Шевченко Є.В.¹, Хромих Н. О.², Лихолат Ю.В. ¹

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара

¹Кафедра фізіології та інтродукції рослин факультету біології, екології та медицини. ² Науково-дослідний інститут біології

ВИВЧЕННЯ РЕАКЦІЇ ГЛУТАТІОНОВОЇ СИСТЕМИ

ТРАВ’ЯНИСТИХ РОСЛИН НА ВПЛИВ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ

Міські фітоценози Дніпропетровська, у якому функціонують підприємства металургійного, хімічного, машинобудівного профілів, потужний транспортний потік, розвиваються в умовах хронічного впливу аерополютантів, таких як сполуки сірки, азоту, похідні фенолу, пил, сполуки важких металів тощо. На техногенних територіях забруднюючі речовини накопичуються у ґрунті, воді, а також у рослинах, стан яких може слугувати біоіндикатором забруднення [1], оскільки за змінами рослинного метаболізму можна виявити стресовий вплив середовища до стадії візуального прояву пошкоджень. Роль зелених насаджень у міському середовищі важко переоцінити, адже рослинні організми здатні до поглинання, акумуляції й утилізації полютантів, тому при плануванні урболандшафтів необхідно оцінювати значення штучних фітоценозів не тільки з погляду декоративності, а також із урахуванням здатності до оптимізації екологічного стану забрудненого міського середовища.

Важливим компонентом зелених насаджень являються газони, частка яких у сучасних урбоценозах може складати 70-90 % [5]. До найбільш розповсюджених і високо декоративних газоноутворюючих трав’янистих рослин входять представники родів Poa L. (P. pratensis, P. angustifolia), Agrostis L. (A. stolonifera, A. tenius Sibth.), Festuca L. (F. pratensis тощо [5; 6]. Багатий флористичний склад газонних рослин дає змогу відбирати для озеленення види з найбільшою стійкістю до впливу аерополютантів, однак надійних критеріїв оцінки резистентності наразі не розроблено. У роботах різних авторів наведено результати дослідження реакції окремих ланок метаболічної системи рослин на вплив токсикантів. Запропоновано критерієм стійкості до важких металів вважати зміни морфологічного статусу газонних трав (довжина пагонів, загальна кількість листків та кількість живих листків), які певною мірою відрізнялися у представників роду Agrostis [6]. Було показано, що стійкість рослин з роду Poa. до впливу полютантів позитивно корелює з показником умісту міцноутримуваної води у листках рослин [5]. При вивченні токсичного впливу сполук нікелю у пагонах газонних трав різних видів було виявлено різнобічні зміни активності каталази [2] та СОД [3]. Антиоксидантний захист рослинних організмів представлений декількома системами, серед яких важливе місце посідає глутатіон-залежна система ферментів [7], а рівень вмісту відновленого глутатіону позитивно корелює зі стійкістю рослин [4].

Метою нашої роботи було виявлення реакції глутатіон-залежної системи коренів та пагонів трав’янистих рослин на вплив комплексу важких металів. Об’єктами дослідження були газоноутворюючі рослини родів Arrhenatherum, Agrostis, Festuca, які пророщували на середовищі з умістом сірчанокислого кадмію та азотнокислого нікелю (концентрація іонів важких металів 1 мМ). Установлено, що вміст відновленого глутатіону у сухому насінні газонних трав різнився несуттєво, й становив для мітлиці повзучої (Agrostis stolonifera L.) 131,1 мкг/г та для райграсу (Arrehenatherum elatius L.) 155,4 мкг/г насіння. У проростках мітлиці за контрольних умов (дистильована вода) вміст глутатіону був нижчим за показник для насіння й становив 95,3 мкг/г тканини, тоді як за дії важких металів зростав у 2,7 рази. У проростках райграсу вміст глутатіону перебільшував показник для насіння і за контрольних умов становив 241,4 мкг/г тканини, тоді як за дії важких металів – лише 96 % від контролю. Враховуючи, що кількість насіння, яке проросло на середовищі з важкими металами, для мітлиці майже вдвічі перебільшувала показник для райграсу, можна припустити, що накопичення пулу відновленого глутатіону у клітинах проростків сприяло пристосуванню рослин до впливу токсикантів. У коренях і пагонах костриці червоної (Festuca rubra L.) за дії важких металів було суттєво активовано один з важливіших захисних ферментів - глутатіон- S-трансферазу (відповідно у 10 та 1,6 рази відносно до контролю). Слід відмітити, що насіння інших представників роду Festuca майже не проростало за дії комплексу важких металів, що вказувало на видову специфічність реакції рослин.

Таким чином, можна дійти висновку, що активація глутатіон-залежної системи у клітинах коренів та пагонів рослин під впливом комплексу важких металів мала адаптивну спрямованість і вказувала на зростання рівня стійкості газонних рослин.

1. Бессонова, В. П. Методи фітоіндикації в оцінці екологічного стану довкілля: Навч. посібник [Текст] /В.П. Бессонова. – Запоріжжя: ЗДУ, 2001. – 196 с.

2. Більчук,В.С. Вплив солей нікелю на активність каталази трав’янистих рослин /В.С.Більчук, О.М.Вінниченко //Тези між нар. наук.-практ. конф. “Сучасні проблеми інтродукції та акліматизації рослин”. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2008. – С.29.

3. Більчук В.С. Особливості розвитку трав’янистих рослин в умовах дії техногенного забруднення / В.С.Більчук, Г.С.Россихіна, Л.В.Щупранова //Мат. ХІІІ з’їзду Укр.. бот. товариства. – Львів, 2011. – С. 261.

4. Долгова, Л. Г. Вміст глутатіону відновленого як показник стійкості рослин-інтродуцентів роду Rosaceaea [Текст] / Л.Г. Долгова, М.В. Самойлова // Вісник Дн-ського нац. Ун-ту. Біологія. Екологія. – 2009. – Вип.. 17, том 2. – С. 41-45.

5. Лихолат Ю.В. Poa pratensis L. та Poa angustifolia L. в умовах техногенного забруднення / Ю.В.Лихолат, Л.П.Мисик // Мат. Х з’їзду Укр.. бот. товариства “Проблеми ботаніки і мікології на порозі третього тисячоліття”. – Київ – Полтава, 1997. – С. 212

6. Лихолат Ю.В. Стійкість представників роду Agrostis L. в умовах забрудненого важкими металами середовища [Текст] / Ю.В.Лихо лат, О.М.Вінниченко, Н.Г.Орлик // Вісник Дн-ського нац. ун-ту. Біологія. Екологія. – 2004. Вип.12. Т. 2. С. 83-86.

7. Yadava, S. K. Heavy metals toxicity in plants: An overview on the role of glutathione and phytochelatins in heavy metal stress tolerance of plants [Text] // South African Journal of Botany. – 2010. V. 76. Is. 2. – P. 167-179.