Научная статья на тему 'Влияние соли свинца на ростовые процессы у растений Cannabis sativa L.'

Влияние соли свинца на ростовые процессы у растений Cannabis sativa L. Текст научной статьи по специальности «Агробиотехнологии»

CC BY
475
58
Поделиться

Аннотация научной статьи по агробиотехнологии, автор научной работы — Солдатова Н. А., Хрянин В. Н.

Изучали действие возрастающих концентраций раствора соли свинца на ростовые процессы и развитие проростков разных сортов у растений конопли посевной (Cannabis sativa L.). показана зависимость ростовых процессов от концентраций соли в среде выращивания. Установлено, что в ответ на действие тяжелого металла, который является стрессором для растений, происходит активация защитной антиоксидантной системы.

Похожие темы научных работ по агробиотехнологии , автор научной работы — Солдатова Н. А., Хрянин В. Н.

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

Текст научной работы на тему «Влияние соли свинца на ростовые процессы у растений Cannabis sativa L.»

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

Таблица 2.

Влияние потребления анаприлина на активность ФМСФ-КП и КПН (нмоль продукта, образовавшегося за 1 мин. инкубации на 1 мг белка, М±т, п = 4-5)

Отдел нервной системы ФМСФ-КП КПН

контроль анаприлин контроль анаприлин

Гипофиз 0,14±0,03 0,26±0,19*** 0,32±0,17 0,43±0,03

Гипоталамус 0,13±0,003 0,28±0,02 0,45±0,19 1,08±0,07**

Стриатум 0,11±0,03 0,18±0,03 0,16±0,01 0,48±0,01***

Гиппокамп 0,08±0,01 0,42±0,02*** 0,45±0,15 0,57±0,13

Большие полушария 0,14±0,01 0,13±0,004 0,41±0,08 0,47±0,01

Четверохолмие 0,09±0,02 0,15±0,02* 0,36±0,002 0,72±0,15*

Возможно, активность ферментов обмена регуля-торных пептидов может регулироваться состоянием адренергической системы, причем механизм этой регуляции может быть различным и зависит от типа рецепторов, на которые воздействует адреноблокатор.

Обращает на себя внимание также однонаправленное изменение активности КПН и ФМСФ-КП при введении анаприлина и пирроксана, что может указывать на сходную биологическую роль этих ферментов.

ВЫВОДЫ

1. Хроническое введение анаприлина приводит к увеличению, а введение пирроксана, напротив, к снижению активности изучаемых ферментов.

2. Взаимосвязь между пептидергической и адре-нергической системами может осуществляться посредством изучаемых карбоксипептидаз.

список ЛИТЕРАТУРЫ

1. Преображенский Д. В., Сидоренко Б. А., Романова Н. Е., Шатунова И. М. Клиническая фармакология основных классов антигипертензивных препаратов // Consilium Medicum. 2000. Т. 2, № 3. С. 99-127.

2. Лебедев А. А. Система ренин-ангиотензин // Соровс-кий образовательный журнал. 1998. № 3. С. 35-40.

3. Chretien M., Seidah N. G. Precursor polyproteins in endocrine and neuroendo-crine systems // Int. J. Peptide Protein Res. 1984. № 23. P. 335-341.

4. Harmar A. J. Neuropeptides // Transm. Mol. In the brain. 1987. № 2. P. 17-26.

5. Вернигора А. Н., Генгин М. Т. Выделение, частичная очистка, характеристика и тканевое распределение фенилметилсульфонилфторид-ингибируемой карбок-сипептидазы кошки // Биохимия. 2003. Т. 68. № 1. С. 96-102.

6. Генгин М.Т., Вернигора А.Н. Ферменты процессинга опиоидных пептидов и методы определения их активности // Укр. биохим. журн. 1994. Т.66. № 2. С.3-17.

7. Fricker L. D., Snyder S. H. Purification and characterization of enkephalin convertase, an enkephaline-synthesiz-ing carboxypeptidase // J. Biol. Chem. 1983. V 258. № 18. P. 10950-10955.

8. Lowry O. H., Rosebrought N. J., Farr A. G., Randall R. J. Protein measurement with Folin phenol reagent // J. Biol. Chem. 1951.V 193, № 1. P. 265-275.

9. Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1990. 352 с.

УДК 581.1

ВЛИЯНИЕ соли СВИНЦА НА РОСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ У РАСТЕНИЙ

CANNABIS SATIVA L.

н. А. СОЛДАТОВА, В. Н. ХРЯНИН Пензенский государственный педагогический университет кафедра ботаники, физиологии и биохимии растений

Изучали действие возрастающих концентраций раствора соли свинца на ростовые процессы и развитие проростков разных сортов у растений конопли посевной (Cannabis sativa L.). показана зависимость ростовых процессов от концентраций соли в среде выращивания. Установлено, что в ответ на действие тяжелого металла, который является стрессором для растений, происходит активация защитной антиоксидантной системы.

