CC BY
25
Ukrainian Journal of Ecology
Ukrainein Journal of Ecology, 2017, 7(3), 146-153, doi: 10.15421/2017_63
ORIGINAL ARTICLE UDC 630.27+581.1+577.1+574
Free radical oxidation and proline content as indicators of urban tree vitality (the case of Dnipro city parks, Ukraine)
V.P. Bessonova, O.E. Ivanchenko
Dnipropetrovsk State Agrarian and Economic University Department of Landscape Gardening Serhii YefremovStr. 25, 49600, Dnipro, e-mail:ivanchenko_78@ ukr.net Submitted: 08.07.2017. Accepted: 19.09.2017
We studied the accumulation of the malondialdehyde and free proline in the leaves of woody plants which growing in the city parks of Dnipro in zones with different anthropogenic pollution. We registered the significant increase of free radical oxidation in the leaves of all tree species and at all monitored plots. The reactions of free radical oxidation were more intense in zones with heavy pollution and vice versa. The most intensive accumulation of products of free radical oxidation were observed in the assimilative organs of Tilia cordata Mill. and Acer platanoides L. In Robinia pseudoacacia L. and Biota orientalis Endl. the accumulated products were registered in slightly less but still significant amounts. The quantities of proline in trees of the city parks located in different functional areas exceeded the corresponding control values. The highest concentration of amino acid and malonic dialdehyde were registered in the assimilative organs of the trees from urban parks with heavy level of pollution while the lowest concentration of amino acid was registered in the trees of park located far from industrial zones. On average, amino acid content ranges between 122.61 and 585.77% from the control values. The high level of proline accumulation was observed in the leaves of Robinia pseudoacacia L., since this species is the most environment-resistant. The levels of proline accumulation attributable to anthropogenic pollution of the leaves of Tilia cordata Mill. and Robinia pseudoacacia L. were almost identical.
Key words: industrial city; parks; woody plants; vital condition; proline; free radical oxidation
ОцЫка функцюнального стану деревних насаджень парюв MicTa Днтро за показниками Ытенсивносл втьнорадикального окиснення та вмкту пролЫу
В.П. Бессонова, О.£. 1ванченко
Днiпропетровcький державний aгрaрно-економiчний ун'/верситет
Кафедра садово-паркового господарства м. Днiпро, вул. С. Ефремова, 25, 49600, e-maii:ivanchenko_78@ukr.net
Дослужено динамку вмкту малонового дiaльдегiду та втьного пролЫу у листках деревних рослин, як зростають у парках м. Дыпро, розташованих у рiзних зонах вщповщно ступеню антропогенного забруднення. Встановлено збтьшення Ытенсивносп реащй втьнорадикального окиснення в листках уах дослщжених видiв на уах моыторингових дтянках. Суттевше цей процес вщбуваеться у рослин парюв Пам'ят та Примирення i Молодiжному, осктьки вони розташован у найзабруднеышлй зон м. Дыпро, найменше - у рослинних об'ектах парку iM. Ю. ГагарЫа, найвщдалеышого вщ головних джерел антропогенного забруднення. Найбтьше накопичення продуклв втьнорадикального окислення встановлено в асимтяцмних органах липи серцелисто!' i клена гостролистого, менше -робн звичайно! i бюти сходно!'. Ктьюсть пролЫу у листках дерев, як зростають у парках мкта, майже на вах дтянках збтьшуеться вщносно контрольних показниюв. Найбтьша концентра^я аммокислоти i малонового дiaльдегiду встановлена у асимтяцмних органах рослин парюв Пам'ят та Примирення i Молодiжному парку, найменша - у парках
ím. Ю. ГагарЫа та В. ДубинЫа. Ми встановили бiльш високий ступЫь накопичення пролiну в листках po6iHiï звичайноУ, порiвняно з Ышими дослiдженими видами.
Ключов1 слова: промислове Micro; парки; дерева рослини; життевий стан; пролiн; вiльнорадикальне окиснення
Вступ
Система паркiв у промисловому Mien - цiнна естетична iнфраcтруктура. Зелен насадження також можуть слугувати для збереження об'еклв бioрiзнoманiття i видiв, що охороняються, але найважливiша ïx роль в убротехногенному cередoвищi полягае в oптимiзацiï екoлoгiчниx умов у Micrï, пiдтриманнi чистоти атмосферного пов^ря. Рослини затримують пил, поглинають токсичн гази (Ilkun, 1971; Korshikov et al., 1995), збагачують пов^ря фгтонцидами (Slepih, 2009; Volodarez, 2012) та покращують мiкрoклiмат (Yakubov, Ananyev, 1998). Проте сучасний стан паркових насаджень потребуе заxoдiв з Ух полтшення, що е актуальною задачею. ГДК, прийнят для людини, якими зазвичай користуються екологи, для рослин е високими (Nikolaevskiy, 1979). Тому тривалкть життя деревних рослин паркових фiтoценoзiв у мктах значно скорочуеться, попршуеться Ух фiзioлoгiчний стан. Негативно впливають й Ышл види антропогенного навантаження.
