CC BY
15
УДК 581.[144.2+524+55] Ст. наук. ствроб. О.1. Величко,
канд. бюл. наук - Львiвський НУ т. 1вана Франка
ВПЛИВ УМОВ НАФТОЗАБРУДНЕНОГО ГРУНТУ НА СПЕКТРАЛЬНИЙ СКЛАД Б1ЛК1В РОСЛИН КОНЮШИНИ ЛУЧНО1
Дослщжено можливу роль бiлкiв у адаптацн рослин конюшини лучно! до екстре-мальних умов нафтозабрудненого грунту. Встановлено спровоковану умовами нафто-забрудненого грунту шдукщю синтезу стресових бшюв, а також бiлкiв, що утворюють-ся у нормi, в органах конюшини лучно!: бiлкiв з молекулярними масами 120, 110, 75 i 50 кД у листках, та з молекулярними масами 90, 50, 39 та 37 кД - у коренях рослин. Характерною особливютю спектрального складу бшюв рослин конюшини лучно! шд впливом умов нафтозабрудненого грунту було також iстотне зменшення у листках кшь-кост бiлка з молекулярною масою близько 56 кД.
Ключовi слова: спектр бшюв, Trifoliipratense L., нафтозабруднений грунт.
Вступ. Адаптацiя рослин до pÍ3HOMaHÍTHHx, зокрема стресових, умов навколишнього середовища, е однieю з центральних проблем сучасно!' теоретично!' i практично!' бюлогп. Аналiз структурних i метаболiчних змiн, що ввдбу-ваються у клiтинах пiд час i внаслщок пристосування, сприяе розумiнню шля-xíb та характеру еволюцшного процесу. Глобальнi змiни клiмату, посилення антропогенного навантаження на бiосферу, що супроводжуеться зниженням агро-екологiчноí надшносп рослинництва, надае особливого значения цьому питан-ню [4]. Окремо!' уваги заслуговуе дослвдження природи адаптацл рослин, спро-можних реашмувати техногенне середовище.
Попереднiми дослiджениями встановлено здатнiсть бобових рослин вщ-новлювати Грунти, що зазнали нафтохiмiчного забруднення [2, 3, 6]. Плошд дег-радованих нафтозабруднених Грунпв в Украíнi й свт невпинно зростають, що стае реальною загрозою цiлiсностi земно!' поверхиi. За сучасного дефщиту ма-терiально-техиiчноí бази альтернативним способом вiдновления нафтозабруднених Грунпв може бути фiторемедiацiя. Найповшша реалiзацiя ввдновлюваль-ного потенциалу рослин-ремедiантiв можлива за умови розумiния механiзмiв !хньо!' адаптацп до умов забрудненого Грунту. Вщомо, що однiею з перших нес-пецифiчних вiдповiдей рослинного оргашзму на стресовi умови е утворення не-обхвдних для захисту рослинно!' клiтини сполук, а зокрема - бшюв. З огляду на це, у робоп дослiджено роль бшюв у адаптаци рослин конюшини лучно! до умов нафтозабрудненого Грунту.
Матерiал i методи дослiджень. Для дослвджень обрано рослини конюшини лучно! (Trifolii pratense L.) сорту Передкарпатська 6 селекцц 1нституту сшьського господарства Карпатського регiону НААН Укра!'ни (смт Оброшино Льв1всько!' обл.). Використовували дерново-опiдзолений Грунт з околиць м. Бо-рислава Львiвськоí обл. Пов^яно-сухий Грунт вимiшували з нафтою та напов-нювали ним горщики. Частка нафти у Грунтi становила 5%. Наповненi Грунтом горщики залишали на 30 дiб для вивирювання летких фракцiй нафти. Контролем вважали Грунт без нафти. Перед поавом насiния Грунт зволожували. Рослини вирощували у лабораторних умовах. Спектр бшюв визначали методом елек-трофорезу [1].
