враховуючи iнтенсивнiсть забарвлення продукту окиснення о-дiанiзидину перекисом водню. Одиниця активностi пероксидази вiдповiдаe кiлькостi ферменту, що окислюе 1 мкм о^ашзи-дину за 1 хвилину [13].
Ус дослiди проводили у трикратнш повторю-ваностi. Для визначення вiрогiдностi впливу лазерного опромiнення на ПА застосовували метод дис-персшного аналiзу. Порiвняння середнiх значень вели за методом Дункана [14]. Обробку проводили за допомогою пакета статистичних програм, ство-рених на кафедрi фiзiологil рослин Донецького на-цюнального унiверситету iменi Василя Стуса [15].
Результати дослвдження та обговорення. Результата дослвдження дозволяють зробити висно-вки про позитивний вплив лазерного опромшення на актившсть пероксидази культурального фшьт-рату та гомогенату мщелш дослiджуваних штамiв Р. оstreatus. Реакщя на опромiнення рiзнилася зале-жно вiд спектральних характеристик опромiнення та iндивiдуальних особливостей штамiв (табл.1).
Таблиця 1.
Штам Спектр опромшення ПА, ум.од. / мг
Мщелш % К КФ % К
Р-108 Без опромшення 0,75±0,01 100 0,42±0,01 100
Червоний 2,48±0,01* 330,6 0,84±0,03* 200
Синш 3,36±0,01* 344,8 1,73±0,02* 411,9
Зелений 2,52±0,01* 336 0,98±0,01* 233,3
Р—155 Без опромшення 0,84±0,01 100 0,51±0,01 100
Червоний 2,96±0,02* 352,3 1,01±0,02* 198
Синш 3,98±0,02* 473,8 1,59±0,02* 311,7
Зелений 2,49±0,01* 296,4 1,03±0,02* 201,9
Р—191 Без опромшення 0,98±0,01 100 0,47±0,01 100
Червоний 2,34±0,01* 238,7 1,16±0,01* 246,8
Синш 3,72±0,02* 496 1,98±0,02* 421,2
Зелений 3,21±0,02* 327,5 1,21±+0,01* 257,4
Примггка: * - рiзниця вiрогiдна порiвняно з контролем.
Аналiз отриманих результапв свщчить про о
вiдмiннiсть вивчених штамiв у активностi перокси- и
дази КФ та МГ. Зокрема, найвищий рiвень iндукцil п
ензиму в гомогенатi мiцелiю та культуральному фь 2
льтратi було зафжсовано для штаму Р—191 гриба ч
Р. о&1гваШ. Найпршим продуцентом екстрацелю- i:
ларно! та мiцелiальноl пероксидази виявився штам в
Р — 108. Це найiмовiрнiше пояснюеться iндивiдуа- р
льними особливостями цих шташв. в
Лазерне опромiнення чинило позитивний в
вплив на ПА культурального фшьтрату та гомоге- в
нату мщелш. Зокрема, найвищий рiвень iндукцil к
пероксидази у МГ та культуральному ф№трап т
було зафжсовано в результатi опромiнення синiм и
лазером для штаму Р—191 гриба Р. озЬгеаЫз - на Г
396% та 321,2% бшьше контрольних варiантiв дос- р
лiду. Для шташв Р—155 та Р—108, мщелш яких був д
опромiнений сишм лазером, показники активностi пероксидази МГ зросли ввд 244,8% до 373,8% ввд-повiдно, а ПА культурального фшьтрату зросла ввд 211,7% до 311,9% вщповщно. Результати впливу червоного лазерного опромшення виявилися дещо шшими. Так, найвищий рiвень ферменту МГ було встановлено для штаму Р — 155, цей показник у 3,5 рази перевищував контроль. Для шших шташв рь вень ПА МГ збшьшився ввд 2,3 до 3,3 рази ввдпо-вiдно. Найвищий рiвень iндукцil ензиму в КФ було встановлено для штаму Р — 191 (у 2,5 рази б№ше контролю). Для штамiв Р — 155 та Р — 108 ПА зрос-тала ввд 98% до 100% ввдповвдно. Опромшення мь целш зеленим свiтлом також сприяло зростанню ПА мiцелiю для уах дослiджуваних штамiв. Зокрема, значне зростання ПА МГ було встановлено для штаму Р — 108 — на 226% бшьше контрольного
Bapiamy. Для шших дослiджуваних штамiв цей по-казним 3pic вщ 196,4% до 227,5% ввдповвдно. Зна-чне зростання piвня iндyкцiï ензиму у КФ в результат впливу зеленого опpомiнення було встанов-лено для штаму Р - 191 ( на 157,4% бшьше контролю). Для iнших штaмiв результати було дещо нижчими (вщ 101,9% до 133,3% вiдповiдно).
