Більчук В.С., Россихіна-Галича Г.С., Циба Ю.В.

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара

пр. Гагаріна, 72 Дніпропетровськ, 49010, України

е-mail: bilchuk_47@mail.ru

РОЛЬ АСКОРБІНОВОЇ КИСЛОТИ В АДАПТАЦІЇ ПРОРОСТКІВ КУКУРУДЗИ ДО СТРЕСОВИХ УМОВ

Антропогенне навантаження призводить до збільшення накопичення в біосфері важких металів, що в умовах глобального потепління негативно впливають на стан довкілля. В зв’язку з цим з’ясування адаптаційних реакцій рослинних організмів за рахунок антиоксидантної системи є актуальними. Сильнодіючи екологічні фактори зміщують прооксидантно-антиоксидантну рівноваг у бік активації перекисного окислення ліпідів Рослини мають потужну систему антиоксидантного захисту, до складу якої входить аскорбінова кислота (Барабой, Сутковой, 1997; Антонова, 2009). Аскорбінова кислота (АК) присутня у всіх субклітинних компартментах рослинних клітин в концентрації, яка потрібна для підтримки системи регенерації аскорбату. АК хімічно взаємодіє з активними формами кисню, вміст яких підвищується за стресових умов, а також бере участь у відновленні інших низькомолекулярних антиоксидантів шляхом неферментативних і ферментативних реакцій. Показано, що за дії сполук важких металів та інших токсикантів, підвищеної температури, в умовах посухи тощо, а також комплексної дії несприятливих чинників порушується баланс про-та антиоксидантів (Платонова, Костишин, 1998; Демура, Гришко, 2009). Відомості про зміни в функціонуванні аскорбатзалежної антиоксидантної системи, спрямовану на ослаблення дії окиcнювального стресу у рослин досить обмежені (Воробець, Микієвич, 2001). Зокрема залишається нез’ясованою роль аскорбінової кислоти в адаптації рослин за дії двох і більше факторів. Тому нами було досліджено комплексний вплив сполук нікелю та гіпертермії на систему антиоксидантного захисту за вмістом та перетворенням аскорбінової кислоти в проростках кукурудзи.

Тест-об’єктом було обрано проростки кукурудзи середньораннього гібриду Оржиця 237 МВ та ранньостиглого гібриду Почаївський. Для постановки модельного експерименту відбирали по 100 штук неушкодженого насіння гібридів на кожний з варіантів досліду. Насіння кукурудзи вирощували протягом 5 діб в рулонах фільтрувального паперу на розчинах нітрату нікелю в концентрації 1•10-4 М, а контрольні на дистильованій воді. На 5-ту добу частину проростків піддавали дії високої температури 42 0С впродовж 4 годин. Контрольні зразки витримували при температурі 25 0С.

Після цього проводили відбір надземної частини проростків, в яких визначали вміст аскорбінової кислоти. Повторюваність досліду в кожному варіанті трьохкратна.

Аналіз одержаних результатів показав, що гібриди кукурудзи відрізняються за вмістом аскорбінової кислоти. Так, концентрація АК в проростках кукурудзи Оржиця перевищувала аналогічний показник для гібриду Почаївський на 10 %. Вміст аскорбінової кислоти в вегетативних органах контрольних 5-ми добових рослин становив 6 мкмоль/г сирої маси, а гібриду Почаївський 5,4 мкмоль/г сирої маси, що свідчить про особливості їх антиоксидантного захисту. Тривала експозиція рослин в розчині нітрату нікелю призводила до його накопичення в пагонах кукурудзи. При формуванні відповіді рослинного організму на дію нікелю вміст аскорбінової кислоти змінювався. При цьому для гібриду Оржиця спостерігали зниження концентрація АК в 1,7 рази, а для гібриду Почаївського в 2 рази.

Встановлено, що у варіанті з дією гіпертермії виявлена різна чутливість проростків гібридів за вмістом антиоксиданту. Так, в проростках гібриду Почаївський вміст АК за дії підвищеної температури становив 3,6 мкмоль/г сирої маси, що на 30 % менше ніж в контрольних зразках. Подібну тенденцію щодо зниження вмісту аскорбінової кислоти на

50 % відмічали і на проростках кукурудзи гібриду Оржиця 237 МВ.

Аналіз даних модельних експериментів показав, що комплексна дія іонів нікелю та підвищеної температури сприяла зниженню вмісту аскорбінової кислоти в порівнянні з контрольними зразками для досліджуваних гібридів. Попередня обробка рослин кукурудзи гібриду Почаївський сполуками нікелю призводила до підвищення їх термостабільності. І тому при сумісній дії двох факторів зміни концентрації аскорбінової кислоти були подібні варіанту індивідуального впливу нікелю. На відміну від гібриду Почаївський, у вегетативних органах проростків кукурудзи Оржиця 237 МВ за комплексної дії стресів вміст аскорбінової кислоти становив такий же рівень, як і за дії тільки одного фактору – гіпертермії.

Таким чином, аскорбінова кислота є інтермедіатом окисно-відновних реакцій, з рівнем інтенсивності яких пов’язана стійкість гібридів до стресових чинників. Встановлені особливості антиоксидантного статусу проростків кукурудзи різних генотипів за комплексної дії стресових факторів свідчать про різну толерантність досліджуваних гібридів, як до дії важких металів, так і температури. Сумісний вплив нікелю та підвищеної температури в листках проростків викликає потужний стрес, ослаблення якого проявляється в зниження вмісту аскорбінової кислоти та одночасного підвищення кількості її окислених форм внаслідок використання аскорбату як антиоксиданту.

 

Список використаної літератури

1. Барабой В.А., Сутковой Д.А. Окислительно-антиоксидантный гомеостаз в норме и паталогии. – К.: Чернобыль интеринформ, 1997. – 420 с.

2. Антонова Г.Ф., Стасова В.В., Вараксина Т.Н. Аскорбиновая кислота и развитие клеток ксилемы и флоэмы в стволе сосны сибирской // Физиология растений. – 2009. – Т. 56, № 2. – С. 210–219.

3. Платонова А.А., Костишин С.С., Блошко М.М. Вміст відновленого глутатіону та активність глутатіонзалежних ферментів у проростків гороху (Pisum sativum L.) при дії іонів кадмію і талію // Физиология и биохимия культ. растений. – 1998. – Т. 30, № 4. – С. 264–270.

4. Демура Т.А., Гришко В.М. Функціонування аскорбатзалежної ланки антиоксидантного захисту проростків кукурудзи за сумісної дії іонів кадмію та нікелю // Фізіологія рослин: проблеми та перспективи розвитку: у 2 т. / НАН України, Ін-т фізіології рослин і генетики, Укр.. т-во фізіологів рослин – К.: Логос, Т. 2. – 2009. – С. 255 – 262.

5. Воробець Н., Микієвич І. Вміст аскорбінової, дегідроаскорбінової, дигетогулонової кислоти у паростках соняшника за дії іонів свинцю // Вісник Львівського ун-ту. Серія біологічна. – 2001. – Вип.. 27. – С. 160–168.