CC BY
263
Известия Тульского государственного университета Естественные науки. 2009. Вып. 1. С. 166-178
Биология =
УДК 581.1
Сравнительный анализ активности компонентов антиоксидантной системы древесных растений в условиях техногенного стресса
А.Р. Гарифзянов, С.В. Горелова, В.В. Иванищев, Е.Н. Музафаров
Аннотация. Проведен сравнительный анализ изменения активности компонентов антиоксидантной системы древесных растений в условиях воздействия аэротехногенных выбросов предприятий металлургической промышленности. По характеру физиологической активности компонентов АОС виды древесных растений классифицированы в кластеры. I кластер характеризуется снижением содержания аскорбиновой кислоты с одновременным увеличением активности одного или нескольких антиоксидантных ферментов и включает липу сердцевидную Tilia cordata Miller, березу повислую Betula pendula Roth., каштан конский обыкновенный Aesculus hippocastanurn L, тополь черный Populus nigra L. II кластер характеризуется повышением уровня аскорбиновой кислоты в условиях стресса и включает рябину обыкновенную Sorbus aucuparia L, лиственницу сибирскую Larix sibirica и клен остролистный Acer platanoides L.
Ключевые слова: техногенный стресс, древесные растения, антиоксидантная система (АОС), ферменты, аскорбиновая кислота, кластер.
Введение
Древесные растения являются общепризнанными биофильтрами, способными поглощать аэрозольные частицы и аккумулировать часть токсичных соединений из окружающей среды. Важная роль дендрофлоры в геохимическом круговороте веществ была неоднократно показана на разнообразных экосистемах и описана во множестве публикаций [1, 2]. Особенно значительна роль древесной растительности в процессах миграции металлов [3, 4].
В связи с этим, одной из актуальных задач в настоящее время является изучение роли древесных растений в аккумуляции промышленных выбросов, а также изучение реакции древесных растений на промышленное загрязнение с целью выявления наиболее устойчивых к поллютантам видов. Данную
проблему можно рассматривать как па популяционном и морфо-апатомиче-ском, так и па физиолого-биохимическом уровне. Изучение проблемы с точки зрения физиологии и биохимии растений позволит выявить природу устойчивости растений к воздействию стрессоров техногенного происхождения.
Такого рода исследования удобно проводить па базе урбоэкосистем — городов с развитой транспортной и промышленной инфраструктурой. В них па растения влияет целый ряд неблагоприятных факторов: от механического повреждения населением и транспортной эмиссии до воздействия аэротехпо-геппых выбросов промышленных предприятий.
Удобным объектом в этом отношении является Тула — город с высокой плотностью населения, развитой промышленной сферой. Здесь сосредоточенны крупные предприятия черной и цветной металлургии цептралыто-европей-ской части России. Именно они — мощные источники эмиссии загрязняющих веществ в окружающую среду (табл. 1).
Таблица 1. Характеристика, промышленных выбросов предприятий металлургической промышленности г. Тулы
Точка Предприятие(я) Основные компоненты промышленных выбросов [5] Концентрация компонента в почвах, мг/кг [5] ПДК (ОДК)* химических элементов в почве, мг/кг [6]
I ОАО «Косогорский металлургический завод» (ОАО «КМЗ») Мп > 15000” 1500
РЬ 1000 65
Бг 500 —
Ва. 500 —
СсЗ 6 1,0
Бп 300 —
II ОАО СП А К «Тулачермет» ***. ОАО «Ва.надий-Тулачермет», ОАО «Палема.» Ре >100000 —
V > 1000 —
РЬ 500 65
Се 3 —
* Для марганца приведено значение ПДК, а для остальных элементов — ОДК (ориентировочно допустимые концентрации) для кислых почв;
** в 12 раз превышает региональный фон;
*** по данным Комитета по охране окружающей среды Тульской области доля выбросов ОАО СПАК «Тулачермет» в атмосферу составляет около 76% от суммарных выбросов всех предприятий г. Тулы.