Для розробки теоретичних основ дiагнocтики антропогенного впливу на паркoвi екосистеми необхщне розгортання системи екoлoгiчнoгo мониторингу, для чого пoтрiбнo використовувати методи бюЫдикацп та oцiнки функцioнальнoгo стану рослин (Gnativ, 2014; Radchenko et al., 2010; Lutsyshyn et al., 2010).
1ндикатором дм несприятливих чинниюв дoвкiлля на рослини е Ытенсивнкть вiльнoрадикальнoгo окиснення, яка пiдвищуетьcя за дм SO2 (Asada, 1980), HF (Grishko, Sischikov, 2000), комплексу забруднювачiв - О3, SO2 та NO2 (К1итрр et al., 1989), викидiв автотранспорту (Korshikov et al., 1995), важких металiв (Halliwell, Huttering, 1984; Bessonova, Lyzhenko, 1990; Bessonova, 2006) тощо.
В умовах окиснювального стресу, викликаного несприятливими чинниками, суттева роль належить пролЫу (Sairan, Srivastava, 2000; Radyukina et al., 2008; Soshnikova et al., 2013), що можливо, пов'язано з його здатнктю захищати бiлки i бiлкoвo-лiпiднi комплекси мембран шляхом Ыактиваци гiдрoкcильниx радикалiв та Ыших активних форм кисню (Saradhi et al., 1995). Проба на втьний прoлiн використовуеться у дiагнocтичниx цiляx як cвoерiдний бioxiмiчний маркер стану рослин за дм несприятливих фактoрiв (Palfi et al., 1973; Biryukova, 1986; Anbazhagan et al., 1988; Ivanchenko, 2005; Bessonova et al., 1995; Karpets, Kolupaev, 2009; Ivanov et al., 2007; Parpan, Milenka, 2009; Shevjakova, 1983). Мета дано!' роботи - оцЫити ступЫь змЫ функцioнальнoгo стану рослин за показниками Ытенсивносп втьнорадикального окиснення та вмicту прoлiну в листках деревних рослин у парках м. Д-Мпро, розташованих у рiзниx зонах мicта, що вiдрiзняютьcя рiвнем забруднення.
Матер1али i методи досл1джень
Дocлiдження проводилися у парках ím. Л. Глоби, В. ДубинЫа, Ю. Гагарiна, Б. Хмельницького, Т.Г. Шевченка, Пам'ятi та Примирення, Мoлoдiжнoму та Севастопольському. Парки Пам'ят та Примирення i Мoлoдiжний знаходяться в cферi впливу викидiв Заxiднoгo промислового комплексу. До складу цього комплексу входять металургмний комбЫат з повним виробничим циклом, трубопрокатний, машинoбудiвний, електрoвoзoбудiвний, металоконструщй, металoxiмiчний, комбайновий, приладoбудiвний та ЫшМ заводи (Pavlov et al., 2000). Поруч з цими парками знаходяться автошляхи з Ытенсивним автомобтьним рухом (до 4000 авто/год). Парк ím. Л. Глоби та Б. Хмельницького також розташован уздовж вулиць з Ытенсивним рухом автотранспорту (4000 i 3000 авто/год, вщповщно). Слщ зазначити, що парк ím. Л. Глоби знаходиться в нижнм частин пр. Яворницького. Вщстань парку вiд потужного Захщного промислового комплексу становить 4,5 км. Це визначае характер забруднення атмосферного пов^ря i фунту. Необхщно врахувати, що на територи м. Дыпро, як i у Ыших крупних промислових центрах УкраУни, рiзниця температури мiж околицею i центром мкта складае 1-2 °С. Це викликае втягування пов^ря з околиць до центру зi швидкicтю 2-3 м/с, особливо у понижен мкця. Ця обставина, а також висотна забудова запоб^ають рoзciюванню забруднювачiв (Bezuglaya et al., 1991 ) i тому в цм пониженм чаcтинi мicта cпocтерiгаетьcя великий рiвень забруднення.
На стан насаджень парку ím. Т.Г. Шевченко впливають викиди пщприемств СхщноУ i Пiвнiчнo-cxiднoУ промислових груп, до складу яких входить Придыпровська ТЕС та ряд будiвельниx пщприемств (Pavlov et al., 2000). Основними xiмiчними сполуками, що надходять iз викидами в атмосферу, е диоксид арки, оксиди азоту, оксид вуглецю, рiзнoманiтний пил, що мктить важк метали, леткi oрганiчнi сполуки, вуглеводн тощо (Emets, Serdyuk, 2003). Меншу дiю цi пiдприемcтва спричиняють на насадження Севастопольського парку, осюльки вЫ вiддiлений вiд потоку аерополютанлв будiвлями житлового масиву Перемога 1-6. Парк ím. Ю. Гагарiна вщдалений вiд великих промислових зон близько на 10 км. Контроль^ рослини зростали у вщносно чиcтiй зон - пгт Петрикiвка ДнiпрoпетрoвcькoУ обласп.