2. Екологя та довкiлля
115
Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши
Результати дослщжень. Токсичшсть, пдрофобшсть, знижена вологов-мкт, засолення - неповний перелiк ознак, яких набувае грунт унаслiдок забруд-нення нафтою [5, 7]. Змшеш умови забрудненого грунту провокують численш порушення перебiгу метаболiчних процесiв у рослинних органiзмах. Зважаючи на комбшований характер дií нафтового забруднення, виявити цi порушення, а ще бшьше - з'ясувати конкретну причину 1х виникнення, доволi проблематично.
Аналiз спектра бшкгв у проростках конюшини лучно1 на стадií першого трiйчастого листка дав змогу виявити, що умови нафтозабрудненого грунту ш-дукують змши бшкового синтезу. Насамперед з'ясувалося, що шд впливом умов нафтозабрудненого грунту вщбуваеться синтез стресових, а також - окре-мих бiлкiв, наявних в органах рослин у норм^ Так, у рослин, вирощених у наф-тозабрудненому грунтi, у листках синтезувався бшок з молекулярною масою, близькою 120 кД, якого не виявлено у листках рослин з контролю. Бшки з Мг 75 i 110 кД синтезувались у листках конюшини i у норм^ i пiд дiею нафтового забруднення, але у разi дií забруднення íх синтезувалось на 75% бшьше. В умо-вах нафтозабрудненого грунту у листках конюшини синтезувалось також удвiчi бшьше бшка з молекулярною масою, близькою 50 кД (рис. ).
Рис. Спектр бЫтв рослин конюшини лучног на стади першого тршчастого листка тд впливом умов нафтозабрудненого Грунту:
1) быки у листках рослин iз контролю; 2) у листках рослин в нафтозабрудненого грунту;
3) у кореняхрослин iз контролю; 4) у коренях рослин в нафтозабрудненого грунту
Поряд з цим, тд дiею умов нафтозабрудненого грунту вщбувалося i пос-лаблення синтезу бшюв, характерних для норми. Так, менше шж утричi у листках конюшини було бшка з молекулярною масою, близькою 56 кД. Зменшення кшь-косп цього бшка у листках конюшини шд впливом умов нафтозабрудненого грунту могло бути насшдком як шлбування його синтезу, так i наслщком дегра-дацií. Абiотичнi стреси (посуха, висока температура, гшокс1я, забруднення важ-кими металами) призводять до деградацií бiлкiв хлоропластгв та утворення амiно-кислот [8, 9]. Реутилiзацiя вившьнених амiнокислот - один iз способiв поповнен-ня пулу нiтрогену у клггинах. Ми припускаемо, що деградация б1лка з Мг 56 кД тд дiею нафтового забруднення грунту могла бути спровокована потребою по-повнення азотного пулу рослин у екстремальних грунтових умовах. Зокрема, дег-радащя цього б1лка у листках могла забезпечувати вившьнення амiнокислот i 1х транспортування флоемою до кореня, де вони використаються для синтезу нових бiлкiв, потрiбних кореню для кнування в умовах нафтозабрудненого грунту.
Аналiз фракцiйного складу бiлкiв у коренях рослин конюшини лучно!' шд впливом нафтового забруднення грунту виявив зростання (приблизно утри-чi) кшькосп бiлкiв з молекулярними масами 90, 50, 39 та 37 кД. Серед цих бш-
И
12 3 4 кОа
116
Збiрник науково-технiчних праць
юв пептиди з Mr 90 i 37 кД у бшковому cneKTpi корешв конюшини були мшор-ними. Водночас, шд дieю умов нафтового забруднення Грунту у коренях рослин майже удвiчi зменшувалися кiлькoстi бшк1в з Mr 40 i 32 кД. Отож, отриман да-нi засвдаили, що умови нафтозабрудненого Грунту шдукують змiни бiлкoвoгo синтезу у рослинах конюшини лучно!.
