CC BY
8БИОЛОГИЯ
УДК 581.1 Г.А. Абилова
Участие салициловой кислоты в системе антиоксидантной защиты у тритикале
при действии ZnSO4
Дагестанский государственный университет;gulyaraabilova@mail.ru
Исследовалось влияние экзогенной обработки семян тритикале сорта «Союз» салициловой кислотой (0,5мМ) на ростовые процессы проростков в условиях засоления ZnSO4. В листьях 6-дневных проростков анализировали содержание свободного пролина, а также интенсивность перекисного окисления липидов.
Ключевые слова: салициловая кислота, перекисное окисление липидов, пролин, окислительный стресс.
The influence of exogenous treatment seeds (sort Souz) of Triticale by salicylic acid on growth processing under conditions of salt salinity by ZnSO4. The content of free proline and intensity of lipid peroxidation in 6 days seedlings leaves.
Keywords: salicylic acid, lipid peroxidation, proline accumulation, oxidative stress.
Салициловая кислота (СК) относится к эндогенным регуляторам роста фенольной природы. Показано, что она участвует у растений в индукции системной приобретенной устойчивостик патогенам [1], регуляции процессов цветения, дыхания, роста.В ряде работ приводятся данные о том, что СК играет определенную роль в проявлении у растений ответной реакции на разнообразные окислительные стрессы, вызванные дефицитом воды [2], высокой или низкой температурой [3], действием тяжелых металлов [4] и др.В результате стресса повышается образование активных форм кислорода (АФК), обладающих высокой цитотоксической активностью. Устойчивость растений к стрессу в значительной степени определяется соотношением уровня перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активностью антиоксидантной (АО) системы. Из соединений с АО свойствами, участвующими в обезвреживании АФК, особое внимание привлекает пролин, поскольку его аккумуляция наблюдается в растительных клетках при действии практически любых стрессовых факторов [5,6,7].
Целью настоящего исследования явилось изучение возможности повышения устойчивости тритикале к засолению среды ZnSO4 под влиянием экзогенной обработки СК. Для этого мы изучили влияние СК на ростовые процессы проростков тритикале при засолении ZnSO4, а также содержание в листьях проростков антиоксиданта пролина и конечного продукта перекисного окисления липидов (ПОЛ) - малонового диальде-гида.
Методика исследования
Объектом исследования были растения тритикале сорта «Союз». Семена проращивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге в условиях лаборатории при периодическом поливе раствором СК (опыт) и дистиллированной водой (контроль). На 4-е сутки с момента замачивания семян проростки переносили в новые чашки Петри, где
_5 _з
проростки поливали растворамиZnSO4с концентрациями 10 -10 М. Через двое суток у проростков регистрировали изменения длины и массы надземных и подземных орга-
нов, а также в листьях проростков определяли содержание пролина [8] и малонового диальдегида [9].
Опыты проводили в 3-х биологических и 4-х аналитических повторностях. В таблицах приведены средние арифметические значения и их стандартные ошибки.
Результаты и их обсуждение
О степени адаптации проростков к изменениям условий окружающей среды судили по такому показателю, как рост растений. Из данныхтабл.1 видно,что проращивание семян на 0,5 мМ растворе СК тормозило ростовые процессы - длина листьев уменьшалась на 8%, длина корней - на 12% по сравнению с контролем. При этом сырая масса листьев снижалась на 8%, корней - на 2%.Результаты опытов, полученных на проростках, подвергавшихся действию ZnSO4 в концентрации 10-3М,свидетельствуютоб инги-бирующем действии экзогенного цинка на линейный рост и накопление массы у листьев и корней, выращенных на дистиллированной воде и на растворе 0,5 мМ СК. При этом ингибирующий эффект в большей степени проявлялся на опытных образцах, то есть выращенных на СК. Кроме того, корневая система оказалась более чувствительной к действию цинка, чем побеги. Если длина листьев при концентрации ZnSO4 10-3М в контроле уменьшилась на 13%, в опыте - на 15%, то длина корней уменьшилась на 38 и 47%соответственно в контроле и в опыте.
Изменения размеров проростков при действии ZnSO4 коррелировали с изменениями их массы. При использовании растворов соли ZnSO4 в концентрациях 10-5-10-4М масса листьев не отличалась от контрольных значений. При концентрации соли 10 М у проростков, выросших на СК, масса листьев снизилась на 24%. Достоверное снижение массы корневой системы наблюдалось также только при концентрации соли
- на
31% у проростков, выросших на дистиллированной воде, и на 57 % у проростков, выросших на растворе СК.
Возможной причиной ингибирующего действия на процессы роста растений тритикале может быть окислительный стресс, вызванный высокими концентрациями ZnSO4. Для оценки уровня окислительного стресса в листьях 6-дневных проростков определяли уровень МДА - продукта окисления линолевой и линоленовой кислот мембран.
Как видно из данных табл.2,ZnSO4способствует усилению процессов ПОЛ только при концентрации соли 10-4-10-3М. Это подтверждает мнение о том, что Zn является эссенциальным элементом и в низких концентрациях необходим для нормальной жизнедеятельности растений. СК при культивировании растений в течение 6-ти суток вызывает достоверное увеличение на 75% интенсивности ПОЛ в листьях тритикале. Последующее действие на проростки ZnSO4 привело к снижению уровня ПОЛ. При этом содержание МДА было тем меньше, чем больше была концентрация соли в среде культивирования.