Поступая в растительный организм, поллютапты вызывают широкий спектр стресс-ипдуцируемых изменений. В первую очередь это относится к физиолого-биохимическим процессам, и влечет за собой анатомические и морфологические перестройки, что в конечном итоге отражается па жизпе-
способности объекта. Наиболее опасным последствием воздействия аэротех-погенпых выбросов промышленных предприятий па живой организм можно считать развитие окислительного стресса [7-9], который приводит к окислению липидов и белков, повреждению ДНК и дезорганизации цитоскелета [10, 11].
Для предотвращения нарушений метаболизма, связанных с окислительным повреждением жизненно важных компонентов клетки, растения выработали систему антиоксидаптной защиты (АОС). Последняя включает большое число разнообразных механизмов. Особое место в АОС занимают пизкомоле-кулярпые соединения (например, аскорбиновая кислота (АК), оксикоричпые кислоты, флавопоиды) и ферменты-антиоксиданты (пероксидаза, каталаза, супероксиддисмутаза и др.). Активность компонентов АОС изучали в условиях засухи, засоления, действия низкой температуры, УФ-облучепия, затопления корневой системы, обработки элиситорами патогенов и др. [12-14]. В последнее десятилетие появилось много работ, связанных с изучением активности компонентов АОС растений при токсическом воздействии тяжелых металлов (ТМ).
Общей закономерности в изменении функционирования АОС в условиях техногенного стресса выявлено не было. Повышение концентрации микроэлементов в среде способствовало увеличению активности ферментов и антиоксидантов: так, цинк стимулировал в листьях горчицы сарептской повышение активности каталазы, гваяколовой пероксидазы, аскорбатпероксидазы и глу-татиоппероксидазы, возрастало содержание аскорбата [15]. В листьях риса активность пероксидазы возрастала при избытке железа, меди и цинка. В то же время, токсичные элементы, такие как свинец и кадмий, вызывали существенное снижение активности каталазы и пероксидазы у амаранта [16].
Несмотря па многочисленные исследования, посвященные изучению влияния техногенного стресса па функционирование АОС, до сих пор многие его аспекты не ясны.
В связи с этим, целью данной работы являлось проведение сравнительного анализа активности компонентов антиоксидаптной системы (аскорбиновой кислоты, каталазы, пероксидазы) в листьях древесных растений санитарнозащитной полосы металлургических предприятий.
Методика
Пробоотбор производили в санитарпо-защитных насаждениях предприятий металлургического комплекса г. Тулы (табл. 1): I точка — ОАО «Косогорский металлургический завод»; II точка — комплекс предприятий ОАО СП АК «Тулачермет», ОАО «Вападий-Тулачермет», ОАО «Палема». Контрольные образцы были собраны в Центральном Парке культуры и отдыха им. Белоусова (ЦПКиО им. Белоусова). Расстояние между точками I — контроль — 2-3 км, II — контроль — 5-6 км. Удаленность санитарно-защитных насаждений от источников аэрозольных выбросов составляла 30-300 м.
Объектами исследования являлись 7 видов деревьев, доминирующих в санитарно-защитных насаждениях г. Тулы: рябина обыкновенная Sorbus аи-cuparia L, клён остролистный Acer platanoides L, тополь черный Populus nigra L, каштан конский обыкновенный Aesculus hippocastanurn L, липа сердцевидная (мелколистная) Tilia cordata Miller, лиственница сибирская Larix sibirica Ledeb., береза повислая (бородавчатая) Betula pendula Roth.
Пробоотбор осуществляли в нижнем ярусе кроны по окружности у одпо-возрастпых деревьев типичного габитуса. Высота пробоотбора 1,5-3 м. Все биохимические исследования выполнены па свежем растительном материале в день пробоотбора. Время выполнения работ — вторая-третья декада июля.