Здебшьшого, за умов стресу синтез захисних бiлкiв на фон пpигнiчення тотального синтезу бшкових сполук е процесами, яким передують такi змiни у клiтинi, як порушення структурно! цiлiснoстi та проникносп мембран; змiни властивостей та стану цитоплазми, величини рН, структурного стану та актив-нoстi ядерно! ДНК, а також - процеав, пов'язаних з бioенеpгiзацiею клiтин [4]. !ндукщю синтезу стресових бiлкiв спричинюе стресовий фiтoгopмoн - абсцизо-ва кислота (АБК). Крш АБК, у ввдповвдь на стpесoвi умови збшьшуеться кшь-кiсть " гормону тривоги" - етилену та iнших ендогенних pегулятopiв росту, зокрема салщилату та жасмонату, й одночасно знижуеться piвень iндoлiлoцтoвoï кислоти, цитoкiнiнiв та пберелшв. Як наслiдoк, вiдбуваеться гальмування рос-тових пpoцесiв, услiд за чим змiнюються такi iнтегpальнi показники оргашзму, як поглинання та утилiзацiя елемештв мiнеpальнoгo живлення, пpиpiст бюмаси, врожаю зерна тощо [4].
Висновки. Виявленi змiни бiлкoвoгo спектра засвiдчили участь бiлкiв у адаптацiï рослин конюшини лучно! до умов нафтозабрудненого Грунту. Iмoвip-но, розвитку адаптацшного синдрому конюшини лучно! шд дiею нафтового забруднення Грунту сприяв посилений синтез бiлкiв з Mr 120, 110, 75 i 50 кД у листках та бшюв з Mr 90, 50, 39 та 37 кД у коренях рослин. Зменшення ж юлькосп бшка з Mr 56 кД у листках та бшюв з Mr 40 i 32 кД у коренях рослин конюшини шд дiею умов нафтозабрудненого Грунту могло бути наслдаом пригшчення синтезу, або ж - деградацц бшкових молекул для забезпечення у клггинах необ-хщного piвня низькомолекулярних шгрогеновмкних протекторних сполук.
Лiтература
1. Биохимические методы в физиологии растений / под ред. О. А. Павлиновой. - М. : Изд-во "Наука", 1971. - С. 113-136.
2. Величко О.1. Ефектившсть функцюнування симбютично! системи Bradyrhizobium japoni-cum - рослини со! у нафтозабрудненому грунт / О.1. Величко // Вюник Льв1вського нащонально-го ушверситету ¡м. 1вана Франка. - Сер.: Бюлопчна. - Льв1в : Вид. центр ЛНУ 1м. 1вана Франка. - 2012. - Вип. 58. - С. 150-157.
3. Джура Н.М. Перспективи фiторемедiацiï нафтозабруднених грунпв рослинами Faba bona Medic. (Vicia faba L.) / Н.М. Джура // Вюник Льв1вського нацiонального ушверситету 1м. 1вана Франка. - Сер.: Бюлопчна. - Льв1в : Вид. центр ЛНУ ¡м. 1вана Франка. - 2011. - Вип. 57. -С.117-124.
4. Косаювська 1.В. Адаптацiя рослин: бiосинтез та функци стресових бiлкiв / 1.В. Косаювська, 1.В. Голов'янко // Украшський фггоценолопчний збiрник. - К., 2006. - Сер.: С. - Вип. 24. - С. 3-17.
5. Мiрошниченко M.M. Вплив забруднення нафтою на властивост rрунтiв рiзного грану-лометричного складу / M.M. Мiрошниченко // Агрохiмiя i грунтознавство : зб. наук. праць. - К. : Вид-во "Аграрна наука". - 2000. - Вип. 60. - С. 91-96.
6. Патент на корисну модель 73287 Украша, МПК А01 В79/02 В09 С1/00. Споаб очищен-ня грунту вiд забруднення нафтою / Величко О.1., Романюк О.1., Джура Н.М., Терек О.1.; № u201114214; заявл. 01.12.2011; опубл. 23.09.2012, Бюл. № 18.
7. Пиковский Ю.И. Проблема диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами / Ю.И. Пиковский, А.Н. Геннадиев, С.С. Чернянский, Г.Н. Сахаров // Почвоведение : сб. науч. тр. - 2003. - № 9. - С. 1132-1140.