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

Проблема загрязнения окружающей среды тяже- и доказаны, с одной стороны, его жизненная необ-

лыми металлами становится все более актуальной. ходимость, а с другой - токсичность, биологическая

Свинец является сильным стресс-фактором и роль и механизмы действия элемента изучены весьма

весьма распространенным природным токсикантом. слабо [5].

Это вызвано повышением антропогенного воздейс- Цель нашей работы: изучение реакции расте-

твия на окружающую среду. Свинец относится к числу ний разных сортов конопли посевной (Cannabis

высоко опасных химических элементов [6]. Несмотря sativa L.) на действие возрастающих концентраций на то, что он присутствует во всех живых организмах свинца.

ИЗВЕСТИЯ ПГПУ • Сектор молодых ученых • № 6 (10) 2008 г.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

В качестве объектов исследования были взяты разные сорта двудомной конопли: раннеспелый сорт «Кубанская ранняя», среднеспелый сорт «Зеница» и позднеспелый сорт «Славянка». Данные сорта отличаются длиной вегетационного периода, что дает возможность проследить эффект воздействия свинца на растения в зависимости от их сортовых особенностей.

Растения выращивались в чашках Петри при 22-24°С и естественном световом режиме в течение 10 дней. В контроле для проращивания семян и последующего выращивания растений использовали дистиллированную воду; в опытных вариантах - раствор РЬ(>Ю3), в концентрациях Ю^-Ю-10 М.

В ходе исследования действие РЬ на ростовые процессы и развитие растений оценивали по приросту главного корня и побега, по степени развития боковых и придаточных корней.

Активность каталазы определяли пирометрическим методом по А. И. Баху и А. И. Опарину [10].

Активность пероксидазы [8] и полифенолоксида-зы определяли по методу Бояркина [7].

Активность процессов перекисного окисления ли-пидов (ПОЛ) определяли по образованию малонового диальдегида (МДА) в растительных тканях [7].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Реакция проростков конопли посевной на действие нитрата свинца зависела от концентрации соли в среде выращивания.

Высокие концентрации РЬ(М03)2 (10-1-10-2 М) полностью подавляли рост опытных растений.

Использование растворов соли в концентрациях 10-3-10-4 М вызывало ингибирование ростовых процессов у растений. Наибольшее негативное влияние при добавлении солей свинца испытывала корневая система. Так длина корня в этих вариантах опыта составила: у раннеспелого сорта 11,3-63,1 %, у среднеспелого - 24,6-66,6 %, у позднеспелого - 17 % от контрольного показателя. Были выявлены следующие изменения: наблюдался отрицательный хемотропизм корней; происходило отмирание главного корня, который приобретал бурую окраску; усиленно развивались боковые (они располагались очень близко друг к другу). У некоторых растений дополнительно формировались придаточные корни. ингибирование длины побега наблюдалось при использовании РЬ(М03)2 в концентрации 10-3 М. У сорта «Кубанская ранняя» длина побега опытных растений уменьшилась на 59,1 %, у сорта «Зеница» - на 12,6 %, у сорта «Славянка» - на 37,0 % по сравнению с контролем. При использовании соли в концентрации 10-4 М длина побега контрольных и опытных растений не отличалась. Развитие 1-ой пары настоящих листьев в опыте задерживалось на 1-2 дня по сравнению с контролем (рис. 1).

Более низкие концентрации РЬ(М03)2 (10-5-10-10 М) положительно влияли на ростовые процессы и развитие растений конопли. Стимулирующее действие тяжелого металла свинца в большей степени сказывалось на росте корня, чем на росте побега. Стимулиро-

Рис. 1. Рост и развитие растений конопли сорта «Кубанская ранняя» в возрасте 7 дней при действии РЬ(Ы03)2 в концентрации 10-4 М.

1 - контроль; 2 - РЬ(Ы03)2, 10-4 М.

вался не только рост главного корня, но и боковых корней, их длина у опытных растений достигала 1-1,5 см. В этих вариантах опыта боковые корни располагались более разреженно, чем при использовании РЬ(М03)2 в концентрации 10-3-10-4 М, они появлялись на 1-2 дня раньше, чем в контроле. В данных вариантах опыта РЬ(М03)2 ускорял развитие растений конопли. Так фаза 1-ой пары настоящих листьев в опыте наступила на 1-2 дня раньше, чем в контроле. У некоторых опытных растений в возрасте 8-9 дней наблюдалось заложение 2-ой пары настоящих листьев, а в контроле они начинали появляться на 11-12 дни выращивания (рис. 2).

