Научная статья на тему 'Накопление некоторых антиоксидантов в листьях колосняка песчаного (Leymus arenarius (L. ) hochct) Балтийской и Куршской кос'

Накопление некоторых антиоксидантов в листьях колосняка песчаного (Leymus arenarius (L. ) hochct) Балтийской и Куршской кос Текст научной статьи по специальности «Физиология растений»

705
54
Поделиться

Аннотация научной статьи по биологии, автор научной работы — Головина Е. Ю., Горюнова Ю. Д., Чупахина Г. Н.

Исследована динамика накопления аскорбиновой, дегидроаскорбиновой, дикетогулоновой кислот, рутина, антоцианов в листьях колосняка песчаного Балтийской и Куршской кос в процессе онтогенетического развития и в зависимости от условий произрастания.

Похожие темы научных работ по биологии , автор научной работы — Головина Е. Ю., Горюнова Ю. Д., Чупахина Г. Н.,

Antioxidant accumulation in the Dune Lyme Grass (Leymus arenarius (L.) Hochst) leaves on the Vistula and Couronian spits

Dynamics of ascorbic acid, dehydroascorbic acid, diketohylonic acid, rutin and anthocyanin accumulation process in sand grate leaves Leymus arenarius (L) Hochst of Baltic and Curonian spits in ontogenetic development (maturity) process in dependence with vegetation conditions was studied.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Накопление некоторых антиоксидантов в листьях колосняка песчаного (Leymus arenarius (L. ) hochct) Балтийской и Куршской кос»

22. Engelbrecht C. C., Schliewen U., Tautz D. The impact of stocking on the genetic integrity of Arctic charr (Salvelinus) populations from the Alpine region / / Ibid. 2002. Vol.11. P. 1017—1027.

23. Gay L., Defos-Du-Rau P., Mondail-Monval J. Y., Crochet P. A. Phylogeography of a game species: the red-chrested pochard (Netta ruffina) and concequences for its management // Ibid. 2004. Vol. 13. P.1035 — 1045.

24. Grosso A. R., Bastos-Silveira C., Coelho M. M., Dias D. Columba palumbus Cyt b-like Numt sequence: comparison with functional homologue and the use of universal primers // Folia Zool. 2006. Vol. 55(2). P. 131 — 144.

Об авторах

Г. Гришанов — канд. биол. наук, доц., РГУ им. И. Канта, grishanov@albertina.ru

Д. Буткаускас — канд. биол. наук, зав. лаб., Институт экологии Вильнюсского университета, dalius@ekoi.lt

А. Сруога — д-р биол. наук, науч. сотр., Институт экологии Вильнюсского университета, aniolas@ekoi.lt

С. Шважас — канд. биол. наук, ст. науч. сотр., Институт экологии Вильнюсского университета, svazas@ekoi.lt

Е. Лыков — асп., МГУ им. М. Ломоносова, e_lykov@mail.ru Т. Астафьева — студ., РГУ им. И. Канта.

УДК 581.1, 577.164.2 (470.26)

Е. Ю. Головина, Ю. Д. Горюнова, Г. Н. Чупахина

НАКОПЛЕНИЕ НЕКОТОРЫХ АНТИОКСИДАНТОВ В ЛИСТЬЯХ КОЛОСНЯКА ПЕСЧАНОГО (LEYMUS ARENARIUS (L.) HOCHCT) БАЛТИЙСКОЙ И КУРШСКОЙ КОС

Исследована динамика накопления аскорбиновой, дегидроа-скорбиновой, дикетогулоновой кислот, рутина, антоцианов в листьях колосняка песчаного Балтийской и Куршской кос в процессе онтогенетического развития и в зависимости от условий произрастания.

Dynamics of ascorbic acid, dehydroascorbic acid, diketohylonic acid, rutin and anthocyanin accumulation process in sand grate leaves Leymus arenarius (L) Hochst of Baltic and Curonian spits in ontogenetic development (maturity) process in dependence with vegetation conditions was studied.

