Биологические науки,

2. Структурная ботаника и биохимия растений

Бессонова В.П., Приймак О.П.

Дніпропетровський державний аграрний університет

Вплив викидів автотранспорту на деякі цитохімічні показники апексів Salvia sрlendens Ker.-Gawl. і Tagetes patula L.

Забруднення оточуючого середовища фітотоксичними речовинами знижує інтенсивність цвітіння деревних [3] і трав’яних рослин [8]. Це призводить не тільки до погіршення естетичного виду декоративних рослин, але й до зменшення насіннєвої продукції. В зв’язку з цим важливо зрозуміти внутрішні причини пригнічення цвітіння рослин за умов дії на них забруднювачів оточуючого середовища.

Встановлено, що у всіх видів рослин репродуктивний апекс виникає шляхом перетворення вегетативного [2,7,9]. Несприятливі умови можуть блокувати генеративний морфогенез внаслідок чого реалізується вегетативний шлях розвитку. Мета даної роботи є вивчення впливу автомобільних викидів на вміст важливих сполук, що визначають функціонування меристематичних клітин вегетативного і генеративного апексів рослин.

Як об’єкт дослідження використовувалися чорнобривці розлогі (Tagetes patula L.) і шавлія блискуча (Salvia sрlendens Ker.-Gawl.). Відбирали апекси бокових пагонів першого порядку з південного-східного боку рослини. Об’єкти проводили через 30, 50, 70, 95 та 100^о етиловий спирт, потім через суміш 100^о етилового спирту з ксилолом у відношенні 3:1, 1:1, 1:3, ксилол. Ксилол поступово заміщували на парафін. Виготовляли постійні препарати [4]. Методами кількісної гістології визначали вміст нуклеїнових кислот, білків, SS- та SH-груп [1,4]. Інтенсивність гістохімічних реакцій визначали на мікрофотометрі. Для характеристики активності циклічного перекисного окиснення ненасичених жирних кислот використовували пробу з тіобарбітуровою кислотою [5].

А Б А Б

А Б А Б

А Б

Рисунок – Вплив забруднення довкілля вихлопами автотранспорту на вміст ДНК, РНК, білка, SS- та SH-груп у вегетативних та генеративних апексах Tagetes patula (А) та Salvia sрlendens (Б)

1,3 – контроль, 2,4 – вуличні насадження, 1,2 – вегетативний апекс, 3,4 – генеративний апекс

Аналіз вмісту ДНК у вегетативних апексах як Tagetes patula, так і Salvia sрlendens (рис.) свідчать, що за кількістю цієї сполуки контрольний і дослідний

варіанти майже не відрізнялися. У показниках кількості РНК виявлені більш суттєві відміни. У меристемах рослин Salvia sрlendens, на які діяли інгредієнти автомобільних викидів, вміст цієї нуклеїнової кислоти був нижчим, ніж у контрольних. У Tagetes patula ця різниця була меншою.

В апексах дослідного варіанту у період, що передує переходу генеративних бруньок на генеративний шлях розвитку, виявлено меншу кількість білків, ніж у апексах рослин умовно чистої зони. На фоні зменшення вмісту сульфгідрильних груп у рослин забрудненої ділянки, стосовно контрольних значень, зростає інтенсивність гістохімічних реакцій на SS- групи. Це свідчить про збільшення кількість окиснених груп сірки за дії інгредієнтів вихлопів автотранспорту. Слід зазначити, що у апексі Salvia sрlendens, спостерігалося суттєвіше зростання кількості дисульфідних груп, ніж у Tagetes patula. Це корелює з більш інтенсивним рівнем вільнорадикальних процесів в клітинах, про що судили за показниками утворення малонового діальдегіду (таб.).

Таблиця – Перекисне окиснення ліпідів в апексах, мкм малонового диальдегіду г^-1 сирої маси

Вид апексу	Контроль	Дослід	td	% до контролю
Tagetes patula
Вегетативний апекс	1,45±0,04	1,77±0,07	4,00	122,06
Генеративний апекс	1,59±0,06	1,91±0,08	3,20	120,12
Salvia sрlendens
Вегетативний апекс	1,25±0,08	1,69±0,06	4,40	135,20
Генеративний апекс	1,48±0,09	1,92±0,07	3,85	129,72

Як видно з таблиці, у вегетативних апексах Tagetes patula активність перекисного окиснення ліпідів зросла порівняно з контрольними значеннями на 22,06%. У Salvia sрlendens цей показник дорівнює 35,20%.