Содержание аскорбиновой кислоты определяли в солянокислых вытяжках йодометрическим методом. При определении активности ферментов-ап-тиоксидантов использованы стандартные методики. Гомогенат листьев получали путём экстракции 0,05 М фосфатным буфером (pH 6,7 и 6,8 соответственно для пероксидазы и каталазы) с последующим центрифугированием. Активность пероксидазы определяли спектрофотометрически с пирогаллолом по изменению поглощения (430 нм) во времени и выражали в мкмоль субстрата па единицу времени в расчете па 1 г сырой массы листьев. Милли-молярпый коэффициент экстипкции образующегося пурпургалипа равен 2,47. Определение активности каталазы проводили манометрическим методом по количеству выделяющегося кислорода [17J.
Опыты проводили в трех биологических и трех аналитических повторностях. Статистическая обработка данных осуществлялась с помощью пакета прикладных компьютерных программ MS Excel 2003 и STATGR.APHICS Plus Version 5.1. В таблицах и па рисунках представлены средние арифметические значения определяемых величин и их стандартные ошибки.
Для интерпретации полученных данных применен корреляционный и кластерный анализы. Кластерный метод статистического анализа предназначен для объединения в однородные группы многомерных наблюдений или переменных, характеризующих эти наблюдения. В основе матрицы сходства или различий классифицируемые единицы (объект или признаки) объединяют в группы (кластеры), начиная с конечных объектов, вплоть до полного соединения всех объектов в один кластер. При этом па каждом шаге алгоритма кластер-анализа вместе соединяются два наиболее близких кластера, каждый из которых может состоять из одного или нескольких конечных кластеров, в результате чего общее число оставшихся кластеров уменьшается па один. В пашем исследовании в качестве метода объединения в кластеры использовали цептроидный метод. Если па некотором шаге объединились кластеры
i и j с числом единиц П( и ilj в каждом из них, то обычно различие между объединенным кластером i + j и любым из остальных кластеров к вычисляется по формуле 1 [18J.
Для оценки достоверности рассчитывали фактическое значение ¿-критерия Стьюдента [19] (критическое значение критерия для уровня значимости 0,05 в нашем исследовании равнялось 2,78). В представленных таблицах и графиках приведены данные трех полевых сезонов (2006 2008 гг.).
Результаты и обсуждение
Анализ полученных в ходе исследования данных позволяет заключить, что в условиях техногенного стресса активность компонентов антиоксидант-ной системы древесных растений (АК, пероксидазы и каталазы) претерпевает значительные изменения. При этом активность каждого компонента АОС необходимо рассматривать отдельно для каждого вида с привязкой к компонентам выбросов.
При проведении исследований были выявлены достоверные изменения содержания аскорбиновой кислоты в листьях древесных растений, произрастающих в зоне воздействия аэротехногенных выбросов у четырех изученных видов: Tilia cordata, Populas nigra, Betula pendula, Sorbus aucuparia (рис. 1). Однако содержание AK в указанных видах изменялось неоднозначно. В частности для трех видов Tilia cordata, Populas nigra и Betula pendula было выявлено снижение уровня АК в опытных точках по сравнению с контрольной на 37%, 42-64% и 30 60% соответственно. У Sorbus aucuparia отмечено увеличение содержания аскорбиновой кислоты в зоне воздействия аэротехногенных выбросов (до 0,38 мг/г) по сравнению с контролем (0,19 мг/г).
Acer Tilia cordata Sorbus Betula pendula Aesculus Larix sibirica Populus nigra
platanoides aucuparia hippocastanum
Я точка I □ точка II ы контроль
Рис. 1. Содержание аскорбиновой кислоты в листьях древесных растений в условиях техногенного стресса
Аскорбиновая кислота — уникальное полифупкциопалытое соединение. Обладая способностью обратимо окисляться и восстанавливаться, она принимает участие в важнейших энергетических процессах растительной клетки — фотосинтезе и дыхании [20]. Несомненно ее участие в процессах роста, цветения, вегетативной и репродуктивной дифференциации, в водном обмене, регуляции ферментативной активности [21J, стимуляции реакций метаболизма, связанных с обменом нуклеиновых кислот и синтезом белка, в защитных реакциях растений [22J. Считается, что одним из проявлений активного иммунитета растений является нормальное или повышенное образование в них AK [21J. Кроме того, аскорбиновая кислота является признанным антиоксидантом, что обусловлено допированием атомов водорода (или электронов), используемых для восстановления пероксида водорода или некоторых сво-бодпорадикалытых продуктов [23J.
