Супероксиддисмутазная активность как тест-система для выявления физиологического действия гордецина Текст научной статьи по специальности «Агробиотехнологии»

7. Кондыков, И.В. Исходный материал для селекции чечевицы на высокую семенную продуктивность в Центрально-Черноземном регионе РФ / И.В .Кондыков, А.А.Янова, А.В .Иконников,

А.В.Амелин // Вестник ОрелГАУ - Орел, 2009. - №3 (18). - С.29-32

8. Майорова, М.М. Основные направления и

р зультаты с л кции тар лочной ч ч вицы / М.М. Майорова // «Научное обеспечение

агропромышленного комплекса Поволжья и сопредельных регионов». Материалы научнопрактической конференции, посвяще нной 100-летию П нз нского НИИ с льского хозяйства. - П нза, 2009. С.85-101.

9. Методиче ские указания по проведе нию исследований в семеноводстве многолетних трав // М.: ВНИИК, 1986. - 135 с.

10. Суворова, Г.Н. Характеристика межвидовых

гибридов чечевицы1 Lens culinaris х Lens orientalis / Г.Н.Суворова, А.В .Иконников, А.И.Рогожкина,

Н.Е.Павловская, Н.Н.Корниенко, Н.А.Шипилова, О .В.Уварова. // Повышение устойчивости

производства сельскохозяйственных культур в современных условиях. - Орел: ПФ «Картуш», 2008. -С.323-331.

Работа проведена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 09-04-97516-р центр а).

УДК 577.181.5

Н.Е. Павловская, доктор биологических наук ФГОУ ВПО Орел ГАУ

B.C. Сидоренко, кандидат сельскохозяйстве нных наук Е.В. Костромичёва, аспирант ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур РАСХН

СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ КАК ТЕСТ-СИСТЕМА ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ГОРДЕЦИНА

Показана эффективность тест-системы на стресс факторы, вызванные антибиотиком гордецином в процессе прорастания семян гороха. Повышение активности супероксиддисмутазы с момента обработки до 8 суток характеризует наличие стресса у растений. Ключевые слова: гордецин, активность,

супероксиддисмутазы, антиоксидантная система.

В настоящее время большо е значение уделяется изуч нию природных в щ ств, обладающих антибакт риальными свойствами и их влиянию на рост и развити раст ний. Антибиотики широко приме няются практически во всех отраслях народного хозяйства, в том числ и раст ни водств в кач ств активных ср дств борьбы и профилактики бактериальных и грибковых заболе ваний расте ний.

Антибиотики обладают рядом ц нных пр имущ ств в борьб с фитопатог нными микроорганизмами в сравн нии с другими, используе мыми для этой цели ве ществами. Они ле гко проникают в органы и ткани растений, поэтому их влияни в м ньш й ст п ни зависит от неблагоприятных климатических условий; обладают антибакт риальным д йстви м в тканях раст ний и сравнит льно м дл нно инактивируются в них; основны антибиотики, использу мы в л ч бных дозах, нетоксичны длярасте ний [4].

Особ нно широко распростран ни в раст ни водств антибиотики получили посл того, как стали оч видными н благоприятны посл дствия использования ядохимикатов, которы наряду с подавлением фитопатогенной микрофлоры отравляют пол зны виды птиц и животных, питающихся опыл нными раст ниями. Попадая из почвы в водоемы, ядохимикаты отравляют рыб и другие виды водной фауны. Все это, в конечном счете, оказывает вредное влияние на челове ка [4].

При выбор антибиотика н обходимым услови м является отсутствие токсичности. Проведённые ранее 12

Efficiency of test-sistemy is rotined on stress factors, caused the antibiotic of gordecinom in the process of germination of seed of pea. The increase of activity of superoksiddismutazy from the moment of treatment to 8 days characterizes the presence of stress at plants.

Key words: gordecin, superoxide dismutase, antioxidant system.

исследования И.С. Ежовым и Н.В. Новотельновым [3] выявили наличие в зернах ячменя малотоксичного антибиотика горд цина. Вп рвы он был выд л н из водного экстракта ячменного солода. Были изучены го бакт рицидны и антимикробны свойств, доказана его эффективность на ряде патогенных микроорганизмов: Staphylococcus aureus, Bacillus

subtilis, Escherichia coli, P. Herbicolo, Preudomonas xanthochlorum, Saccharomyces willa и др. [5]. Чётко выраженная антифунгальная активность гордецина послужила поводом для испытания го на раст ниях гороха.