Рис. 2 Рост и развитие растений конопли сорта «Кубанская ранняя» в возрасте 7 дней при действии РЬ(Ы03)2 в концентрации 10-4 М. 1 - контроль; 2 - РЬ(Ы03)2, 10-5 М; 3 - РЬ(Ы03)2, 10-6 М; 4 - РЬ(Ы03)2, 10-7 М; 5 - РЬ(Ы03)2, 10-8 М; 6 - РЬ(Ы03)2, 10-9 М; 7 - РЬ(Ы03)2, 10-10 М

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ ►►►►►

В ходе исследований было обнаружено, что РЬ(М03)2 является стрессорным фактором для растений, вызывающим окислительный стресс у растений конопли посевной.

При воздействии стрессорного фактора происходит активация перекисного окисления липидов, что может привести к нарушению целостности мембран [2, 4, 9]. Для оценки величины ПОЛ определяли накопление продукта окисления липидов МДА. Анализ показал, что при использовании РЬ(М03)2 в концентрации 10-8-10-10 М, уровень окислительных процессов в клетках растений конопли сорта «Славянка» оставался стабильным, и количество МдА достоверно не отличалось от контрольного показателя. С повышением концентраций соли зафиксировано существенное увеличение содержания МДА (в 1,57-3,01 раза) по сравнению с контролем (рис. 3). Данный факт свидетельствует о том, что РЬ(М03)2 является стрессовым фактором для растений.

□ контроль @ 1 П2 ВЗ И4 Е35 Е6 П7 Е38

Рис. 3. Содержание МДА в растениях конопли сорта «Славянка» при действии различных концентраций РЬ(Ы03)2. Концентрации РЬ(Ы03)2: 1) Ю-3 М; 2) Ю-4 М; 3) Ю-5 М; 4) 10-6 М;

5) 10-7 М; 6) 10-8 М; 7) 10-9 М; 8) 10-10 М.

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

Токсичное действие активных форм кислорода снижается благодаря наличию защитной антиокси-дантной системы, которая включает ряд ферментов -супероксиддисмутазу, пероксидазу, полифенолокси-дазу, глатионредуктазу, аскорбатпероксидазу, катала-зу и некоторые метаболиты неферментной природы -глутатион, аскорбиновую кислоту [1, 3, 9].

С увеличением концентраций РЬ(М03)2 от 10-10 М до 10-3 М наблюдалось повышение активности пе-роксидазы. Так у раннеспелого сорта она постепенно возрастала от 2,899 до 11,293 (в контроле - 1,823), у среднеспелого сорта - от 3,270 до 6,470 (в контроле -2,003), у позднеспелого сорта - от 3,813 до 7,396 (в контроле - 2,203) отн. ед./г сыр. массы за 1 с (рис. 4).

Выявлено, что активность каталазы также возрастала пропорционально концентрации тяжелого металла в среде выращивания. Так у опытных растений сорта «Кубанская ранняя» она увеличилась на 7,19-12,54 %, у

□ контроль 01 И2 ИЗ В4 П5 П6 П7 Ш8

Рис. 4. Активность пероксидазы в растениях конопли при действии различных концентраций РЬ(Ы03)2.

Концентрации РЬ(Ы03)2: 1) 10-3 М; 2) 10-4 М; 3) 10-5 М; 4) 10-6 М;

5) 10-7 М; 6) 10-8 М; 7) 10-9 М; 8) 10-10 М.

сорта «Зеница» - на 3,52-8,63 %, у сорта «Славянка» -на 5,34-7,15 % по сравнению с контрольным показателем.

Было установлено, что активность ПФО повышалась в опытных вариантах с РЬ(М03)2 в концентрациях 10-3-10-6 М (у раннеспелого сорта также и при концентрации РЬ(М03)2 10-7 М). У раннеспелого сорта активность ПФО в опыте увеличилась в 1,13-2,85 раза, у среднеспелого - в 1,12-2,36 раза, у позднеспелого -в 1,17-2,35 раза по сравнению с контролем. Более низкие концентрации соли в среде выращивания снижали активность фермента по сравнению с контролем (рис. 5).

Кубанская Зеница Славянка

ранняя

□ контроль Ш И2 ИЗ И4 В5 Н6 ЕИ7 Е38

Рис. 5. Активность ПФО в растениях конопли при действии различных концентраций РЬ(Ы03)2. Концентрации РЬ(Ы03)2: 1) 10-3 М; 2) 10-4 М; 3) 10-5 М; 4) 10-6 М; 5) 10-7 М; 6) 10-8 М; 7) 10-9 М; 8) 10-10 М.

В ходе проведенных исследований было обнаружено, что действие нитрата свинца зависело от концентрации соли в среде выращивания. Выявленный

ИЗВЕСТИЯ ПГПУ • Сектор молодых ученых • № 6 (10) 2008 г.