Исследование показало, что для разных видов характерно разнонаправленное изменение содержания АК при воздействии поллютаптов. У Sorbus aucuparia и Acer platanoides реакция па стрессовое воздействие сопровождается интенсификацией процессов накопления АК (рис. 1). У других видов: Tilia cordata, Populus nigra, Betula pend'ula при воздействии аэротехпогеппых выбросов металлургических предприятий синтез АК, напротив, угнетается, однако активируются другие компоненты АОС. В условиях воздействия аэротехпогеппых выбросов значительно изменялась активность ферментов каталазы и пероксидазы в листьях древесных растений. При этом для Tilia cordata, Acer platanoides, Populus nigra и Betula pendula выявлено увеличение активности пероксидазы в 5-16, 11-14, 2-5 и 6 (II точка пробоотбора) раз, соответственно (табл. 2).
Для Sorbus aucuparia, напротив, выявлено снижение активности этого фермента в условиях промышленного загрязнения. В образцах листьев, собранных в контрольной точке, активность пероксидазы (0,39 ± 0,04 мкмоль/(мип • г) была в 14-23 раза выше, чем в зоне воздействия выбросов ОАО «КМЗ» (0,02 ± 0,01 мкмольДмип • г) и в зоне воздействия выбросов СП АК «Тулачермет» и ОАО «Палема» (0,24 ± 0,06 мкмольДмип • г). Пероксидазная активность в листьях Larix sibirica возрастала в 7 раз в зоне действия выбросов СП АК «Тулачермет» и ОАО «Палема». Для Aesculus hippocastanum, Larix sibirica (I точка пробоотбора) и Betula pendula (I точка пробоотбора) достоверных изменений в уровне пероксидазпой активности по сравнению с контролем выявлено не было.
Изменение активности каталазы при воздействии аэрозольных выбросов также было разнонаправленным и зависело от вида растения и характера поллютаптов (рис. 2). Для Sorbus aucuparia (II точка пробоотбора), Betula pendula в условиях техногенного стресса характерно увеличение активности каталазы па 31% и 21-27% соответственно. Выявлены два вида, изменение активности каталазы в которых детерминировалось приуроченностью к конкретной точке пробоотбора. В листьях Aesculus hippocastanum, Larix sibirica в пределах II точки пробоотбора активность каталазы снижалась па 19 и 65%,
Таблица 2. Пероксидазная активность листьев древесных растений
Вид Точка пробоотбора Активность пероксидазы, мкмоль/(мин • г)
Липа сердцевидная Tilia, cordata I 1,62 ± 0,35
II 0,49 ± 0,06
контроль 0,10 ±0,01
Каштан конский обыкновенный Aesculus hippocastanum I 0,65 ±0,16
II 0,61 ± 0,05
контроль 0,59 ± 0,06
Рябина обыкновенная Sorbus aucuparia I 0,02 ±0,01
II 0,24 ± 0,06
контроль 0,39 ± 0,04
Лиственница сибирская Larix sibirica, I 0,02 ± 0,004
II 0,09 ±0,01
контроль 0,01 ± 0,003
Тополь черный Populus nigra I 3,28 ± 0,44
II 1,40 ±0,45
контроль 0,61 ± 0,05
Клен остролистный Acer platanoides I 0,27 ±0,05
II 0,34 ± 0,05
контроль 0,02 ±0,01
Береза повислая Betula pendula I 0,04 ± 0,03
II 0,05 ± 0,01
контроль 0,01 ± 0,003
по возрастала па 19 и 30 % в I точке по сравнению с контролем соответственно для указанных видов. Это может быть связано со специфическим воздействием отдельных компонентов поллютаптов (сажистый углерод, ванадий, хром в точке пробоотбора II; железо, марганец, кадмий в точке пробоотбора I) па цепочки биосинтеза физиологически активных соединений. Так в литературе обсуждалась возможность регуляции ферментативной активности путем замещения близкого иона одного металла другим в металлоферментах или специфическим связыванием комплексных соединений металла с определенными группами макромолекул [24].