Таким чином, результати дослвдження фоточу-тливосл P. ostreatus до монохроматичного свила piзного спектру дозволили з'ясувати загальш аспе-кти та iндивiдyaльнi особливосп piзних штaмiв P. ostreatus i визначити нaйефективнiшi параметри ла-зеpноï фотоaктивaцiï, що дозволяють значно шдви-щити piвень iндyкцiï ензиму пероксидази.
Висновки. Встановлено, що лазерне опромь нення червоним, синiм та зеленим свплом протя-гом 10 сек сприяе зростанню пероксидазно1 актив-носп КФ та МГ дослвджуваних штaмiв P. ostreatus. Зокрема, найвищий piвень iндyкцiï пероксидази у МГ та культуральному фiльтpaтi було зaфiксовaно в результата опpомiнення синiм лазером для штаму Р-191 гриба P. ostreatus - на 396% та 321,2% бшьше контрольних вapiaнтiв дослiдy. Iншi вивченi штами мали дещо нижчi показники змiни ПА у вщповщь на дш опpомiнення.
Список лггератури
1. А.В. Активнiсть пероксидази та змша ïï iзо-ферментних форм за умов низькотемпературного стресу / А.В. Капустян , В.П. Кучеренко, О.О. Панюта, М.М. Мyсieнко // Физиология и биохимия культ. растений. - 2004. - Т. 36. - № 1. С. 55-63
2. Кудшова О.В. Актившсть пероксидази в па-ростках сосни звичайно1', уражених Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. (коренева губка) / О.В. Кудшова, М1. Бойко // Питания бшндикацп та екологп. -Вип. 6, - №2. - Запор1жжя, 2001. С. 83-88.
3. Рабинович М.Л. Разложение природных ароматических структур и ксенобиотиков грибами / М.Л. Рабинович, А.В. Болобова, Л.Г. Васильченко // Прикладная биохимия и микробиология. - 2004. - Т. 40, - № 1. С. 5-23.
4. Витол И.С. Использование пероксидазы и глютаматдегидрогиназы в качестве биохимических маркеров в биотехнологических исследованиях на картофеле / И.С. Витол, О.С. Мелик-Саркисов, В.А. Аветисов, И.Г. Дубровский // Докл. ВАСХНИЛ. -1989. - Т. 10. С. 14-15.
5. Озерецковская О.Л. К вопросу о получении и практическом использовании растительных пе-роксидаз / О.Л. Озерецковская, Л.И. Ильинская, Н.И. Васюкова // Физиология растений. - 1994. - Т. 41. - № 4. С. 626-633.
6. Решетникова И.А. Поиск грибов - продуцентов пероксидазы / И.А. Решетникова, И.Г. Газарян, А.Н. Веревкин, В.А. Фечина, Т.Г. Мирошниченко,
A.М. Егоров // Микология и фитопатология. - 1992.
- Т. 26. - № 5. С. 383-387.
7. Сирчш С.О. Оцшка антиоксидантно! актив-носп деяких дикорослих макромщета. / С.О. Сирчш, Г.А. Гродзинська. // Укр. ботан. журн. -2015. - 72(3). C. 257-260.
8. Федотов О.В. Загальна антиоксидантна актившсть деяких шташв базидiальних грибiв в ди-намщ росту / О.В. Федотов // Бюлопчний вюник Мелтгопольського державного педагопчного ушверситету iM. Богдана Хмельницького. - 2016. -2(6). - С. 158-165.
9. Obodai M., Cleland - Okine J., Vowotor K. Comparative study on the growth and yield of pleurotus ostreatus mushroom on different lignocellulosic by -products // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 2003. V. 30(3). Р.146-149.
10. Вакарчук 1.О. Квантова мехашка : шдруч-ник /. -4-те вид.-Л^в:ЛНУ iменi !вана Франка, 2012. - 872 с.
11. Reshetnyk K.S. Investigation the effect of laser irradiation on the growth characteristics of Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm. // 2ND International Conference «Smart Bio» - 2018. - P. 344.
12. Поединок Н.Л. Енергоефективш системи штучного освилення у технолопях вирощування !станих та лшарських грибiв // Наука та шновацп.
- 2013. - Т.9, № 3. С. 46-59.
13. Борисова В.Н. Метаболиты почвенных микромицетов. Пероксидазы у грибов / Борисова
B.Н. - К.: Наук. думка, 1971. - С. 70-81.
14. Приседський Ю.Г. Пакет програм для проведения статистично! обробки результата бюлопчних експерименпв - Донецьк: ДонНУ, 2005. - 84 с.
15. Приседський Ю.Г. Статистична обробка результата бюлопчних експерименпв - Донецьк: Кассиопея, 1999. - 210 с.