Для oцiнки функцioнальнoгo стану рослин у парках мкта за бioxiмiчними показниками oбранi такi види рослин: бюта cxiдна (Biota orientais Endl.), клен гостролистий (Acer platanoides L.), липа серцелиста (Tilia cordata Mill.) та роб^я звичайна (Robinia pseudoacacia L.). Для аналiзу вiдбирали 2-3-й листок вщ основи пагoнiв поточного року з твденно-cxiднoгo боку модельних дерев на висот 2 м.
1нтенсивнкть вiльнoрадикальнoгo окиснення у листках визначали за вмктом малонового дiальдегiду (Musienko et al., 2001), вмкт прoлiну - за модифкованою методикою (Shikhalyeyeva et al., 2014). Результати експерименту оброблен статистично. Дан в таблицях наведено як середне арифметичне та стандартна помилка (SE). Перевiрку на нормальысть
розподту проведено методом розрахунку асиметри та ексцесу. Для оцЫки достовiрносп вiдмiнностi мiж вибiрками застосовано критерiй Стьюдента.
Результати та Тх обговорення
Вмiст малонового дiальдегiду в листках всiх дослщжуваних видiв рослин рiзниться в залежносп вiд Тх мiсцезростання. Найменший вЫ у рослин замiського парку (табл. 1).
Таблиця 1. Вмкт малонового дiальдегiду в листках деревних рослин парюв м. Дыпро, мкмоль/г сироТ маси
Парк Червень td Липень td
Tilia cordata M /lili.
Контроль 5,82+0,24 - 6,23+0,27 -
Ю. ГагарЫа 8,25+0,32 6,07 8,42+0,32 5,34
Л. Глоби 12,48+0,50 12,10 16,90+0,77 13,17
В. Дубинiна 8,70+0,36 6,69 11,65+0,52 9,34
Пам'ят та Примирення 14,56+0,60 13,65 22,63+1,08 14,77
Молодiжний 16,13+0,70 13,93 21,77+1,01 14,87
Севастопольський 9,15+0,20 10,67 12,49+0,30 15,56
Б. Хмельницького 10,43+0,25 13,32 13,45+0,26 19,51
Т.Г. Шевченка 11,65+0,21 18,33 15,12+0,22 25,54
Acer platanoides L.
Контроль 6,62+0,30 - 7,06+0,30 -
Ю. Гагарiна 9,25+0,41 5,26 9,72+0,38 5,54
Л. Глоби 15,41 +0,67 11,97 17,14+0,79 11,92
В. Дубиына 10,40+0,46 6,87 11,59+0,50 7,81
Пам'ятi та Примирення 19,88+0,87 14,41 25,89+1,15 15,85
Молодiжний 18,11+0,80 13,51 23,12+1,11 13,96
Севастопольський 11,65+0,26 12,47 12,68+0,28 13,70
Б. Хмельницького 12,29+0,30 13,50 13,45+0,50 11,01
Т.Г. Шевченка 13,38+0,32 15,43 15,36+0,30 19,76
Robinia pseudoacacia L.
Контроль 4,34+0,17 - 5,40+0,25 -
Ю. ГагарЫа 6,47+0,25 7,10 6,03+0,28* 1,70
Л. Глоби 8,53+0,32 11,63 9,89+0,42 9,20
В. Дубиына 7,49+0,30 9,26 7,11+0,30 4,38
Пам'ятi та Примирення 9,43+0,40 11,83 11,69+0,47 11,86
Молодiжний 8,74+0,38 10,57 12,93+0,55 12,55
Севастопольський 6,09+0,14 7,54 7,46+0,16 7,10
Б. Хмельницького 6,65+0,30 6,79 8,83+0,40 7,29
Т.Г. Шевченка 7,70+0,12 16,80 9,12+0,19 11,85
Biota orientalis Endl.
Контроль 4,29+0,20 - 6,12+0,27 -
Ю. Гагарiна 5,55+0,19 4,66 7,39+0,28 3,34
Л. Глоби 9,56+0,40 11,79 12,29+0,51 10,82
В. Дубиына 6,75+0,30 6,83 8,58+0,40 5,12
Пам'ятi та Примирення 11,24+0,46 13,90 19,29+0,32 31,50
Молодiжний 12,20+0,37 18,83 18,17+0,34 28,02
Севастопольський 7,47+0,15 12,72 9,10+0,21 8,76
Б. Хмельницького 8,10+0,16 14,88 9,13+0,21 8,85
Т.Г. Шевченка 8,83+0,15 18,16 10,75+0,13 15,48
Примiтка. * - рiзниця мiж контрольним i дослiдним варiантами недостовiрна на 95%-му рiвнi ймовiрностi
Його кiлькiсть коливаеться вiд 4,34 мкмоль/г сироТ маси у робн звичайноТ в червы до 7,06 мкмоль/г у клена гостролистого у липы. Слщ вказати, що на початку експерименту (червень) вмкт малонового альдегiду менший, порiвняно з липнем. Не спостерiгаеться суттевоТ рiзницi мiж вмiстом цiеí речовини в листках рослин робЫп звичайноТ, якi зростали у парку iм. Ю. Гагарiна i на контрольна дiлянцi (пгт Петрикiвка) у липы. У вах iнших випадках рiзниця мiж дослiдними i контрольним варiантами статистично достовiрна на 95%-му рiвнi ймовiрностi.