Для Tilia cordata и Acer platanoides достоверных изменений в активности каталазы между опытными и контрольной точками выявлено не было (коэффициент Стъюдента меньше 2,78).
Таким образом, для большинства изученных видов установлена взаимосвязь в характере изменений активности двух ведущих ферментов-аптиокси-
140
Acer Tilia cordata Sorbus Betula pendula Aesculus Larix sibirica Poputus nigra
platanoides aucuparia hippocastanum
■ точка I □ точка II ö контроль
Рис. 2. Активность каталазы в листьях древесных растений в условиях
техногенного стресса
дантов (каталазы и пероксидазы). У ряда изученных видов (Tilia cordata, Acer platanoides, Populas nigra, Betula pendula) в ответ на воздействие поллютантов активируется пероксидаза. Согласно литературным данным, инактивация каталазы может быть связана с накоплением пероксида. В этом случае из-за отсутствия каталазы и уменьшения ее активности пероксидаза становится главным ферментом, катализирующим распад Н2О2 [23].
Для Betula pendula характерно одновременное повышение активности двух ферментов, что в условиях окислительного стресса является на наш взгляд, более эффективным и проявляется в нормальной жизненности особей вида в условиях промзоны.
Развитие устойчивости вида в условиях стресса связано с избеганием воздействия стрессоров и выработкой механизмов резистентности, заключающихся в активации антиоксидантов, позволяющих осуществлять биосинтез необходимых клетке веществ в экстремальных условиях. Можно предположить, что у одних видов (Sorbus aucuparia) устойчивость обусловлена выработкой одновременно двух стресс-индуцируемых стратегий: избеганием токсического воздействия тяжелых металлов путем повышения активности аскорбиновой кислоты как осмопротекторного соединения (высокие концентрации элементов в среде вызывают водный дефицит) и активности ферментов антиоксидантов, использующих аскорбиновую кислоту и как субстрат. В итоге повышается резистентность вида в экстремальных условиях. У других видов (Tilia cordata, Populas nigra, Betula pendula) реакция на воздействие стрессоров проявляется в выработке устойчивости к воздействию поллютантов путем повышения активности ферментов антиоксидантов
пероксидазы или каталазы. В целом в процессе выработки механизмов резистентности к окислительному стрессу жизненность вида будет тем выше, чем большее количество потенциальных антиоксидантов активировано.
Сравнительный анализ изменений активности компонентов АОС в листьях древесных растений
Кластерный и корреляционный анализ закономерностей изменений в уровне функционирования компонентов АОС (АК, каталаза, пероксидаза) показал, что некоторые виды сходным образом реагируют на условия промышленного загрязнения. Для I и II точек пробоотбора можно выделить два больших кластера (рис. 3).
юр -
8 - ------------------- -
6 - -
4 -
2
1 4 5 2 3 6 7
Вид
Рис. 3. Результаты кластерного анализа изменения активности компонентов АОС (АК, каталаза, пероксидаза) древесных растений в условиях промышленного загрязнения г. Тулы: 1 — Populus nigra; 2 — Tilia cordata; 3 — Sorbus aucuparia; 4 — Betula pendula; 5 — Aesculus hippocastanum; 6 — Larix sibirica;
7 — Acer platanoides
1 кластер включает Tilia cordata, Betula pendula и Aesculus hippocastanum, Populus nigra. Для данного кластера характерным является тенденция к снижению содержания аскорбиновой кислоты с одновременным увеличением активности одного или нескольких антиоксидантных ферментов (пероксидазы, каталазы).