Адаптация растений к изменяющимся условиям окружающей среды определяется многими физико-биохимическими механизмами, в том числе эффективностью работы антиоксидантов — аскорбиновой кислоты, анто-цианов, рутина и др. [8; 10; 16; 18]. Поиск новых тест-систем для оценки потенциала защитной системы у растительных организмов остается особенно

Вестник РГУ им. И. Канта. 2008. Вып. 7. Естественные науки. С. 25 — 30.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

26

актуальным. Для подобных исследований большой интерес представляют растения — доминанты флоры дюн Балтийской и Куршской кос, которые наращивают большую биомассу, постоянно испытывая воздействие ряда неблагоприятных факторов. Целью нашей работы стало изучение аскорбиновой кислоты (АК), ее дериватов — дегидроаскорбиновой (ДАК), дике-тогулоновой (ДКГК) кислот, а также рутина и антоцианов у колосняка песчаного, произрастающего на Балтийской и Куршской косах.

Объектом исследования служили листья колосняка песчаного (Leymus arenarius (L.) Hochst), произрастающего на наветренной (со стороны моря) и подветренной сторонах авандюн Балтийской и Курш-ской кос. Количество аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогу-лоновой кислот определяли колориметрическим методом [7], а содержание рутина — титрометрическим [5]. Уровень антоциановых пигментов определяли по Муравьевой [6]. Для внесения поправок на содержание зеленых пигментов вычисляли оптическая плотность полученных экстрактов при 657 нм [13]. Суммарную антиоксидантную активность определяли на анализаторе «ЦветЯуза-01-АА» по ТУ МЕКВ 414538.001 в диапазоне 0,2—4 мг кверцетина (стандарта)/дм3. Методика позволяет установить сумму природных флавоноидов, в частности катехинов (вещества группы флавана), кверцетина, рутина, ди-гидрокверцетина (вещества группы флавона), а также витаминов и других соединений, способных связывать свободные радикалы [4].

Исследования проводились в течение двух вегетационных периодов 2006 и 2007 гг., с мая по октябрь. Анализы выполнялись в четырех биологических повторностях. Полученные данные обработаны статистически с использованием пакета электронных таблиц Microsoft Exel и программы Statistica (метод парных сравнений, коэффициент корреляции).

Исследование сезонной динамики накопления антиоксидантов в листьях колосняка песчаного Балтийской косы показало, что максимальный уровень восстановленной формы аскорбиновой кислоты (рис. 1), рутина (рис. 2) и антоцианов (рис. 3) отмечен на 3-й неделе, а ДАК и ДКГК — на 4-й неделе — в фазу весеннего возобновления вегетации и в период активного роста.

Имеются данные, также свидетельствующие о повышении пула рассматриваемых нами антиоксидантов в листьях растений (лук, яблоня и др.) в начале вегетационного периода и в фазу развития цветков [2; 11]. Высокие концентрации аскорбиновой кислоты и флавоноидов в растительных тканях в говорят о сопряженности биосинтетических процессов [17]. Аскорбиновая кислота может выступать в качестве медиатора, запускающего биосинтез антоцианов, воздействуя на связь ДНК с гис-тонами [14]. Антоцианы и рутин выполняют защитную функцию против избыточного светового воздействия, препятствуя фотодеструктив-ным процессам в весенний период [9; 15].

Одновременно с восстановленной формой аскорбиновой кислоты в листьях колосняка песчаного в процессе онтогенетического развития исследовалась динамика накопления двух ее окисленных форм — ДАК и ДКГК, которые повторяли характер накопления АК, но с более низкими значениями.

Рис. 1. Содержание АК в листьях колосняка песчаного Балтийской косы

Рис. 2. Динамика накопления рутина в листьях колосняка песчаного Балтийской косы

28

Рис. 3. Содержание антоцианов в листьях колосняка песчаного Балтийской косы

Отмечено, что после высокого содержания в листьях исследуемых антиоксидантов в начале вегетационного периода уровень их резко падал. Это снижение нельзя объяснить уменьшением биосинтетической способности листьев в это время. Оно, очевидно, связано с усиленным расходованием метаболитов на процессы генеративного развития, обусловленного качественно новым типом обмена веществ.