Найбiльшi показники концентраци дiальдегiду стосовно контрольних значень визначенi у парку Пам'ят та Примирення i Молодiжному. Цi парки знаходяться в сферi дм емiсiй Захiдного промислового комплексу, який характеризуеться розвинутою промисловктю. lстотнiший рiвень накопичення продуктiв перекисного окиснення лт^в, порiвняно з фоновими значеннями, встановлено в цих парках у рослин липи серцелистоТ i клена гостролистого (363,24 i 349,43 % та 366,71 i 327,48 % у липы мкяц^ вщповщно). Дещо менший вiн, але все рiвно достатньо високий, порiвняно з Ышими
моыторинговими дшянками, у робЫи звичайноУ та бiоти схiдноí. Високi значення вщносно iнших паркових об'eктiв також виявлен у рослин парку iм. Л. Глоби - 271,26; 242,77; 183,15 та 200,81 % вщносно контролю у липи серцелистоУ, клена гостролистого, робн звичайноУ та бюти схiдноУ вiдповiдно у липнi мкяц^ у червнi дещо меншi - 214,43; 232,78; 196,54 i 199,53 %. Наступними за ступенем накопичення малонового дiальдегiду в листках рослин парками слщ вказати парки iм. Т.Г. Шевченка, Б. Хмельницького i Севастопольський. У останнх двох парках ступiнь зростання Ытенсивносп вiльнорадикальних процесiв у листках близька за своУми значеннями (рис. 1).
А
%. 350
Tilia cordata Acer platanoides Robinia Biota orientalis
pseudoacacia
Б
m
400 350 300
2 250
H
£р 200 * 150 100 50 0
Tilia cordata Acer platanoides
□ 1 - Ю. Гагарша П 2 - Л. Глоби
□ 4 - Пам'ятi та Примирення □ 5 - Молодiжний ■ 7 - Б. Хмельницького П 8 - Т.Г. Шевченка
Robinia pseudoacacia Biota orientalis □ 3 - В. Дубишна Ш 6 - Севастопольський
Рис. 1. BMicT малонового дiальдегiду в асимшяцмних органах деревних рослин парюв м. Дыпро:
А - червень, Б - липень
Найменша ктьюсть цieУ речовини накопичуеться у листках деревних рослинах парюв iM. Ю. Гагарiна у вci строки експерименту, перевищення контрольних значень коливаеться вщ 11,66 % у бiоти схщноУ в липнi мicяцi до 35,15 % у липи серцелистоУ у цей же перюд.
Отже, у мкьких парках Ытенсивнкть вiльнорадикального окиснення у листках вах iндикaторних видiв рослин бiльша, нiж у замкькому. Нaйгiрший функцiонaльний стан за цим показником виявлено у парках Молодiжному i Пaм'ятi та Примирення, в яких листки дослщжених об'eктiв мають найвищий рiвень малонового дiaльдегiду. Дaлi в ряду зменшення цього показника розташовуеться парк iм. Л. Глоби. Нижчi показники iнтенcивноcтi вiльнорaдикaльного окиснення виявлен у листках дерев парюв iм. Т.Г. Шевченка, Б. Хмельницького i Севастопольському, хоча рiзниця в показниках у дослщжуваних видiв у цих парках невелика, особливо у робЫп звичайноУ.
Вмкт пролiну в листках модельних дерев дослщжуваних мкьких пaркiв вищий, нiж у листках контрольних об'еклв, за виключенням кшькосп ^еУ сполуки у листках клена гостролистого у парку iм. В. ДубинЫа у червнi мicяцi та бюти схщноУ у паку iм. Ю. Гaгaрiнa протягом всього експерименту. У середньому перевищення кшькосп ^еУ сполуки стосовно контрольних покaзникiв коливаеться вщ 118,86 до 585,77 % щодо фонових значень (табл. 2). Вмкт ^еУ амЫокислоти в листках залежить вiд ступеня забруднення атмосферного повгтря. Нaйбiльшa вона у дерев парюв Пaм'ятi та Примирення i Молодiжному (рис. 2), як розтaшовaнi в cферi дм емiciй Зaхiдного промислового вузла мкта. Тут
Ukrainian Journal of Ecology, 7(3), 2017
спостер^аються перюдичы перевищення ГДК ряду сполук (SO2, NO2, пил, вaжкi метали, формальдепд тощо), особливо у парку Пам'ят та Примирення.