2 кластер включает Sorbus aucuparia, Larix sibirica и Acer platanoides. Виды, включенные в данный кластер, напротив, в условиях техногенного стресса увеличивают уровень аскорбиновой кислоты. Одновременно с этим активность ферментов может повышаться, снижаться или оставаться без изменений.
Среди видов каждого кластера наблюдается дифферепцироваппость по характеру зависимости «фермепт-АК». В частности, виды первого кластера могут быть разделены па две группы. Первая включает Tilia cordata и Aesculus hippocastanurn и характеризуется высоким отрицательным коэффициентом корреляции по паре признаков «пероксидаза — АК», равным соответственно —0,99 и —0,94. Для Betula péndula и Populus nigra выявлен высокий отрицательный коэффициент пары признаков «каталаза — АК»----------0,97 и —0,67,
соответственно.
Виды второго кластера также образуют две группы. Первая включает Larïx sibirica и Acer platanoides и характеризуется высоким положительным коэффициентом корреляции в паре признаков «пероксидаза — АК» (0,99 и 0,98 соответственно). Для данных видов активность пероксидазы увеличивается па фоне увеличения количества аскорбиновой кислоты. Это связано с тем, что аскорбиновая кислота как полифупкциопалыюе соединение, помимо выполняемой аптиоксидаптпой функции, используется ферментом в качестве субстрата (аскорбатпероксидаза). Ко второй категории относится Sorbus aucuparia, увеличивающая активность каталазы и аскорбиновой кислоты ?'катализа/АК = 0,83. МОЖНО предположить, ЧТО В ЛИСТЬЯХ рябиПЫ обык-повеппой аскорбиновая кислота играет преимущественно аптиоксидаптпую роль, действуя совместно с каталазой, а также является осмопротектором в условиях избыточной концентрации элементов в среде и наступающего вследствие этого нарушения водного обмена [21J. Таким образом, устраняется влияние токсичных компонентов среды па содержимое клеток.
В последнее время все более популярной становится гипотеза, согласно которой адаптация растений к действию стрессоров различной природы в значительной степени зависит как от функционирования аптиоксидаптпых ферментов, так и от накопления в клетках пизкомолекулярпых антиоксидантов [25J. Существует точка зрения, что пизкомолекулярпые органические антиоксиданты, такие как оксикоричпые кислоты и флавопоиды, в ряде случаев более эффективно защищают метаболизм от окислительного стресса, чем аптиоксидаптпые ферменты [26,27]. Причиной этому является быстрая инактивация конститутивного пула ферментов свободными радикалами и значительное время, необходимое для индукции их синтеза. На основании чего можно заключить, что виды, имеющие более высокое содержание пизкомолекулярпых антиоксидантов, обладают более высоким преадаптивпым потенциалом.
Полученные результаты (рис. 3) позволяют предположить, что виды второго кластера (Sorbus aucuparia, IAirix sibirica и Acer platanoides), у которых накопление АК коррелирует с активацией ферментов, более приспособлены к произрастанию в условиях техногенного стресса. Развитие механизмов устойчивости в них обеспечивается сразу по двум направлениям: увеличение количества аскорбиновой кислоты, как пизкомолекулярпого антиоксиданта, осмопротектора и субстрата, и увеличение активности фермептов-аптиокси-даптов, способствующих инактивации АФК.
В целом, следует отметить, что реализация растениями той или иной модели иреадаптивпых перестроек, затрагивающих, в первую очередь, активность компонентов АОС, позволяет им существовать в условиях техногенного стресса. При этом растения в той или иной мере сохраняют типичные для вида биологические особенности: морфологические характеристики, физиологическую активность, способность проходить все стадии годичного и жизненного циклов (включая генеративный этап и плодоношение) в условиях стресса.
Выводы
Аэротехпогеппые выбросы предприятий металлургической промышленности вызывают значительные изменения содержания компонентов АОС (АК, пероксидазы, каталазы) в листьях древесных растений санитарно-защитных насаждений.
По характеру изменения активности компонентов АОС в листьях древесные растения могут быть объединены в два больших кластера, проявляющих внутреннюю неоднородность: 1 — Tilia cordata, Betula péndula и Aesculus hippocastanum, Populus nigra; 2 — Sorbus aucuparia, Larix sibirica и Acer pla-tanoides.