Повышение содержания аскорбиновой кислоты и рутина в листьях колосняка песчаного наблюдалось также в фазу плодоношения на 11-й неделе исследований, а антоцианов — на 12-й неделе, что приходилось на конец июля — начало августа. Это время характеризуется повышенными температурами воздуха и почвогрунтов (до + 34 °С). В данный период между температурой почвогрунтов и накоплением антиоксидантов была выявлена положительная корреляционная связь (0,56 — 0,7). Имеются данные [3], что высокие температуры индуцируют синтез ряда антиоксидантов, например аскорбиновой кислоты, антоцианов, поэтому увеличение их количества в листьях может быть ответной реакцией исследуемых растений на высокие температуры.

Осенью происходило снижение уровня рутина, и к концу вегетационного периода его содержание в 8,5 раз было ниже, чем весной. Отмечен быстрый рост уровня АК с 18-й недели и антоцианов с 16-й недели в период холодовой акклиматизации. Тенденцию к увеличению содержания анто-цианов и аскорбиновой кислоты при похолодании наблюдали и другие исследователи [1; 11]. Имеются данные [12], которые указывают на снижение фотосинтеза при понижении температур, в связи с этим АК меньше используется в процессе фотосинтеза и накапливается, что наблюдалось нами в конце вегетационного периода. Рост уровня антоцианов в это время мог быть связан и с разрушением фотосинтетических пигментов.

Отмечено, что содержание всех исследуемых антиоксидантов зависело от места произрастания колосняка песчаного: в менее благоприятных условиях наветренной стороны авандюны их уровень был выше, чем у растений подветренной стороны. Однако суммарное количество антиоксидантов в листьях колосняка песчаного в процессе онтогенетического развития преобладало у растений, произрастающих на подветренной стороне. Это может быть обусловлено не исследованными нами антиоксидантами, имеющими другой характер накопления в неблагоприятных условиях.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Содержание AK, ДAK, ДКГК, рутина и антоцианов изучалось и в онтогенезе колосняка песчаного, произрастающего на Куршской косе. Закономерность накопления рассматриваемых антиоксидантов (но с более низкими значениями) была сходна с растениями Балтийской косы.

Таким образом, уровень антиоксидантов — аскорбиновой кислоты, антоцианов и рутина — повышается в листьях колосняка песчаного Балтийской и Куршской кос в начале онтогенеза и в период летних повышенных температур, кроме того, нул AK и антоцианов возрастает осенью. Реакция на неблагоприятные условия в основном выше у ко-лосняка песчаного, произрастающего со стороны моря, тогда как анти-оксидантный статус выше у растений подветренной стороны авандю-ны. Следовательно, можно говорить о том, что наряду с исследованными антиоксидантами, эндогенный пул которых повышается в неблагоприятных условиях, есть и такие, которые ведут себя иначе. Индукция некоторых компонентов антиоксидантной защиты является, по меньшей мере, одним из механизмов устойчивости колосняка песчаного к условиям произрастания.

Список литературы

1. Гинс В. К., Гусейнова Т. И., Гамбарова Н. Т. Aскорбат — возможный донор электронов при восстановлении HADP хлоропластами пшеницы в стрессовых условиях: Тез. докл. її съезда Всерос. о-ва физиол. раст. | СПб., 1993. С. 20 — 45.

2. Горбунов Ю. Н., Голубев Ф. В., Соколова С. М. Биохимическая характеристика лука поникающего при выращивании в главном ботаническом саду PAH 11 Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: Тр. IV Международного симпозиума. М., 2001. Т. 1. С. 225 — 227.

3. Мальдонадо К., Палич Е. Стабильность и авторегуляторные свойства цитоплазматической окислительно-восстановительной системы GSH| GSSG у растений пшеницы при воздействии умеренного водного дефицита 11 Физиология растений. 1991. Т. 38. № 4. С. 730 — 735.

4. Яшин А. Я. Новый прибор для определения антиоксидантной активности пищевых продуктов, биологически активных добавок, растительных лекарственных экстрактов и напитков 11 Приборы и автоматизация. 2004. № 11. С. 45 —48.