Таблиця 2. Вмкт пролiну в листках рослин парюв, мг%
Парк Червень Tilia cordata M td ill. Липень td
Контроль 11,61 +0,34 - 13,10+0,45 -
Ю. Гaгaрiнa 14,51+0,51 4,75 15,72+0,32 4,76
Л. Глоби 32,11+1,01 19,25 38,22+1,50 16,04
В. ДубинЫа 13,80+0,39 4,21 18,96+0,54 8,37
Пaм'ятi та Примирення 42,86+1,86 16,53 45,86+1,88 16,97
Молодiжний 39,81+1,41 19,44 42,73+2,04 14,24
Севастопольський 16,95+0,70 6,93 19,25+0,46 9,60
Б. Хмельницького 15,67+0,58 6,06 18,14+0,66 6,32
Т.Г. Шевченка 22,34+0,81 12,19 25,16+1,03 10,72
Acer platanoides L.
Контроль 9,37+0,26 - 10,11+0,40 -
Ю. Гaгaрiнa 13,39+0,45 7,73 15,17+0,35 9,55
Л. Глоби 22,40+0,81 15,32 26,48+1,01 15,07
В. ДубинЫа 10,04+0,33* 1,59 14,11+0,50 6,25
Пaм'ятi та Примирення 35,57+1,11 22,98 39,42+1,60 17,77
Молодiжний 30,12+1,37 14,92 34,16+1,49 15,59
Севастопольський 14,48+0,52 8,81 16,18+0,60 8,43
Б. Хмельницького 17,27+0,51 13,85 17,96+0,54 11,72
Т.Г. Шевченка 19,41 +0,67 14,14 23,15+1,01 12,00
Robinia pseudoacacia L.
Контроль 10,42+0,33 - 11,32+0,46 -
Ю. Гaгaрiнa 19,31 +0,80 10,21 20,14+1,00 8,02
Л. Глоби 39,82+1,83 15,80 42,37+2,04 14,85
В. ДубинЫа 17,44+0,66 9,49 24,25+1,12 10,68
Пaм'ятi та Примирення 53,16+2,40 17,66 66,31+3,15 17,29
Молодiжний 49,28+2,33 16,53 56,25+2,71 16,33
Севастопольський 25,17+0,97 14,46 29,24+1,33 12,73
Б. Хмельницького 21,32+0,88 11,59 24,30+1,11 10,81
Т.Г. Шевченка 28,50+1,14 15,19 31,60+1,39 13,89
Biota oriental i s Endl.
Контроль 8,27+0,31 - 8,90+0,26 -
Ю. Гaгaрiнa 9,83+0,34* 3,39 9,86+0,39* 2,08
Л. Глоби 15,78+0,61 10,97 18,79+0,83 11,36
В. ДубинЫа 10,14+0,40 3,69 11,12+0,40 4,72
Пaм'ятi та Примирення 22,15+0,94 14,03 25,33+1,11 14,41
Молодiжний 20,99+1,04 11,30 24,15+1,09 13,61
Севастопольський 11,00+0,30 6,34 12,68+0,50 7,07
Б. Хмельницького 13,10+0,45 8,84 13,61 +0,52 8,12
Т.Г. Шевченка 15,02+0,60 10,00 15,48+0,61 9,96
Примiткa. * - рiзниця мiж контрольним i доcлiдним вaрiaнтaми недоcтовiрнa на 95%-му рiвнi вiрогiдноcтi
Найменша рiзниця порiвняно з фоновими значеннями виявлена у листках дерев парюв iм. Ю. Гaгaрiнa та В. ДубинЫа в зaлежноcтi вщ виду рослини. Виcокi значення юлькосп пролiну стосовно контролю виявленi у листках дослщних рослин у парку iм. Л. Глоби, меншi - у парку iм. Т.Г. Шевченка (вiд 181,62 до 382,15 % в червы та вщ 173,93 до 374,29 % в липы у рiзних тест-об'еклв). У парках iм. Б. Хмельницького i Севастопольському ц цифри дорiвнюють вiд 133,01 до 241,55 % та вщ 138,47 до 258,30 %, вiдповiдно. Отже, за погiршенням функцiонaльного стану рослин, який оцЫювали за збiльшенням вмкту пролiну в листках рослинних об'еклв вiдноcно контрольних покaзникiв, парки можна ранжувати наступним чином: Ю. ГагарЫа < В. Дубинiнa < Б. Хмельницького < Севастопольський < Т.Г. Шевченка < Л. Глоби < Молодiжний < Пaм'ятi та Примирення.
Порiвняння реaкцiУ доcлiджувaних видiв на стан довкшля за змiною вмicту пролiну у листках cвiдчить про найсуттевш вiдмiнноcтi у вмicтi пролЫу стосовно контролю у робiнiУ звичайноУ (рис. 2). Кiлькicть aмiнокиcлоти у цього виду щодо контрольних значень складае у липнi 585,77 %, у червнi 510,17 % у парку Пам'ят та Примирення, 177,91 й 185,32 % у парку iм. Ю. Гaгaрiнa. У клена гостролистого ц цифри становлять 389,91 i 379,61 % та 150,04 i 142,90 %, у бюти схщноУ -284,60 i 267,83 % та 110,78 i 118,86 %, вiдповiдно. У липи серцелистоУ i клена гостролистого визначен показники зростання вмicту пролiну стосовно контролю близью у рядi парюв. За показниками росту, стану асимшяцмного апарату робiнiя звичайна - це найбшьш cтiйкий вид серед дослщжених (Bessonova, Ivanchenko, 2013). Отже, за рiвнем
перевищення вмкту пролГну у листках вщносно контролю дослiдженi види можна ранжувати наступним чином: робГыя звичайна > липа серцелиста > клен гостролистий > бюта схiдна.