Виды, у которых в качестве компонента АОС вырабатывается АК и одновременно активируется деятельность ферментов: Larix sibirica, Sorbus aucuparia, Acer platanoides обладают большей физиологической устойчивостью.
Список литературы
1. Гейфельбуйм И.В., Боярышников З.В. Лесные массивы как фактор дополнительной эмиссии загрязняющих веществ, при оценки атмосферы в зоне промышленных предприятий // Инженерная экология. 2001. JVS2. С. 38-50.
2. Фокин А.Д., Лурье A.A., Пельтцер A.C. Биофильность и ксенобиотоксичность как факторы корневого поступления и распределения элементов по органам растений // Экология. 1996. JVS6. С. 415-419.
3. Тютюнник Ю.Г. Количественная фитогеохимическая индикация загрязнения воздуха городов тяжелыми металлами // Экология. 1994. JYH. С. 84-85.
4. Гурьев Т.А., Тутыгин, Г.С. Тяжелые металлы в снежном покрове придорожней полосы /7 Автомобильные дороги. 1995. JVS1-2. С. 34-36.
5. Дмитраков A.B., Пристягин, A.H., Симанкин А.Ф. Загрязнение почвенного покрова как следствие аэрогенного воздействия // Тульский экологический бюллетень. 2000. Вып. 11. С. 64-69.
6. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Ро-спотребна.дзара, 2006. 15 с.
7. Bouvier F., Backhaus R. A., Camara В. Induction and Control of Choropla.st-Speeific Ca.rotenoid Genes by Oxidative Stress // .1. Biol. Chern. 1998. V. 273. P. 30651-30659.
8. Asada, K., Takahashi M. Production and Scavenging of Active Oxygen in Photosynthesis /7 Photoinhibition: Topics in Photosynthesis. 1987. P. 227-287.
9. Скулачев В.П. Кислород в живой клетке: добро и зло // Соросовский образовательный журнал. 1996. JSTB 3. С. 4-10.
10. Кулинский В.И. Активированные формы кислорода и оксида.тивная модификация макромолекул: польза, вред, защита /'/' Соросовский образовательный журнал. 1999. № 1. С. 2-7.
11. Мерзляк М.Н. Активированный кислород и окислительные процессы в мембранах растительной клетки /'/' Итоги науки и техники. 1989. Т. 6. С. 25-30.
12. Interactive effects of ozone and drought stress on pigments and activities of a.ntioxida-tive enzymes in Pinus halepensis / R. Alonso [et. a.i.] /7 Plant, Cell and Environment. 2001. V. 24. P. 905-916.
13. Involvement of endogenous salicylic acid con tent, lipoxygenase and a.ntioxida.nt enzyme activities in the response of tomato cell suspension cultures to Na.Cl / A. Molina [et. a.i.] /7 New Phylologist. 2002. V. 156. P. 409-415.
14. Пероксидаза. как компонент сигнальной системы клеток картофеля при патогенезе кольцевой гнили / И.А. Гра.скова. [и др.] /7 Физиология растений. 2004. Т. 51, №5. С. 692-697.
15. Prasad K.V., Saradhi P.P., Sharmila P. Concerted action of a.ntioxida.nt enzymes and curtailed growth under zinc toxicity in Brassica, júncea, /7 Environmen. and Experimen. Botany. 1999. V. 42. P. 1-10.
16. Bhat.tacharjee S. Membrane lipid peroxidation, free radical scavengers and ethylene evolution in Amaranthus a.s affected by lead and cadmium /7 Biología, pla.nta.rum. 1997. V. 40. P. 131-135.
17. Гавриленко В.Ф., Ладыгина M.E., Хандобина Л.М. Большой практикум по физиологии растений. Фотосинтез. Дыхание. М., 1975. С. 290-291.
18. Уланова Н.Г. Математические методы в геоботанике. М., 1995. С. 92-97.