5. Методы анализа витаминов: Практикум. Калининград, 2004. С. 18 — 20.

6. Муравьева Д. А., Бубенчикова В. Н., Беликов В. В. Спектрофотометрическое определение суммы антоцианов в цветках василька синего 11 Фармакология. 1987. Т. 36. С. 28 — 29.

7. Чупахина Г. Н. Количественное определение ЛК, ДAK и ДКГК в растительных тканях 11 Специальный практикум по биохимии и физиологии растений. Калининград, 1981. С. 17 — 19.

8. Conklin P. L. Vitamin C: a new pathway for an old antioxidant II Trends in Plant Science. 1998. 3. № 9. P. 329 — 330.

29

30

9. Havaux M., Kloppstech K. The protective functions of carotenoid and flavonoid pigments against excess visible radiation at chilling temperature investigated in Arabidopsis and mutants // Planta. 2001. 213. № 6. Р. 953 — 966.

10. Lee Mei-Hsien, Lin Rong-Dih. Monoamine oxidase B and free radical scavenging activities of natural flavonoides in Melastoma candidum D. Don / / Agr. and Food Chem. 2001. 49. № 11. P. 5551 — 5555.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

11. Leng P., Itamura H., Yamamura H., Deng X. Anthocyanin accumulation in apple and peach shoots during cold acclimation // Sci. hort. 2000. 83. № 1. P. 43 — 50.

12. Lu Cun-Fu, Ben Gui-Ying, Hanga Shi Sheng-bo. Сравнительное изучение фо-тосинтетических реакций у Cobresia hunilis на различные факторы окружающей среды // Acta phytoecol. Sin. 1995. 19. № 1. P. 72 — 78.

13. Mancinelli A. L. Light-dependent anthocyanin synthesis: a model system for the study of plant photomorphogenesis // Bot. Rev. 1985. Vol. 51. №1. P. 143 — 154.

14. Maslennikov P. V., Tchoupakhina G. N. Anthocyanins as the Factor Determining Stress Resistance in Plants Ecological Physiology of Plants: Problems and Possible Solutions in the XXI Century: Materials of the International Conference. Syktyvkar, 2001. P. 278—279.

15. Merzylak M. N., Chivkunova O. B. Light-stress-induced pigment changes and evidence for anthocyanin photoprotection in apples / / Photochem. and Photobiol. 2000. 55. № 2. P. 155 — 163.

16. Smirnoff N. The Function and Metabolism of Ascorbic Acid in Plants // Annals of Botany. 1996. 78. № 6. P. 661—669.

17. Soares Netto Luis Eduardo. Oxidative stress response in sugarcane / / Genet. and Mol. Biol. 2001. 24. № 1. P. 93—102.

18. Terahara Norihiko, Honda Toshio. New anthicyanins from purple pods of pea Pisum sp // Biosci., Biotechnol. and Biochem. 2000. 64. № 12. P. 2569 — 2574.

Об авторах

Е. Ю. Головина — канд. биол. наук, доц., РГУ им. И. Канта, golowina@mail.ru

Г. Н. Чупахина — д-р биол. наук, проф., РГУ им. И. Канта, tchoupakhina@mail.ru

Ю. Д. Горюнова — асп., РГУ им. И. Канта.

УДК 597-12:576.85

О. В. Казимирченко

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫХ БАКТЕРИЙ МИКРОФЛОРЫ ЕВРОПЕЙСКОГО УГРЯ (ANGUILLA ANGUILLA L.)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

И СРЕДЫ ЕГО ОБИТАНИЯ В РОССИЙСКИХ ВОДАХ КАЛИНИНГРАДСКОГО ЗАЛИВА (БАЛТИЙСКОЕ МОРЕ)

Исследована условно-патогенная микрофлора европейского угря (Anguilla anguilla L.), а также воды и грунта Калининградского залива. Показано преобладание в микрофлоре угря и среде его обитания условнопатогенных бактерий родов Aeromonas и Pseudomonas, постоянное присутствие аллохтонных энтеробактерий, определена эпизоотическая

Вестник РГУ им. И. Канта. 2008. Вып. 7. Естественные науки. С. 30 — 35.