2. Екологя та довкшля
117
Нащональний лкотехшчний ушверситет Украши
8. Grigorova B. Combined drought and heat stress in wheat: changes in some heat shock proteins / B. Grigorova, I. Vaseva, K. Demirevska, U. Feller // Biologia Plantarum. - 2011. - Vol. 55 (1). - Pp. 105-111.
9. Stoychev V. Protein changes and proteolytic degradation in red and white clover plants subjected to waterlogging / V. Stoychev, L. Simova-Stoilova, I. Vaseva, A. Kostadinova, R. Nenkova, U. Feller, K. Demirevska // Acta Physiologiae Plantarum. - 2013. - Vol. 35 (6). - Pp. 1925-1932.
Величко О.И. Влияние условий нефтезагрязненной почвы на спектральный состав белков растений клевера лучного
Исследована возможная роль белков в адаптации растений клевера лугового к экстремальным условиям нефтезагрязненной почвы. Установлена спровоцированная условиями нефтезагрязненной почвы индукция синтеза стрессовых белков, а также белков, которые образовываются в норме, в органах клевера лугового: белков с Mr 120, 110, 75 и 50 кД в листьях, и с Mr 90, 50, 39, 37 кД - в корнях растений. Характерной особенностью спектрального состава белков растений клевера лугового под влиянием условий нефтезагрязненной почвы было также уменьшение в листьях количества белка с молекулярным весом около 56 кД.
Ключевые слова: спектр белков, Trifolii pratense L., нефтезагрязненная почва.
Velychko O.I. The Influence of the Oil Polluted Soil Conditions on the Red Clover Protein Spectral Composition
The possible role of proteins in the red clover plants adaptation to the experemental conditions of oil polluted soil is investigated. The induction of stress proteins synthesis as well as normally formed proteins in the red clover organs: proteins with Mr 120, 110,75 and 50 kD in leaves and ones with Mr 90, 50, 39 and 37 kD in the plants roots caused by the conditions of the oil polluted soil is stated. A characteristic feature of spectral composition of red clover plants proteins under the influence of oil polluted soil is estimated to be also a significant reduction of protein amount with molecular mass 56 kD in leaves.
Key words: proteins spectrum, Trifolii pratense L., oil polluted soil, synthesis.
УДК502.75:581.526(292.486)(477) Acnip. А.С. Власенко1 -
НУ бюресурае i природокористування Украти, м. Кшв
Ф1ТОЦЕНОТИПНА СТРУКТУРА ЗАПОВ1ДНО1 ДЕНДРОСОЗОФЛОРИ EX SITU ЗАПОВ1ДНИХ ПАРК1В СТЕПУ УКРАШИ
Наведено результати аналiзу фтоценотипно! структури раритетно! екзотично! дендрофлори ex situ боташчних садiв, дендропарюв, парюв-пам'яток садово-паркового мистецтва та зоопарюв Степу Украши. Здшснено щ^вняння дослщжено! флори i3 спо-рщненими дендросозофлорами шших сушжних регюшв. Загалом у дослщженш флорi переважають едифжатори, друге мюце посщають домшанти, а останне - асектатори. Головну частку едифшаторш, домшанпв та субдомшантш формують представники вщ-дшу Pinophyta, а бшьша частина асектаторiв представлена видами Magnoliophyta.
Ключовi слова: дендроекзоти, дендросозофлора, ex situ, фггоценотипна структура, заповщш парки, Степ Украши.
Збереження природних ресурав, зокрема рослинного свиу, е одним i3 найважливтих аспекпв сучасно! стратеги захисту бюсфери загалом. Для цього ниш кнуе достатня юльккть мiжнародних угод та конвенцш, завдяки яким шд-тримуеться збереження рослинного рiзноманiття. У цьому аспекта важливу роль ввдграють Червоний список Шжнародного союзу охорони природи i природ-
1 Наук. кер1вник: проф. С.Ю. Попович, д-р бюл. наук
118
Збiрник науково-техшчних праць