Як видно з табл. 2 в юнц липня кГльюсть амiнокислоти в листках дослГджених рослин, як i малонового дiальдегiду, переважно бiльша, ыж у червнi. Можливо, це пов'язано з тим, що фiзiологiчний стан листав попршуеться у зв'язку з синерпзмом у дм техногенних чинниюв, високих температур повiтря i нестачею вологи у фунт у липы, порiвняно з червнем.
СлГд вiдзначити, що зпдно лiтературним даним у стресових умовах вмкт пролГну може зростати в десятки разiв (Liang et al., 2013). Стрес-Гндуковане накопичення пролГну в рослинних об'ектах мультифункцГонально дГе на клГтинний метаболГзм, сприяе адаптацп до неблагоприемних умов, захищаючи вГд Гнактиваци бГлки, ДНК, деякГ ферменти, виступаючи як стабГлГзатор макромолекул i мембран, додатковим джерелом енергГГ i азоту, антиоксидантом (Kuznetsov, Shevyakova, 1999; Kolupaev, Karpets, 2010). За цих умов пролГн, крГм протекторного ефекту, вносить вклад у пГдтримку внутрГшньоклГтинного осмотичного потенцГалу (Csonka, Hanson, 1991), а також приймае участь у пГдтримцГ фГзичного стану ДНК i в регуляцп експреси рГзних груп генГв (Iyer, Caplan, 1998; Rajendrakumar et al., 1997).
Tilia cordata Acer platanoides Robinia Biota orientalis
pseudoacacia
Б
o4
H
О &
H
m
700
600
500
400
300
200
100
Acer platanoides □ 2 - Л. Глоби
Tilia cordata
□ 1 - Ю. Гагарша
□ 4 - Пам'ят та Примирення □ 5 - Молодiжний ■ 7 - Б. Хмельницького И 8 - Т.Г. Шевченка
Robinia pseudoacacia □ 3 - В. Дубишна И 6 - Севастопольський
0
Рис. 2. Юльюсть пролГну у листках деревних рослин парюв м. Дыпро, % до контролю:
А - червень, Б - липень
У мГру формування довготривалих спецГалГзованих мехаызмГв адаптацп i переходу стресорного метаболГзму в новий адаптивний стан, концентрацГя втьного пролГну досягае свого максимального значення (Kuznetcov, Shevjakova, 1999). В робот В.Б. ЛюбГмова та О.А. ЛогачевоУ (2014) за постГйного впливу викидГв автотранспорту на декоративнГ чагарники кшьюсть цГеУ амГнокислоти в листках зростала в 9,2 разГв порГвняно з замГськими насадженнями. ВГдзначають, що рГвень пролГну дуже добре корелюе з опором продихГв (Klein, Itai, 1989), при цьому вГн пригычуе Ух вГдкриття тГльки частково, але в широкому дГапазон концентрацГй (Rajagopal, 1981). Можна припустити, що один з мехаызмГв стГйкостГ рослин до
антропогенного забруднення пов'язаний зi здатнктю рослин переключати метаболiзм на синтез пролiну, оскшьки вiдомо, що стiйкiсть видiв залежить вщ здатностi регулювати ступiнь вщкриття продихiв (llkun, 1971; Nikolaevskiy, 1979). Таким чином, накопичення пролiну в листках може бути одним iз факторiв пiдвищення стiйкостi в умовах впливу на рослини антропогенних факторiв, Ытенсивнкть дм' яких вiдрiзняeться у рiзних парках i по рiзному проявляеться у вивчаемих рослинних об'еклв, в залежностi вiд ступеня Ух толерантносп до забруднення довкiлля. Деяк автори вважають, що змiни у вмкт вiльного пролiну - бiохiмiчний показник ступеня забрудненостi природного середовища (Bessonova et al., 1995; Ivanov et а1., 2007). Це ж взноситься i до активносп вiльнорадикального окиснення (Bessonova, Lyzhenko, 1990; Korshikov et al., 1995). Отже, на пiдставi отриманих даних змЫ вмiсту пролiну й малонового дiальдегiду у листках деревних рослин парюв, розташованих в умовах рiзного техногенного навантаження, можна судити не тшьки про рiвень адаптацiйних реакцм, функцiональний стан, але й про комфортнкть екологiчних умов у зелених зонах вщпочинку з точки зору якост атмосферного повiтря.
