Біологія

Шишенко А.С., Шупранова Л.В., Вінниченко О.М.

НДІ біології Дніпропетровського національного університету
ім. Олеся Гончара

АКТИВНІСТЬ ПЕРОКСИДАЗИ ТА ВМІСТ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ У НАСІННІ ROBINIA PSEUDOACACIA L. В УМОВАХ

ТЕХНОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ

В умовах забруднення атмосфери і грунту деревні рослини акумулюють важкі метали в надлишкових кількостях, що спричиняє зміни в процесах їх метаболізму. Тому актуальним є вивчення ефективності захисних систем рослин, зокрема пероксидази насіння, сформованого в умовах техногенного впливу.

Метою роботи було визначення активності розчинної пероксидази та вмісту важких металів у насінні робінії псевдоакації за дії викидів автотранспорту.

Насіння R.pseudoacacia L. відбирали у серпні і жовтні 2008 р. одночасно в двох зонах: лісосмуга у с. Зоря Дніпропетровської області (умовно чиста зона) і пр. К. Маркса (м. Дніпропетровськ). У зрілому насінні контрольного та дослідного варіантів вміст Pb, Cd, Ni і Zn визначено атомно-абсорбційним методом. Активність пероксидази визначали в сім'ядолях насіння в процесі його формування за Бояркіним [1].

Отримані результати показали, що за рівнем накопичення ці елементи розташовуються у такій послідовності: Zn > Ni > Cd > Pb (табл.1).

Таблиця 1

Вміст важких металів в насінні R. pseudoacacіа L.

Назва металу	Вміст металу в пробі (мг/кг)		Відсоток до контролю
	контроль	дослід
Cd	0,92	0,12	13
Ni	13,4	6,42	48
Zn	76,9	69,8	91
Pb	0,68	0,89	131

Примітка: похибка виміру не перевищує 10 % від середніх значень

У забрудненій зоні така послідовність розташування мікроелементів зберігається, але вміст кадмію і нікелю знижений порівняно з лісосмугою на
87 і 52% відповідно. Кількість цинку також зменшено, але в меншій мірі - на 9%. І тільки для свинцю зареєстровано підвищення його накопичення в насінні робінії на 31%. Свинець здатен значно впливати на фізіолого – біохімічні процеси рослин, інгібувати клітинний метаболізм, збільшувати токсичність інших металів, викликати мутаційні ефекти тощо [2, 3].

Високий рівень забруднення на моніторингових ділянках
м. Дніпропетровська призводить до значного зниження життєздатності насіння робінії псевдоакації, що виражається в збільшенні практично в 1,5 разу кількості насіння з недорозвиненими зародками, зниженні більш ніж на 30% їх схожості та енергії проростання [4]. За нашими даними за умов викидів автотранспорту встановлено зниження маси 1000 насінин на 15% (табл. 2)

Таблиця 2

Параметри маси 1000 насінин R. pseudoacacia L.

Контроль	Дослід	Відсоток до контролю
17,99 ± 2,3	15,35 ± 2,4	85

За дії несприятливих факторів, збільшення продукції вільних радикалів призводить до певних змін в системі захисту, зокрема активності пероксидази. Було виявлено, що відбуваються значні зміни в активності пероксидазної системи за дії викидів автотранспорту (табл. 3).

Таблиця 3

Зміни загальної та питомої активності пероксидази в насінні R.pseudoacacia

в процесі його формування

Місяць	ПА, ∆Е /сек*мг білку		Відсоток до контролю	ЗА, ∆Е /сек		Відсоток до контролю
	контроль	дослід		контроль	дослід
серпень	69,4 ± 2,2	96,5 ± 2,4	139	37,1 ± 2,2	62,6 ± 2,2	168
жовтень	80,1 ± 2,3	115,6 ± 1,2	144	27,6 ± 3,11	41,1 ± 2,4	148

Так, значення як питомої, так і загальної активності ферменту в насінні дерев, що зростають у забрудненій зоні, підвищується. У серпні ці показники були вищими за контроль на 39 і 68%, а у жовтні на 44 і 48% відповідно до питомої і загальної активності. Таке підвищення свідчить про те, що фермент в рослинних організмах перебуває в активному стані та спроможний руйнувати токсичні речовини, які надходять до рослинного організму, тим самим підвищує їх нормальне та стабільне функціонування. Дія полютантів на рослини викликає різноманітні за своєю природою зміни властивостей ферментів [3]. В ході аналізу компонентного складу розчинної пероксидази в насінні контрольних зразків виявлено сім ізоформ ензиму з ізоелектричними точками (рІ) від 3.5 до 4.01 у серпні і шість у жовтні. В умовах забруднення атмосфери викидами автотранспорту спостерігається редукція кількості ізоформ ферменту до чотирьох, але суттєво підвищується рівень активності компонентів пероксидази з певними значеннями рІ. Так, у серпні зареєстровано підвищену активність ізоформ з рІ 3.65 і 3.80, а у жовтні з рІ 3.80 і 3.95. У той же час виявлено відсутність компонентів ферменту з рІ 3.70, 3.98 і 4.01 у серпні і з рІ 3.50, 3.70 і 4.01 у жовтні. Таким чином, у процесі формування насіння R.pseudoacacia L. за дії антропогенного навантаження відбуваються складні перебудови в захисній системі рослин.

Перелік посилань:

2. Бояркин А.Н. Быстрый метод определения активности пероксидазы // Биохимия. - 1951. – Т.16 вып. 4. – С. 352.

2. Бессонова В.П. Цитофизиологические аспекты воздействия тяжелых металлов на рост и развитие растений – Запорожье : Запорожский гос. ун-т, 1999. – 208 с.

3. Коршиков И.И. Адаптация растений к условиям техногенно загрязненной среды. – К. : Наукова думка, 1996. – 239 с.

4. Обручаева Н.В., Антипова О.В. Физиология инициации проростания семян // Физиология растений. - 1997. - Т. 44. - С. 287 – 302.