Образовани антибиотика в ячм н сл ду т рассматривать как сп цифич скую особ нность обмена веществ, возникшую и закрепленную в проц сс эволюционного развития как

могущественный фактор в борьбе за существования видов.

В связи с этим нами были рассмотр ны современные сорта ячменя, в том числе селекции ВНИИЗБК: Ну дум 1 (голозёрный) и Фре гат (озимый) как источники получения гордецина. Для этого был пров д н скрининг сортов ячм ня и выд л ны г нотипы с наибольшим выходом горд цина.

Целью исследования являлось изучение влияния горд цина на суп роксиддисмутазную активность проростков гороха и включ ни в т ст-сист му при оц нк стр сс факторов раст ний на обработку антибиотиком.

Материалы и методика исследований

Антибиотик выделяли из 5 сортов ячменя: Атаман, Вакула, Жигули, Ну дум 1, Фрегат. В основе метода выделения гордецина была взята схема, предложенная И.С. Ежовым [3]. Из ячменной муки получали эфирный экстракт. Затем эфирный экстракт обрабатывали 5% соляной кислотой, разделяя вытяжку на эфирную и водную фракции. Дальнейшие испытания проводили с эфирным слоем. Его обрабатывали последовател*но гидрокарбонатом натрия, карбонатом натрия и гидроксидом натрия. В итоге высушенный эфирный слой содержал гордецин.

Для определения активности

супероксиддисмутазы была испол*зована

модифицированная методика с испол*зованием прибора (фотореактора) [1, 2].

Исследования проводилис* на водных кул*турах гороха сортов Софья и Фараон. Для создания необходимых условий выращивания использовалась программируемая климатокамера “Фитотрон” производства компании Вюкош. Статистическую обработку проводили на комп*ютере в программе Ех8е1.

Результат!) и их обсуждение

Испол*зование антибиотиков в растениеводстве основано на их свойстве подавлят* развитие патогенной микрофлоры. Кроме того, антибиотики, как и другие микробные метаболиты, могут оказывать непосредственное воздействие на обмен веществ и развитие растений. Антибиотики могут оказыват* и стимулирующее влияние на рост и развитие расте ний, опр д л нным образом активировать отд льны процессы и функции. Чаще всего это действие выражается в ускоре нии роста расте ний и повыше нии прироста зеленой массы (в отдельных случаях на 1550%). Например, внесение в почву отходов производства п нициллина (миц лия продуц нта) положительно влияло на урожай ячменя и зеленой массы. Отмечено стимулирующее влияние хлорамфе никола на яровизацию озимой ржи [4].

В ходе работы объектом для выделения антибиотика являлись сорта ячменя, характеристика которых пр дставл на в таблиц 1.

Из таблицы видно, что иссл ду мы сорта отличаются друг от друга по морфобиологич ским признакам и разной устойчивостью к засух и бол зням.

Таблица 1 - Характеристика сортов ячменя

Сорт Разновид- ность Форма куста Высота растений Колос Устойчивость к засухе и болезням

Форма колоса Плотность колоса Восковой налет

1 2 3 4 5 6 7 8

Атаман (яр.) нутанс полусте- лющийся среднерослое цилиндри- ческий средней плотности слабым восковым налетом Среднезасухоустойчив; восприимчив к гельминтоспориозу; сил*новосприимчив к пыльной головне.

Жигули (оз) параллелум полусте- лющийся средней длины полупрямо стоячийци линдричес кий плотный слабым восковым налетом засухоустойчив; восприимчив к пыл*ной головне; гел*минтоспориозом и мучнистой росой поражался средне.

Вакула (яр.) паллидум полупряпмостоя чий средней длины цилиндри- ческий рыхлый без воскового налета среднезасухоустойчив; восприимчив к пыл*ной головне и гел*минтоспориозу; сил*новосприимчив к стеблевой ржавчине.

