З. В. Грицай

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара

Динаміка вмісту сахарози в листках представників роду Асеr в умовах техногенного забруднення

Вуглеводи є важливим структурним компонентом рослинної клітини, основним джерелом енергії для забезпечення процесів її життєдіяльності, виконують суттєву роль як проміжні продукти ряду біохімічних циклів, що визначає їх першочергове значення у процесах росту й розвитку рослин [8].

З літературних джерел відомо, що вуглеводам належить важлива роль у пристосувальних реакціях організму до дії несприятливих чинників довкілля (низьких температур, посухи тощо) [1, 5, 7, 11]. Враховуючи провідну роль преадаптацій у виробленні рослиною механізмів толерантності до антропогенних чинників, а також паралелізм між різними видами стійкості (зокрема, між посухостійкістю, морозостійкістю, газостійкістю) [5], дослідження змін різних форм вуглеводів у рослинних тканинах в умовах впливу на них промислових викидів представляють суттєвий інтерес.

Сахароза – найбільш розповсюджений дисахарид рослинних тканин і попередник більшості вуглецьвмісних молекул, які зустрічаються в рослинному організмі. Сахароза слугує доступним джерелом енергії для підтримання життя рослин у темнові періоди. Вона є однією з транспортних форм вуглеводів для пересування асимілятів від ділянок, де вони утворюються, до місць використання чи запасання [4]. Виходячи з цього, дані про вплив промислового забруднення на вміст даної форми вуглеводів у органах рослин представляють суттєвий інтерес.

Мета даної роботи – дослідити вплив забруднення довкілля викидами коксохімічного підприємства на динаміку вмісту сахарози в листках деревних рослин роду Acer.

Об’єктами дослідження були клен гостролистий (Acer platanoides L.), клен несправжньоплатановий (Acer pseudoplatanus L.), клен ясенелистий (Acer negundo L.). Дослідні дерева росли на пробних ділянках санітарно-захисної зони навколо коксохімічного заводу м. Дніпропетровськ, де основними забруднюючими речовинами є диоксид сірки, оксиди азоту, сірководень, фенол, аміак, аерозолі. Контрольна ділянка розташована в умовно чистій зоні, де концентрація забруднюючих речовин не перевищує ГДК.

Проби відбирали з декількох модельних дерев, гілок одного порядку галуження середньої частини крони, з південно-східного боку. Концентрацію сахарози визначали за методикою Х.Н. Починка [10]. Отримані результати опрацьовані статистично [6].

Результати дослідження впливу техногенного забруднення на динаміку вмісту сахарози в листках представників роду Acer представлені в табл. 1. Аналіз одержаних даних свідчить, що в усіх досліджуваних порід і в контрольному, і в дослідному варіантах концентрація сахарози в листках поступово знижується від стадії початкового росту листкової пластинки до фази стаціонарного стану (див. табл. 1). Виняток становлять A. pseudoplatanus на стадії інтенсивного росту та A. negundo на етапі стаціонарного стану онтогенезу листкової пластинки, на яких у цих видів, всупереч пред’явленій закономірності, спостерігається збільшення вмісту дисахариду в досліджуваних органах, порівняно з попередньою стадією (див. табл. 1).

Стосовно зміни концентрації сахарози в листках рослин техногенно забрудненої території, порівняно з контрольними, на окремих етапах їх розвитку, ми спостерігаємо видову специфічність. Так, у A. negundo на стадіях початкового росту й стаціонарного стану онтогенезу листків вміст дисахариду в цих органах вищий у дерев, що зазнають впливу промислових емісій, порівняно з контрольними (див. табл. 1). На етапах інтенсивного та сповільненого росту листкових пластинок концентрація дисахариду в листках рослин даного виду суттєво знижується на дослідній ділянці, порівняно з контрольною (на 60,9 % та на 15,6 % відповідно), що, ми вважаємо, може бути пов’язане з більш інтенсивним гідролізом сахарози в умовах промислового забруднення. Це узгоджується з отриманими нами даними [3], які свідчать про збільшення рівня відновлюючих цукрів у листках цього виду на цих же стадіях онтогенезу листкової пластинки за дії викидів коксохімічного підприємства, порівняно з контролем. В A. pseudoplatanus на перших двох стадіях онтогенезу листків (початковий ріст, логарифмічна фаза) відмінність між вмістом сахарози в досліджуваних органах дерев контрольної й дослідної ділянок статистично недостовірна (див. табл. 1). На послідуючих двох етапах росту й розвитку листка (сповільнений ріст, стаціонарний стан) цей показник знижується в дерев, що піддаються впливу викидів коксохімічного заводу, порівняно з рослинами умовно чистої зони. В A. platanoides в умовах забруднення відмічається зменшення вмісту дисахариду в листках на початку вегетації та суттєве збільшення цього показника в дослідних дерев, порівняно з контрольними, на послідуючих етапах онтогенезу листків (фаза сповільненого росту, фаза стаціонарного стану) (див. табл. 1). Слід відзначити, що зниження вмісту сахарози в листках A. platanoides на початкових стадіях вегетації ми не можемо пояснити посиленням гідролізу дисахариду за дії промислових викидів, як ми це припустили стосовно A. negundo, оскільки в A. platanoides, згідно з нашими попередніми дослідженнями [3], на відповідних стадіях онтогенезу листків концентрація відновлюючих цукрів також зменшується в умовах коксохімічного підприємства, порівняно з незабрудненою зоною. Збільшення вмісту сахарози в листках A. platanoides у дослідних дерев, порівняно з контрольними, в кінці вегетації, ми вважаємо, може бути пов’язане з пригніченням її пересування в органи запасання. Про можливе послаблення відтікання дисахариду від листків до аттрагуючих органів свідчать також дані, що констатують значне зниження концентрації сахарози в умовах промислового забруднення в насінні деревних рослин, особливо чутливих до забруднювачів [2], на фоні підвищеного її вмісту в листках [9].