Необхідно вказати, що сульфгідрил-дисульфідні реакції є регуляторними механізмами активності ферментів [1]. Збільшення числа сульфідних зв’язків в молекулах ензимів пригнічує їх активність. Разом з тим встановлені складні структурні зміни за участю сульфгідрильних і дисульфідних груп на субклітинному рівні. Наприклад у нитках мітотичного веретина [7]. Такі зміни у апексах можуть призвести до гальмування мітотичної активності, а отже, і переходу їх до репродуктивного стану, тому що активність поділу клітин – необхідна умова переходу до флорального морфогенезу [2].

У генеративному апексі відзначається збільшення кількості РНК та білка. На підвищення вмісту білка у апексах рудбекії при переході до репродуктивного морфогенезу відмічає Є.Л. Міляєва зі співавторами [6].Спостерігається більш інтенсивна реакція на сульфгідрильні групи ніж у вегетативного апекса. Вміст дисульфідних груп, напроти, зменшується у генеративних апексах рослин, що зростали на ділянці з інтенсивним забрудненням довкілля вихлопами автотранспорту, кількість РНК і білка менша, ніж у контрольних. Підвищується доля дисульфідних груп, а SH-груп зменшується, як і у вегетативних апексах, що свідчать про збільшення вмісту окиснених груп сірки. У рослин придорожньої зони в листках зростає інтенсивність реакцій перекисного окиснення ліпідів стосовно значень контрольного варіанту (табл.), що може бути причиною збільшення кількості SS-груп і зниження SH-груп.

Таким чином, у вегетативному апексі рослин, що зазнавали хронічної дії викидів автотранспорта виявлена менша кількість РНК, білка, сульфгідрильних груп, ніж у контролі. Вміст дисульфідних груп, навпаки зростає. Такі зміни у кількості важливих метаболітів, необхідних для переходу з вегетативного до генеративного морфогенезу можуть гальмувати цей процес. У генеративних апексах забруднення також викликає зростання долі окиснених сульфгідрильних груп, кількость ДНК, РНК, білка, SH-груп знижується відносно контрольних значень. Це може бути причиною порушень генеративного морфогенезу рослин за умов сильного забруднення довкілля інгредієнтами автомобільних викидів. Сильніше змінюється вміст цих речовин за умов впливу на рослини інгредієнтів викидів автотранспорту в апексах Salvia sрlendens.

Література:

1. Бар Г. Введение в цитохимию сульфгидрильных и дисульфидных групп. – М.: Мир, 1969. – с. 273–287

2. Бернье Ж., Кине Ж.М., Сакс Р. Физиология цветения. – М.: Агропромиздат, 1985. – Т.2. – 316 с.

3. Бессонова В.П. Индукция цветения и флоральный морфогенез растений древесных растений в условиях загрязнения природной среды выбросами предприятий черной металлургии //Матеріали міжнар. конференції 21-24 вересня 1998р. – Запоріжжя: ЗДУ, 1998. – С.75.

4. Дженсен У. Ботаническая гистохимия. – М.: Мир, 1965. – 377 с.

5. Мерзляк М.К., Погосян С.И., Юфереова С.Г., Шевырова В.П. Использование 2-тиобарбитуровой кислоты в исследовании перекисного окисления липидов в тканях растений // Научн. докл. высш. шк. Биол. науки.–1978. – № 9. – С.86–94

6. Миляева Э.Л., Ковалева Л.В., Чайлахян М.Х. Образование специфицеских белков в стеблевых апексах при переходе растений от вегетативного роста к цветению //Физиология растений. –1982. – Т. 29, В.2. – С. 253 –256.

7. Мэзия Д. Митоз и физиология клеточного деления. – М.:Ил, 1963. –427 с.

8. Приймак О.П. Використання змін основних характеристик цвітіння деяких декоративних квітникових рослин для оцінки стану примагістральних територій //Матеріали ІІІ міжнар. конф. “Молодь та поступ біології” 23-27 квітня 2007р. – Львів, 2007. – С. 237–238.

9. Gifford E. Development studies of vegetative and floral meristems// Meristems and Diffefentiation. //Brookhaven symp. Biol.–1967. – 16. –P.126.