Нудум1 (яр.голоз рн.) нудум промежу- точный низкорослое полупо- никлый рыхлый слабый восковой налет Среднезасухоустойчив; слабовосприимчив к пыл*ной головне, средневосприимчив к мучнистой росе и гел*минтоспориозу.

.з (о н сЗ г р е паллидум промежу- точный средней длины цилиндри- ческий рыхлый слабый восковой налет Среднезасухоустойчив; слабовосприимчив к пыл*ной головне, средневосприимчив к гел*минтоспориозу, сил*новосприимчив к мучнистой росе.

Анализ фракций ячменя, содержащих гордецин, выявил максимальное его количество в следующих сортах озимого ячменя: Жигули, Фрегат (табл. 2).

Хотя выход горд цина варьиру т в зависимости от генотипа связи ме жду выходом и устойчивостью к заболе ваниям не выявле но.

Общеизвестным фактом является использование антибиотика путём погружения в его раствор для

стерилизации семян растений, которые часто бывают инфицированы фитопатог нными бакт риями и грибами. Антибиотик не повре ждает зародыша семян. При испытании действия антибиотиков на семена гороха, показано, что для ст рилизации достаточно погрузить их в раствор антибиотика на 6-8 ч. [4].

Таблица 2 - Выход гордецина из различных сортов ячменя, %

Сорт ячменя Выход, %

Атаман 0,54

Вакула 0,66

Жигули 1,08

Нудум-1 0,83

Фрегат 0,92

Испытания на физиологическую активность и токсичность антибиотика из разных сортов проводили на водных культурах гороха сортов Софья и Фараон.

Проявления токсического действия антибиотиков очень разнообразны: задержка роста и развития растения, подавление прорастания семян, угнетение роста корней или надземных частей растения, нарушение процесса образования хлорофилла и др. [4]. Для подтверждения гипотезы использования супероксиддисмутазной активности в качестве тест-системы на стресс факторы, вызванные антибиотиком, нами были проанализированы те же сорта гороха в процессе их развития. Супероксиддисмутаза (СОД)-специфический

фермент, открытый в 1969 г. И. Фридович и Дж. МакКорд, катализирует реакцию дисмутации, в которой супероксид выступает одновременно как окислитель и как восстановитель.

В норме активность супероксиддисмутазы плавно возрастает в процессе развития гороха, а затем падает (рис. 1-2).

E/m

800 700 600 500 400 300 200 100 0

2

4

■ контроль вода

■ Вакула Нудум

8

-■— Атаман -X— Жигули ■ — - Фрегат

10

12

сутки

физиологическому действию. Так гордецин из сорта ячменя Атаман обладает, видимо, меньшей токсичностью, в отношении гороха. Антибиотики из сортов Фрегат и Жигули выявили высокую биологическую активность и вызвали всплеск активности супероксиддисмутазы, что указывает на увеличение активных форм кислорода. Это подтверждает и высокий выход гордецина именно из этих сортов ячменя (табл. 2).

Е/т

контроль вода ■ Вакула Нудум

—■— Атаман —X— Жигули ------- Фрегат

сутки

Рисунок 1 - Активность СОД в проростках гороха сорта Софья, обработанных раствором гордецина (концентрация 0,0001%) из различных сортов ячменя

У исследуемых образцов гороха, обработанных раствором гордецина, выделенного из сортов ячменя Фрегат, Жигули, Вакула и Нудум активность фермента супероксиддисмутазы падает на шестые сутки и имеет характерный пик на вос*мые, что объясняется повышением уровня АФК. Затем наблюдается резкое снижение активности

супероксиддисмутазы. В отличие от образцов, обработанных веществом, выделенным из сорта Атаман, пик приходится на 6 сутки. Показатели активности СОД в этих проростках близки к показателям контрольных образцов. Отсюда можно предположить, что антибиотики, выделенные из разных генотипов ячменя, различаются по

Рисунок 2 - Активность СОД в проростках гороха сорта Фараон, обработанных раствором гордецина

(концентрация 0,0001%) из различных сортов ячменя

Таким образом, испытывая соответствующие антибиотики на их физиологическое действие, можно, как показывает эксперимент, использовать в качестве тест-системы1 супероксиддисмутазную активность в процессе роста растений. Возникновение пика свидетельствует о повышении ответной реакции растения на стресс, вызванный действием антибиотика. Отсутствие характерного пика на фоне здорового растения есть показатель безопасности применения гордецина. Что дает возможность сделать вывод об оптимальных дозах применения антибиотика.