Висновки
За Ытенсивнктю вiльнорадикального окиснення та ступенем збiльшення вмiсту пролiну у листках модельних дерев найкращим функцiональним станом характеризуются рослини у парках iм. Ю. Гагарiна та В. ДубинЫа. Гiрша оцiнка надана рослинам парку iм. Б. Хмельницького, Севастопольського парку та парку iм. Т.Г. Шевченка. Рiвень перевищення кiлькостi малонового дiальдегiду в листках обраних нами тест-об'еклв стосовно контрольних значень у двох перших парках близький за значеннями, хоча надати однозначноУ вщпов^ на те, у якому з цих парюв бшьший вмiст пролiну в листках стосовно контролю, неможливо. Наступним у ряду попршення функцюнального стану рослин за дослщжуваними iндикаторними показниками е парк iм. Л. Глоби. Особливо значн змiни кiлькостi малонового дiальдегiду та пролiну вiдбуваються в листках рослин у парках Пам'ят та Примирення, а також Молодiжному парку, що свщчить про найсуттевш негативнi хронiчнi впливи чинникiв довюлля на рослини саме в цих насадженнях i на необхiднiсть розробки та впровадження системи заходiв щодо оптимiзацГí стану рослин.
References
Anbazhagan, M., Rrishnamurthy, R., Bhagwat, K.A. (1988). Proline: an enigmatic indicator of air pollution tolerance in rice cultivars. J. Plant Physiol, 133, 122-123.
Asada, K. (1980). Formation and scaventing of superoxide in chloroplasts with relation to injury by sulfur dioxide. Res. Rep. Inst. Env. Stud., 11, 165-169.
Bessonova, V.P., Ivanchenko, O.E. (2013). The scale of stability ornamental woody plants to the components of emissions of ferrous metallurgy factory. In Plants and urbanization. Dnipropetrovsk (in Ukrainian).
Bessonova, V.P., Lyzhenko, I.I. (1990). Peroxide oxidation of lipids in vegetative and generative organs of plants - an indicator of environmental contamination with heavy metals. In Ecological problems of wildlife protection. Moscow (in Russian). Bessonova, V.P. (2006). Effect of heavy metals on photosynthesis of plants. Dnipropetrovsk (in Russian). Bessonova, V.P., Fendyur, L.M., Peresipkina, T.N. (1995). Influence of aerogenic pollution of the environment on the content of proline in the leaves of ornamental flower plants. Ukr. Botan. J., 52(6), 839-845 (in Ukrainian). Bezuglaya, E.Yu., Rastorguev, G.P., Smirnova, I.V. (1991). What an industrial city breathes. Leningrad (in Russian) Birukova, Z.P. (1986). Free proline as an indicator of the physiological state of Pinus sylvestris. Plant Physiology, 33(5), 10271030 (in Russian).
Csonka, L.N., Hanson, A.D. (1991). Procariotic osmoregylation: genetics and physiology. Annual Rev. Microbiol., 45, 569-606. Gnativ, P.S. (2014). Functional diagnostic of dendroecology. Lviv (in Ukrainian).
Grishko, V.N., Sischikov, D.M. (2000). The processes of lipid peroxidation of some antioxidant enzyme systems in maize under the influence of HF. In Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2, 191 -195 (in Russian). Halliwell, B., Huttering, J.M.C. (1984). Oxygen toxicity, oxygen radicals, transition metals and disease. Biochem. J., 219(1), 1-14. Ilkun, G.M. (1971). Gas resistance of plants. Kiev (in Russian).
Ivanchenko, O.E. (2005). The change in the content of free amino acids in vegetative organs of flower plants is a marker of phytotoxic concentrations of iron and chromium. In Ecological studies in industrial regions of Ukraine. Dnipropetrovsk (in Ukrainian).
Ivanov, A.I., Statcenko, A.P., Konkina, E.E., Sergeeva O.V., Tuzilova L.I. (2007). Free proline - biochemical indicator of the degree of chemical pollution of the natural environment. In Natural resource potential, ecology and stability development of Russian regions. Penza (in Russian).
Iyer, S., Caplan, A. (1998). Products of proline catabolism can induce osmotically regulated genes in rice. Plant Physiol., 1 16, 203211.
Karpets, Yu.V., Kolupaev, Yu.Ye. (2009). Respons of plants on heating: molecular-cellular aspects. The Bulletin of Kharkiv National Agrarian University. Series Biology, 1(16), 19-38 (in Russian).
Klein, A., Itai, C. (1989). Is proline involved in stomata regulation of Comelina communis plants recovering from salinity stress. Physiologia Plantarum., 75(3), 399-404.
Klumpp, G., Guderian, R., Kuppers, K. (1989). Peroxidase and superoxiddismutase - aktivital sowie Prolingehalte von Fichtennadeln nach Belastnung mit O3, SO2 und NO2. Ibid., 19(2), 84-97.
Kolupaev, Yu.Ye., Karpets, Yu.V. (2010). Participation of soluble carbohydrates and low-molecular nitrogen compounds in adaptive reactions of plants. The Bulletin of Kharkiv National Agrarian University. Series Biology, 2(20), 36-53 (in Russian). Korshikov, I.I., Kotov, V.S., Michienko, I.P., Ignatenko, A.A., Chernisheva, L.V. (1995). Interaction of plants with anthropo genic environment. Stability, phytoindication, optimization. Kiev (in Russian).