в некоторых вариантах опыта ростостимулирующий эффект свинца свидетельствует об определенной роли данного элемента в растениях. Вероятно, что в растениях существуют также эндогенные механизмы, контролирующие распределение свинца в растительных тканях и органах. Это следует из того, что одни и те же концентрации нитрата свинца действуют на корень и побег по-разному. К тому же главный и боковые корни по-разному реагируют на наличие нитрата свинца в среде выращивания.

Свинец при повышенных концентрациях является стрессорным фактором для растений конопли посевной. При этом возрастает содержание МДА, что связано с активацией в этих условиях свободноради-кальных реакций в растительных тканях. При этом увеличивается активность антиоксидантных ферментов, защищающих от окислительной деструкции макромолекул.

список литературы

1. Allen R. D. Dissection of Oxidative Stress Tolerance Using Transgenic Plants // Plant Physiol. 1995. V. 107. P. 1049-1054.

2. Jain S. K. The Accumulation of Malonyldialdehyde, a Product of Fatty Acid Peroxidation, Can Disturb Aminophospholipid Organization in the Membrane Bilayer

of Human Erythrocytes // J. Biol. Chem. 1984. V. 259. P. 3391-3394.

3. Larson R. A. The Antioxidants of Higher Plants // Phyto-chemistry. 1988. V. 27. P. 969-978.

4. Деви С. Р., Прасад М. Н. В. Антиокислительная активность растений Brassica juncea, подвергнутых действию высоких концентраций меди // Физиология растений. 2005.Т. 52. №2. С. 233-237.

5. Ильин В. Б., Сысо А. И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. С. 30-31.

6. Кулешов М. Н., Полуянов В. П. Роль тяжелых металлов в природной системе почва - растения и методы их определения. Харьков, 1995. С. 15.

7. Малый практикум по физиологии растений / под ред. А. Т. Мокроносова. М.: Изд-во МГУ, 1994. С. 105-116.

8. Практикум по физологии растений / под ред. Н. Н. Третьяков, Т. В. Карнаухова, Л. А. Паничкин и др. М.: Агропромиздат, 1990. С. 124-127.

9. Серегин И. В., Иванов В. Б. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения // Физиология растений. 2002. Т. 48. № 4. С. 606-630.

10. Филиппович Ю. Б., Егорова Т. А., Севастьянова Г. А. Практикум по общей биохимии. М.: Просвещение, 1982. 311с.

УДК 577.156

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

кислотно-основноЕ состояние крови спортсменов, как фактор, отражающий величину лактатного порога

В. Б. СОЛОВЬЕВ, Д. В. СЕЛИВЕРСТОВ, Д. В. ШМЕТЦЕР, О. В. СТЕБОЛЯЕВА, О. А. ЛИНЬКОВ Пензенский государственный педагогический университет им. В. Г. Белинского

кафедра биохимии

В статье приведены данные, характеризующие кислотно-основное состояние крови спортсменов, как показатель величины лактатного порога. Результаты могут быть положены в основу разработки комплексного способа диагностики функционального состояния спортсменов.

обеспечения является комплексный анализ водородного показателя (рН) и парциального давления углекислого газа (рСО2) в крови спортсменов на нагрузке непосредственно сразу после забора крови. Эти два показателя являются определяющими факторами, от которых зависит активность ферментов метаболизма глюкозы, поскольку известно, что при закислении жидкостных систем организма (рН крови ниже 7,35) наступает инактивация ферментов аэробного расщепления пировиноградной кислоты, что сопровождается быстрым накоплением лактата в крови [6, 7].

В спортивной практике одним из важнейших показателей спортивной работоспособности является величина порога анаэробного обмена (ПАНО), характеризующего момент перехода энергетического метаболизма в мышечной ткани на преимущественно гликолитический [1]. Однако данные многочисленных исследований [2-4] свидетельствуют о существовании значительных противоречий в самой концепции анаэробного порога. Сложившаяся ситуация привела к отказу большинства исследователей от таких методов определения величины ПАНО, как определение анаэробного порога по вентиляции, по газообмену, по концентрации лактата в венозной и капиллярной крови [5]. Кроме того, подвергается сомнению справедливость существования самой гипотезы анаэробного порога [5].

Целью нашей работы являлся поиск экспериментальной методики, способной адекватно отразить тот момент физической работы, при котором начинает преобладать гликолитический путь ресинтеза АТФ. По-видимому, единственным правильным способом оценки уровня вклада гликолиза в процесс энерго-

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Для определения ПАНО производили отбор капиллярной крови спортсменов на разных этапах ступенчато-повышающейся нагрузки, созданной с помощью скоростного тредбана. Чтобы исключить влияние на образцы углекислого газа атмосферы время между взятием пробы и началом анализа не должно превышать 10 сек, общее время анализа не более 2 мин. рН и рСО2 крови и концентрацию лактата определяли с помощью автоматического анализатора Roche Omni S 6.