Шупранова Л.В.

НДІ біології Дніпропетровського національного університету ім. Олеся Гончара

Роль пероксидази у формуванні резистентності меристематичних клітин до стресових факторів

Здатність рослин до підвищення стійкості у відповідь на дію високих температур тісно пов′язана з роботою антиоксидантних систем, у тому числі з пероксидазною системою, яка завдяки лабільності конформації ізоензимів, наявності механізма регуляції якісного і кількісного складу здатна впливати на спрямованість і інтенсивність метаболізму рослинної клітини [1]. У процесі адаптації рослин до високотемпературного стресу особливого значення надається апікальній меристемі, оскільки з модифікацією параметрів клітинного циклу в неї пов'язана специфічність ростових реакцій рослин на дію факторів оточуючого середовища [2]. У зв'язку з цим метою роботи було вивчення ранніх і віддалених реакцій клітин меристеми за активністю розчинної пероксидази у різних за посухостійкістю ліній кукурудзи.

Об'єктом дослідження слугували дві посухостійкі (ДК 420-1, ДК 414-19) і дві не стійкі до посухи (ДК 455/454 і ДК 424) лінії кукурудзи селекції Інституту зернового господарства НААН України (м. Дніпропетровськ). Чотиридобові проростки переносили в умови гіпертермії (+42⁰С) в повітряному термостаті і витримували протягом 24 год. Потім переносили в оптимальні температурні умови (28⁰С), в яких рослини вирощували ще десять діб. Аналіз пероксидазної активності за методом Бояркіна [3] проводили в обох варіантах досліджень, що дозволило реєструвати віддалені ефекти короткочасної дії гіпертермії.

В табл. 1 представлені результати змін питомої активності пероксидази у коренях п′ятидобових проростків кукурудзи, різних за стійкістю до посухи, за 24-годинної дії підвищеної температури. Встановлено, що загальною закономірністю для двох посухостійких ліній (ДК 420-1 і ДК 414-19) було підвищення питомої активності (ПА) пероксидази за дії гіпертермії.

Таблиця 1 – Зміни питомої активності пероксидази коренів кукурудзи різних за стійкістю до посухи за стресових умов

Варіант обробки	Питома активність, Δ Е/ мг білку	Відсоток до контролю
	ДК 420-1
Контроль	6,13±0,8	100
t^0 (+42^0C)	6,90±0,3	113
	ДК 414-19
Контроль	3,69±0,3	100
t^0 (+42^0C)	5,69±0,4	154
	ДК 455/454
Контроль	8,02±0,6	100
t^0 (+42^0C)	5,18±0,3	65
	ДК 424
Контроль	5,30±0,9	100
t^0 (+42^0C)	3,61±0,5	68

Відміни полягали в різному рівні цього підвищення. Так, в апікальній меристемі кореня проростків кукурудзи ДК 420-1 рівень активності ферменту перевищував контроль на 13%, у той час як у ДК 414-19 – на 54%. Протилежна закономірність у відповідній реакції пероксидазної системи на дію гіпертермії зареєстрована для непосухостійких ліній, у яких цей показник був значно зниженим: на 35 і 33% відповідно для ліній ДК 455/454 і ДК 424.

В табл. 2 представлені значення зміни питомої активності пероксидази ліній кукурудзи різних за стійкістю до посухи за умов післядії гіпертермії. Встановлено, що активність ензиму після припинення дії стресового фактору зростає в декілька разів у меристемі лінії ДК 420-1 (на 92% вище за контроль і в 7.1 рази порівняно з короткочасною дією). У проростків лінії кукурудзи
ДК 414-19 віддалені зміни рівня активності пероксидази короткочасної дії високої температури виявилися не такими різкими, як у лінії ДК 420-1
(в 1.4 рази вище порівняно з короткочасною дією).

У непосухостійких ліній кукурудзи у період адаптації відбувалося як підвищення активності пероксидази (на 67% у лінії ДК 455/454), так і її зниження (на 21% у лінії ДК 424).

Таблиця 2 – Зміни активності пероксидази коренів ліній кукурудзи, різних за стійкістю до посухи, після припинення дії стресових факторів

Варіант обробки	Питома активність, Δ Е/ мгбілку	Відсоток до контролю
	ДК 420-1
Контроль	20,57±0,73	100
t^0 (+42^0C)	39,45±0,59	192
	ДК 414-19
Контроль	8,70±0,06	100
t^0 (+42^0C)	15,17±0,12	174
	ДК 455/454
Контроль	17,87±0,75	100
t^0 (+42^0C)	29,82±0,54	167
	ДК 424
Контроль	17,26±0,10	100
t^0 (+42^0C)	13,58±0,32	79

Таким чином, за короткочасної дії гіпертермії на кореневі меристеми стійких до посухи ліній кукурудзи спостерігається підвищена активність розчинної пероксидази, натомість непосухостійкі генотипи відзначаються зниженням цього показника і свідчить, що висока температура пригнічує їх захисні механізми, які контролюються цим ферментом. Віддалена реакція посухостійких ліній на гіпертермію виявилася також однаковою і полягала у підвищеній активності ферменту, у той час як у не стійких вона була різною. Серед останніх двох генотипів лінію ДК 424 можна вважати більш стійкою до посухи, оскільки її захисна система у період адаптації виявилася більш ефективною порівняно з лінією кукурудзи ДК 455/454.

Список літератури

1. Андреева В.А. Фермент пероксидаза: Участие в защитном механизме растений. – М.: Наука, 1988. – 128 с.

2. Троян В.М. Клітинний цикл рослин та його регуляція. – Київ: Наукова думка, 1995. – 172 с.

3. Бояркин А.Н. Быстрый метод определения активности пероксидази // Биохимия. – 1951. – Т. 16, вып. 4. – С. 352-357.