Литература

l.Giannopolities, C. N. Superoxid dismutase. I. Occurrence in higher plants / C. N. Giannopolities, S. K. Ries // Plant Physiology. - 1977. - Vol. 59. -P. 309-314.

2. Гринблат, А.И. Способ определения активности фермента. Патент на изобретение №2293969Б- Опубликовано «Бюллетень

изобретений», №5 от 20.02.2007.

3. Ежов, И.С. К вопросу о химической природе антибиотика гордецина/ И.С. Ежов// Фитонциды их биологическая роль и значение для медицины: и народного хозяйства. - Л.1957-274с

4. Жизнь растений [сайт] http://plant.geoman.ru

5. Зелепуха, С.И. Антимикробные свойства растений употребляемый в пищу/ С.И.Зелепуха. -Киев.: Наукова думка,1968. - 154с.

0

6

Вестник

ОрелГАу

№2(29)

апрель

2011

Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году

Учредитель и издатель: Федеральное государственное образовательное учреждение выгалего профессионального образования «Орловский государственны!* аграрный Университет»___________________________________________

Редакционный совет: Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.

Белкин Б.Л.

Блажнов А.А.

Буяров В.С.

Гуляева Т.И.

Гурин А.Г.

Дегтярев М.Г.

Зотиков В.И.

Иващук О.А.

Козлов А.С.

Кузнецов Ю.А.

Лобков В.Т.

Лысенко Н.Н.

Ляшук Р.Н.

Мамаев А.В.

Масалов В.Н.

Новикова Н.Е.

Павловская Н.Е.

Попова О.В.

Прока Н.И.

Савкин В.И.

Степанова Л.П.

Плыгун С.А. (ответств. секретарь) Ермакова Н.Л. (редактор)

Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: nichоgau@yandex.ru Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ /ФС77-21514 от 11.07. 2005 г.

Технический редактор Мосина А.И. Сдано в набор 14.04.2011 Подписано в печать 28.04.2011 Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Объём 18 усл. печ. л.

Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы1, 19. Лицензия ЛР/021325 от 23.02.1999 г.

Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научны1х работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций

Содержание номера

Научное обеспечение развития растениеводства

Парахин Н.В. Устойчивость растениеводства как главный фактор развития АПК................... 2

Новикова Н.Е., Зотиков В.И., Фенин Д.М. Механизмы1 антиоксидантной защиты при адаптации

генотипов гороха (Pisum sativum l.) к неблагоприятным абиотическим факторам среды........... 5

Янова A.A., Кондыков И.В., Иконников А.В., Чекалин Е.И., Амелин А.В., Державина Н.М. Архитектоника растений современных сортов чечевицы в связи с устойчивостью их агроценозов к

полеганию................................................................................... 9

Павловская Н.Е., Сидоренко В.С., Костромичёва Е.В. Супероксиддисмутазная активность как

тест-система для выявления физиологического действия гордецина.............................. 12

Титов В.Н., Мамонов А.Н. Перспективы использования различных видов донника и фацелии в

качестве фитомелиорантов в условиях Саратовской области..................................... 15

Научное обеспечение развития животноводства Балакирев H.A. Задачи отрасли клеточного пушного звероводства России по выходу из кризиса.... 18 Шилов А.И., Шилов O.A. Производство молока и молочных продуктов от коров разных генотипов. 20 Мосягин В.В., Максимов В.И., Федорова Е.Ю. Возрастная динамика АТФазной активности цитоплазматических мембран эритроцитов цыплят-бройлеров кроссов «Бройлер-6» и «ISA» при

скармливании пептидной кормовой добавки и сукцината......................................... 25

Масалов В.Н., Сеин Д.О., Ильючик А.К. Возрастные изменения морфологической структуры

аденогипофиза у свиней...................................................................... 30

Лещуков К.А., Мамаев А.В. Как получить качественную свинину для переработки?................ 32