Таблиця 1.

Вплив викидів коксохімічного заводу на вміст сахарози в листках представників роду Acer на різних стадіях онтогенезу листка

Вид	Контроль	Санітарно-захисна зона навколо коксохімічного заводу	% до контролю	t
Концентрація сахарози в листках, % абсолютно сухої маси
Стадія початкового росту листка
A. negundo	0,59 ± 0,0016	0,61 ± 0,0021	103,4	7,69
A. pseudoplatanus	1,37 ± 0,0084	1,36 ± 0,0091	99,3	0,81
A. platanoides	0,74 ± 0,0088	0,44 ± 0,0074	59,5	26,1
Стадія інтенсивного росту листка
A. negundo	0,23 ± 0,0047	0,09 ± 0,0038	39,1	23,3
A. pseudoplatanus	1,80 ± 0,036	1,83 ± 0,021	101,7	0,72
A. platanoides	0,26 ± 0,0008	0,24 ± 0,0013	92,3	12,8
Стадія сповільненого росту листка
A. negundo	0,045 ± 0,0017	0,038 ± 0,0012	84,4	3,50
A. pseudoplatanus	0,99 ± 0,0097	0,74 ± 0,0036	74,7	25,5
A. platanoides	0,047 ± 0,0023	0,095 ± 0,0015	202,1	17,7
Стадія стаціонарного стану онтогенезу листка
A. negundo	0,048 ± 0,0009	0,052 ± 0,0007	108,3	3,64
A. pseudoplatanus	0,33 ± 0,0038	0,305 ± 0,0021	92,4	5,81
A. platanoides	0,038 ± 0,0008	0,048 ± 0,001	126,3	7,94

Таким чином, із досліджених нами порід найбільш чутливим до промислових токсикантів виявився A. platanoides. Зниження вмісту сахарози в листках цього виду на стадіях початкового та інтенсивного росту листкової пластинки може спричинювати порушення процесів пластичного та енергетичного обміну клітин, а збільшення її концентрації в листках на кінцевих етапах вегетації внаслідок можливого пригнічення відтікання до аттрагуючих органів може порушувати процес накопичення рослиною цукрів, яким відводиться важлива роль у пристосувальних реакціях до несприятливих умов довкілля, а отже – погіршувати адаптивні можливості даного виду в техногенних умовах зростання.

Література:

1. Аверьянов А.А. Взаимодействие сахаров с гидроксильным радикалом в связи с фунгитоксичностью выделений листьев / А.А. Аверьянов, В.П. Лапикова // Биохимия листьев, 1989. – Вып. 10. – С. 1646 – 1651.

2. Грицай З.В. Накопичення запасних речовин у насінні A. platanoides та A. negundo під впливом промислових викидів / З.В. Грицай, В.П. Безсонова // Український ботанічний журнал. – К., 1998. – №3. – С. 289 – 294.

3. Грицай З.В. Динаміка вмісту відновлюючих цукрів у листках представників роду Acer в умовах техногенного забруднення // Материалы VIII международной научно-практической конференции «Новости научной мысли – 2012». – Прага, 2012. – Том 19. – С. 10 – 13.

4. Данович К.Н. Строение и формирование семян. Физиология семян. – М.: Наука, 1982. – С. 5 – 44.

5. Кулагин Ю.З. Древесные растения и промышленная среда. – М.: Наука, 1974. – 124 с.

6. Лакин Г. Ф. Биометрия. Уч. пос. для биол. спец. вузов. – М.: Высш.шк., 1990. – 352 с.

7. Молотковский Ю. Г. О механизме защитного действия сахаров к высокой температуре / Ю. Г. Молотковский, И. М. Жестова // Физиология растений, 1964. – Т. 2, Вып. 2. – С 301 – 307.

8. Мусієнко М. М. Фізіологія рослин. – К.: Вища школа, 1995. – 504 с.

9. Овчаров К.Е. Физиология формирования и прорастания семян. – М.: Колос, 1976. – 256 с.

10. Починок Х. Н. Методы биохимического анализа растений. – К.: Наукова думка, 1976. – 232 с.

11. Трунова Г. И. Сахара как один из факторов, повышающих морозоустойчивость растений // Изд-во АН СССР, сер. Биол. наук. – 1972. – № 2. – С. 185 – 196.