Изменения интенсивностиПОЛ сопровождаются перестройками вАО-системе проростков. В ходе исследований было показано, что уровень свободного пролина в клетках листьев тритикале зависит от концентрации ZnSO4. При использовании растворов соли ZnSO4 в концентрациях 10-4-10-3М содержание аминокислоты в опыте увеличивалось в 1,46-1,69 раза по сравнению с контрольным показателем. Концентрация соли 10-5М не влияла на уровень пролина в клетках листьев тритикале.
Таблица 1. Влияние ZnSO4на рост 4-суточныхпобегов тритикале, пророщенных
на 0,5мкМрастворе СК
Варианты опытов Условия опыта
Дистиллированная вода ZnSO4
10-5М 10-4М 10-3М
Листья Дистиллированная вода СК 0,5 мМ Корни Дистиллированнаявода СК 0,5 мМ Длина (см) 11,9 ± 0,5411,1 ± 0,5311,7 ± 0,4410,3 ± 0,33 11.0 ± 0,4410,0 ± 0,46 10,6 ± 0,60 9,4 ± 0,42 13,8 ± 0,6812,3 ± 0,80 13,3 ± 0,72 8.5 ± 0,53 12.1 ± 0,5012,0 ± 0,47 11,1 ± 0,68*6,4 ± 0,48
Листья Дистиллированная вода СК 0,5 мМ Корни Дистиллированнаявода СК 0,5 мМ Масса (мг) 60 ± 4,8 61 ± 3,858 ± 3,756 ± 4,4 55 ± 5,1 46 ± 4,253 ± 4,542 ± 2,9 90 ± 5,0 88 ± 3,688 ± 7,2*62 ± 7,0 88 ± 8,177 ± 9,279 ± 5,4*38 ± 4,6
Примечание к табл.1 и 2: звездочкой обозначены достоверные отличия по сравнению с контролем
Проращивание семян тритикале в растворе 0,5мМ СК вызывало достоверное увеличение содержания пролина по сравнению с контролем.При совместном действии СК и ZnSO4 уровень пролина при всехконцентрациях ZnSO4 был выше тех значений, которые наблюдались в тех случаях, когда действовал один из этих факторов - либо СК, либо ZnSO4. Обнаруженная закономерность может свидетельствовать о том, что в нейтрализации супероксида основную роль играет пролин.
Таблица 2. Влияние ZnSO4 на активность ПОЛ и содержание пролина в листьях 4-дневныхпроростков тритикале, выращенных на 0,5 мкМ СК
Варианты опытов Условия опыта
Дистиллированная вода ZnSO4
10-5М 10-4М 10-3М
МДА (мкМ/г сырой массы) Дистиллированная вода СК 0,5 мМ 0,028 ± 0,0030,030 ± 0,002*0,057 ± 0,001 *0,047 ± 0,004 0,049 ± 0,0030,038 ± 0,004*0,036 ± 0,002*0,032 ± 0,003
Пролин (мкМ/гсырой массы) Дистиллированная вода СК 0,5 мМ 1,3 ± 0,091,5 ± 0,19 1,9 ± 0,092,2 ± 0,10 2,9 ± 0,12*3,4 ± 0,19*3,5 ± 0,07 *3,6 ± 0,15
Таким образом, полученные данные позволяют заключить, что обработка проростков тритикале раствором СК изменяла их прооксидантно-антиоксидантное равновесие. При этом СК активирует АО-систему и подавляет ПОЛмембран.
Литература
1. Крючкова Л.А., Маковейчук Т.И., Яворская В.К., Курчий Б.А. Содержание салициловой кислоты в листьях проростков озимой пшеницы различной устойчивости к фитопатогенам // Физиология и биохимия культ. растений.- 2006.- Т.38, №1.- С.45-52.
2. Безрукова М.Б., Сахабутдинова А.Р., Фатхутдинова Р.А., Кильдиярова И.А., Шакирова Ф.М. Влияние салициловой кислоты на содержание гормонов в корнях и рост проростков пшеницы при водном дефиците // Агрохимия.- 2011.- №2.- С.51-54.
3. Молодченкова О.О. Предполагаемые функции салициловой кислоты в растениях // Физиология и биохимия культ. растений.- 2001.- Т.33, №6.- С.463-473.
4. Гильванова И.Р., Рахманкулова З.Ф. Влияние салициловой кислоты на энергетический и про/антиоксидантный баланс растений пшеницы в условиях избыточного содержания меди и цинка // Материалы VII съезда ???общества физиологов растений России, 4-10 июля 2011 г. ННГУ им. Н.И. Лабачевского. -2011. -С.182-183.
5. Радюкина Н.Л., Шашукова А.В., Шевякова Н.И., Кузнецов Вл.В. Участие проли-на в системе антиоксидантной защиты у шалфея при действии NaCl и параквата // Физиология растений.- 2008.- Т. 55, №5.- С.721-730.
6. Стеценко Л.А., Шевякова Н.И., Ракитин В.Ю., Кузнецов Вл.В. Пролин защищает растения Atropabelladonna от токсического действия солей никеля // Физиология растений.- 2011.- Т. 58, №2.- С.275-282.
7. Солдатова Н.А., Хрянин В.П., Пятин М.А. Роль пролина в адаптации растений конопли разных сортов к действию тяжелых металлов // Материалы Всероссийской конференции.- Иркутск, 2009.- С.432-435.
8. Bates L.S., Waldren R.P., Teare I.D. Rapid détermination of free proline for water stress studies // Plant soil- 1973. - V.39. - P.205-207.
9. Мерзляк М.К. Использование а-тиобарбитуровой кислоты при исследовании перекисного окисления липидов в тканях растений // Биологические науки.- 1978.- №9.-С. 132-135.
Поступила в редакцию 27.11.2012 г.