Kuznetcov, Vl.V., Shevjakova N.I. (1999). Proline under stress: biological role, metabolism, regulation. Plant Physiology, 46(2), 321 -336 (in Russian).
Liang, X., Zhang, L., Natarajan, S.K., Becker, D.F. (2013). Proline mechanisms of stress survival. Antioxid. Redox Signal., 19, 9981011.
Lubimov, V.B., Logacheva, E.A. (2014). Assessment of the degree of stability of ornamental bushes on the accumulation of free proline in the vegetative organs. In Fundamental research. Biological sciences. 8-7, 1591 -1594 (in Russian). Lutsyshyn, O.G., Radchenko, V.G., Palapa, N.V., Yavorovskiy, P.P. (2010). Macromorphological changes of reaction-answer of vegetable organisms in the street arboreal plantations of the Kyiv megapolis at stressful levels of technogenic pollution. In Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine. 6, 180-187 (in Ukrainian).
Musienko, M.M., Parshikova, T.V., Slavnij, P.S. (2001). Spectrophotometric methods in the practice of physiology, biochemistry and ecology of plants. Kiev (in Ukrainian).
Nikolaevskiy, V.S. (1979). Biological basis of gas resistance of plants. Novosibirsk (in Russian).
Palfi, G., Bito, M., Palfi, Z. (1973). Free proline and water deficit in plant tissues. Plant Physiology, 20(2), 233-235 (in Russian). Parpan, V.I., Mylenka, M.M. (2009). Morphophysiological characteristics of Populuspyramidalis Roz. under the conditions of urbanization and anthropogenic impact on the environment. Ecology and Noospherology, 20(3-4), 84-90 (in Ukrainian). Pavlov, V.A., Peremetchik, N.N., Kolotenko, V.P., Shevchenko, B.E. (2000). Ecological passport of Dnipropetrovsk city. Dnipropetrovsk (in Russian).
Radchenko, V.G., Lutsyshyn, O.G., Palapa, N.V., Yavorovskiy, P.P., Kolomiets, N.V., Koval'ova, O.M., Teslenko, I.K. (2010). Functional status of buck-eye (Aesculus hippocastanum L.) under conditions of anthropogenic pollution of Kyiv environment. Ecology and Noospherology, 21 (1 -2), 4-18 (in Ukrainian).
Radukina, N.L., Shashukova, A.V., Shevjakova, N.I., Kuznetzov, Vl.V. (2008). The participation of proline in the system of antioxidant protection in sage under the action of NaCl and pyroquate. Plant Physiology, 55(5), 721 -730 (in Russian). Rajagopal, V. (1981). The influence of exogenous proline on the stomata registance in Vicia faba. Physiol. Plant., 52, 292-296. Rajendrakumar, C .S.V., Suryanarayana, T., Reddy, A.B. (1997). DNA Helix Destabilization by Proline and Betaine - possible role in the salinity tolerance process. F E B S Lett., 410, 201 -205.
Sairan, R.K., Srivastava, G.C. (2000). Induction of oxidative stress and antioxidant activity by hydrogen peroxide treatment in tolerant and susceptible wheat genotypes. Biol. Plant., 43, 381 -386.
Saradhi, P.P., Arora, S., Prasad, V.V. (1995). Proline accumulation in plants exposed to UV radiation protects them against induced peroxidation. Biochem. Biophys. Res. Commun., 290, 1 -5.
Shevjakova, N.I. (1983). Metabolism and physiological role of proline in water and salt stress. Plant Physiology, 30(4), 768-769 (in Russian).
Shihalyeyeva, G.N., Budnyak, A.K., Shihalyeyev, I.I., Ivaschenko, O.L. (2014). A modified method for determination of proline in plants. The Journal of V.N. Karazin Kharkiv National University. Series: biology, 21(11-12), 168-172 (in Russian). Slepih, V.V. (2009). Phytoncidal and ionizing properties of arboreal vegetation. Kislovodsk (in Russian).
Soshinkova, T.N., Radyukina, N.L., Korolkova, D.V., Nosov, A.V. (2013). Proline and functioning of the antioxidant system in Thellungiella salsuginea plants and cultured cells subjected to oxidative stress. Plant Physiology, 60(1), 47-60 (in Russian). Volodarez, S.A. (2012). Phytoncide activity of deciduous trees and shrubs in urban environment. Problems of bioindications and ecology, 17(1), 95-100 (in Ukrainian).
Yakubov, H.G., Ananyev, P.B. (1998). Sanitary and hygienic significance of green plantations in a city. In Ecology of the big city: Almanac, 3, 124-130 (in Russian).
Yemets, N.A., Serdyuk, Ya.Ya. (2003). Assessment of the Dnepropetrovsk city territory state regarding to the level of air basin contamination, Ecology and Nature Management, 6, 200-207 (in Ukrainian).
Citation:
Bessonova, V.P., Ivanchenko, O.E. (2017). Free radical oxidation and proline content as Indicators of urban tree vitality (the case of Dnlpro city parks, Ukraine). Ukrainian Journal of Ecology, 7{3), 146-153.
I ("Ol^^^^MlThk work Is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0. License