Рациональное природопользование и мониторинг природно-техногенной среды

Степанова Л.П., Мышкин А.И., Коренькова Е.А., Моисеева М.Н. Экологическая оценка влияния

сельскохозяйственного производства на интенсивность загрязнения окружающей среды............36

Бессонова Е.А. Эколого-экономич е ская эфф е ктивность вн едре ния адаптивно-ландшафтного

земледелия.................................................................................. 41

Иванов Н.И. Предложения по природоохранным мероприятиям на землях сельскохозяйственного

назначения Центрального федерального округа................................................. 44

Селезнев К.А., Лысенко Н.Н., Лобков В.Т., Плыгун С.А. Особенности формирования

химического состава подземных вод Орловской области......................................... 48

Инженерно-технические решения в апк Яровой В.Г., Сергеев Н.В., Шипик Л.Ю. Оптимальное соотношение мощности двигателя и массы

сельскохозяйственного трактора.............................................................. 61

Михайлов М.Р., Жосан А.А. К вопросу планирования сезонной наработки зерноуборочных

комбайнов в зависимости от срока их эксплуатации............................................ 63

Пастухов А.Г., Тимашов Е.П. П ерсп е ктивны е сте нды для ре сурсных испытаний карданных

передач..................................................................................... 66

Баранов Ю.Н., Загородних А.Н., Копылов С.А. Логико-графический анализ возникновения опасностей столкновения транспортных средств при визуальном отражении процесса их

торможения.................................................................................. 70

Котельников В.Я., Жилина К.В., Мотин Д.В., Поветкин И.В., Котельников А.В. Статистическая

динамика энергосберегающего рабочего органа для шелушения зерна............................. 74

Искендеров Э.Б. К вопросу интенсификации основной обработки почвы в земледелии.............. 78

Калашникова Н.В., Булавинцев Р.А., Кашеварников В.Ю. Устройство для установки глубины

зад елки с е мян............................................................................ 81

Шарупич В.П., Шарупич Т.С., Коломыцев Е.В. Влияние дополнительного искусственного облучения на фенологические, биометрические и продукционные показатели томата сорта «Пламя»

при выращивании методом многоярусной узкостеллажной гидропоники............................. 84

Горшков Ю.Г., Старикова Н.А. Оптимизация функционирования воротных проёмов

производственных сельскохозяйственных помещений за счёт инженерных решений.................. 89

Лялякин В.П. Восстановление деталей - важный резерв экономии ресурсов....................... 95

Косенко А.В., Казански В.А., Кузнецов Ю.А. Влияние модуля силиката на технологические

свойства ПЭО покрытий....................................................................... 97

Коломейченко А.В. Исследование топографии поверхности покрытия, сформированного МДО......... 101

Стребков С.В., Казаринов А.В., Титов С.И. Компон енты базовой основы трибологиче ски

активных присадок........................................................................... 104

Астахов С.М., Беликов Р.П. Состояние и пути повышения эффективности функционирования

распред елительных с е тей в агропромышле нном компл екс е.................................. 106

Жосан А.А., Ревякин М.М. Топология построения систем самодиагностики: вариативность и

оптимальность............................................................................... 109

Суров Л.Д., Фомин И.Н. Контроль изменений состояния головного выключателя в линии

кольц евой с е ти........................................................................... 112

Сорокин Н.С. Блок подсоединения датчика системы распознавания аварийных ситуаций в

распределительных сетях 6-35 кВ............................................................. 118

Чернышов В.А., Чернышова Л.А. Самоидентификация замыканий на землю в сетях с

изолированной нейтралью посредством спутниковой системы навигации........................... 120

Глушак Н.В., Г рищенков А.И. Инновационный процесс: эволюция, эффективность, проблематика 123 Шкрабак В.С., Баранов Ю.Н., Загородних А.Н. Обеспечение безопасных перевозок в

агропромышленном комплексе.................................................................. 129

Яковлева Е.В., Полехина Е.В. Проблемы безопасности труда в сельском хозяйстве............... 132

Карпович Э.В. Опыт применения программированных пособий для подготовки высококвалифицированных агроинженерных кадров............................................. 134

© ФГОУ ВПО Оре л ГАУ, 2011