Павлюкова Н.Ф., Карпушенко Л.А.

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара

Активність протеолітичних ферментів в проростаючому зерні злакових культур за дії гербіцидів

Кукурудза є провідною культурною рослиною України. Сприятливі кліматичні умови степової зони, родючі грунти дають широку можливість культивування цієї рослини. Проблема раціональної організації вирощування кукурудзи розроблялася на протязі багаторічної історії використання людиною цієї культури.

Одним із важливих прийомів збільшення продуктивності сільськогосподарських культур є широке використання гербіцидів для боротьби з бур’янами, а також впровадження нових високопродуктивних сортів, які мають високий адаптивний потенціал до хімічних сполук. Використання гербіцидів дозволяє отримати значну кількість додаткової продукції, підвищити економічну ефективність культивування сільськогосподарських культур. Однак ще не у всіх випадках досягається необхідний ефект від використання даних препаратів. Головна увага приділяється стану бур’янів, їх загибелі, а реакція культурних рослин на вплив і особливо післядію гербіцидів враховується не достатньо.

Особливе місце при проростанні насіння займає деградація запасних білків, які є головним джерелом азотистих речовин для розвиваючого ся зародку на ранній стадії формування проростка, тобто до його переходу на автотрофне живлення. Від того наскільки швидко та повно буде протікати цей процес залежить схожість насіння і формування дорослої рослини.

Процес деградації запасних білків здійснюється спеціальними ферментами – протеазами. Активність цих ферментів змінюється в залежності від доби проростання. Закономірності протеолізу запасних білків проростаю чого насіння кукурудзи за сприятливих умов представлені у ряді робот. У той же час дослідженню механізму їх розпаду за стресових умов приділено недостатньо уваги.

У зв’язку з цим метою даної роботи було вивчення впливу гербіцидної обробки на активність протеолітичних ферментів зерна кукурудзи на полі компонентний склад запасних білків та морфометричні показники під час проростання.

У лабораторних експериментах об’єктами були рослини гібриду кукурудзи, які вирощувались протягом 9 днів, контрольні зразки на воді, дослідні на гербіциді у концентрації 1 мг/л.

Ростові показники рослин під час проростання є однією з найважливіших ознак для дослідження впливу гербіциду. У результаті проведених морфометричних вимірів отримали наступні результати. На ранніх етапах проростання (перші п’ять діб) вирощені на середовищі з гербіцидом розвиваються дещо повільніше у порівнянні з контрольними зразками. Найбільше інгібування росту спостерігали на сьому добу проростання, коли середній показник довжини коріння гібридів вирощених на гербіциді склав 68-72 % у порівнянні з контрольними зразками. Це означає, що на ранніх етапах проростання проростки менш чутливі до дії гербіциду. Якщо ж розглянути ростові показники стебел проростків також спостерігаємо поступове пригнічення ростових процесів, але на дев’яту добу проростання відмічається значне стимулювання цих процесів. Виходячи з отриманих даних можна зробити висновки, що гербіциди краще використовувати у довсходовий період, а бо ж на більш пізніх етапах проростання, тому що на ранніх етапах рослини менш стійкі до його дії, а на пізніх гербіцид здійснює стимулюючу дію на ростові показники.

Активність протеолітичних ферментів є дуже важливою ознакою на ранніх етапах проростання, так як протеолітичні ферменти здійснюють розпад запасних білків ендосперму зерна, які потім використовуються на побудову нових органів рослин. Результати отримані під час дослідження протеолітичної активності проростків кукурудзи за дії гербіциду свідчать про те, що протеоліз запасних білків відбувається уже на першу добу проростання досягаючи свого максимуму – 11,72 мкМоль/мг*год. у дослідних зразках гібриду кукурудзи. Поступово у процесі проростання протеолітична активність знижується, але деяке її підвищення спостерігається на п’яту добу проростання. Різниця між контрольними та дослідними зразками майже не спостерігається.

Отже відсутність різниці між контрольними та дослідними зразками говорить про те, що гербіцид Дуал не впливає на цей показник білкового метаболізму у проростаючорму насінні кукурудзи не залежно від доби проростання. Це має практичне значення і дозволяє говорити про те, що гербіцид Дуал можна рекомендувати для застосування у сільському господарстві при вирощування зернових культур.

До складу проламінів сухого зерна гібридів кукурудзи входять 5 зеїнових компонентів, які відносяться до трьох класів зеїнів. Аналіз поліпептидного складу проламінів сухого зерна гібридів кукурудзи показав присутність чотирьох зеїнових компонентів, які відносяться до двох класів. За дії гербіцид Дуал на першу і третю доби проростання відмінностей у якісному складі зернового комплексу дослідних і контрольних зразків не спостерігається. Проте нами визначено зміни в вмісті білку в зонах зеїну за дії гербіциду у порівнянні з контролем. Аналіз отриманих даних дозволяє зробити припущення, що під дією стресових факторів може відбуватися відновлення синтезу деяких запасних білків, а не тільки їх гідроліз.

Таким чином встановлено, що рівень протеолітичної активності залежав від стадії проростання. Пік активності припадав на першу добу проростання, а далі знижувався. Визначено порушення нормального процесу деградації запасних білків, що підтверджують дослідження відносного вмісту зеїнових компонентів. За дії гербіциду відбувається неповний гідроліз проламінів у порівнянні з контролем гібридів кукурудзи. Біотестування рослин кукурудзи показало пригнічення ростових процесів коренів за дії гербіциду протягом всього терміну проростання. Проте на довжину пагона ця концентрація гербіциду здійснювала стимулюючий ефект на дев’яту добу проростання.