19. Лакан Г.Ф. Биометрия: учеб. пособие для биол. спец. вузов. М., 1990. С. 323.
20. Arrigoni О. Ascorba.te System and Plant Development /7 .1. Bioenerg. Biomembr. 1994. V. 26. P. 407-419.
21. Чупахина Г.Н. Система, аскорбиновой кислоты растений. Калининград: Изд-во КГУ, 1997. С. 135-150.
22. Ascorbic Acid-Induced Progression of Quiescent Centre Cells from Cj to S phase / R. Liso [et. a.i.] /7 New Phytol. 1988. V. 110. P. 469-471.
23. Полесская О.Г. Растительная клетка и активные формы кислорода.. М., 2007. С. 11-19, 55-69.
24. Иванов В.Б., Быстрова Е.И., Серегин, И.В. Сравнение влияния металлов на. рост корня в связи с проблемой специфичности и избирательности их действия /'/' Физиология растений. 2003. Т. 50, № 3. С. 445-454.
25. Cheeseman J.M. Hydrogen Peroxide and Plant Stress: A Challenging Relationship /7 Plant Stress. 2007. P. 4-15.
26. Перекисное окисление липидов и антиоксидантная система, защиты в хлоропластах гороха, при тепловом шоке / Л.Н. Курганова, [и др.] /7 Физиология растений. 1997. Т. 44. С. 725-730.
27. Blokhina, О., Virolainen Е., Fagerstedt K.V. Antioxida.nts, Oxidative Damage and Oxygen Deprivation Stress: A Review /7 Ann. Bot. 2003. V. 91. P. 179-194.
Поступило 21.12.2008
Гарифзянов Андрей Рузилъевич ([email protected]), студент, кафедра ботаники и технологии растениеводства, Тульский государственный педагогический университет им. JI.H. Толстого.
Горелова Светлана Владимировна ([email protected]), к.б.п., доцент, кафедра ботаники и технологии растениеводства, Тульский государственный педагогический университет им. JI.H. Толстого.
Иванищев Виктор Васильевич ([email protected]), д.б.н., с.п.с., зав. кафедрой, кафедра ботаники и технологии растениеводства, Тульский государственный педагогический университет им. JI.H. Толстого.
Музафаров Евгений Николаевич ([email protected]), д.б.н., профессор, лаборатория ландшафтной экологии, Институт фундаментальных проблем биологии РАН, г. Путципо Московской области.
The comparative analysis of wood plants antioxidative system components activity in the conditions of technogenic stress
A.R.. Garifzjanov, S.V. Gorelova, V.V. Ivanishchev, E.N. Muzafarov
Abstract. The comparative analysis of wood plants antioxidative systems in the conditions of influence of aerotechnogenic emissions from an iron and steel industry enterprises was carried out. The character of physiological activity of AOS components allows to classified kinds of wood plants in clusters. I cluster is characterised by decrease in the maintenance of ascorbic acid with simultaneous increase in activity one or several antioxidative enzymes and includes Tilia cordata, Betula pendula, Aesculus hippocastanum, Populus nigra. II cluster is characterised by increase of ascorbic acid level in the stress conditions and includes Sorbus aucuparia, Larix sibirica and Acer platanoides.
Keywords: technogenic stress, wood plants, antioxidative system (AOS), enzymes, ascorbic acid, cluster.
Garifzjanov Arulrey ([email protected]), student, department of botany and plant growing, L.N. Tolstoy Tula State Pedagogical University.
Gorelova Svetlana ([email protected]), candidate of biological sciences, associate professor, department of botany and plant growing, L.N. Tolstoy Tula State Pedagogical University.
Ivanishchev Victor ([email protected]), doctor of biological sciences, senior research worker, head of department, department of botany and plant growing, L.N. Tolstoy Tula State Pedagogical University.
Muzafarov HJvgeny ([email protected]), doctor of biological sciences, professor, laboratory of landscape ecology, Institute of Basic Biological Problems RAS, Pushchino, Moscow region.
