4.3. Фізіологічні аспекти дії полютантів на систему антиоксидантного захисту

Дослідження стійкості рослин до несприятливих чинників середовища потребує врахування спільного впливу зростаючого техногенного навантаження та мінливих кліматичних умов. Адаптивні реакції рослин на коливання температури зумовлені зміною інтенсивності та спрямованості ключових ланок метаболізму, які забезпечують життєдіяльність клітин [11]. Значної шкоди рослинні організми зазнають від антропогенного забруднення ґрунту сполуками важких металів, дія яких спричиняє окислювальний стрес [2; 8; 9]. У ланцюгу відповідних реакцій рослин на токсичний вплив важких металів важливе місце посідає система глутатіон-залежних ферментів [3; 6]. Показано участь глутатіон-редуктази соняшника в детоксикації свинцю [4], глутатіонпероксидази гороху в детоксикації нікелю [7]. Ключову роль у знешкодженні токсикантів у клітинах рослин відіграють глутатіон-S-трансферази (GST) [КФ 2.5.18]. Це численна родина ферментів, здатних нековалентно зв’язувати велику кількістьгідрофобних речовин, унаслідок чого токсиканти поступово інактивуються та виводяться, не ушкоджуючи клітин [1; 3; 6]. Індукція активності GST, виявлена за дії важких металів на рослини гороху [5], пшениці [10], указує на необхідність подальшого всебічного вивчення функціонального значення цієї групи ферментів у детоксикації важких металів культурними рослинами. Спільний вплив нестабільних температур середовища та важких металів на перебіг змін глутатіон-трансферазної активності рослин наразі не досліджено. Надлишок важких металів призводить до посилення вільно радикальних процесів у тканинах листків і коренях. Підвищується концентрація гідроксильного, супероксидного радикалів і пероксиду водню. Гальмується активність ферментів антиоксидантного захисту: супероксиддисмутази (СОД), каталази, однак зростає активність ферменту пероксидази. Підвищення вмісту важких металів у листках викликає зменшення в них найважливіших антиоксидантів: аскорбінової кислоти та глутатіону. При цому в листках як чутливих, так і толерантних видів зростає рівень дегідроаскорбату. Активність глутатіонредуктази (ГР) активізується в листках стійких і пригнічується у чутливих рослин. Таким чином, у толерантних видів більш активно функціонує антиоксидантна система НАДФ → ГР → глутатіон → аскорбінова кислота, що забезпечує перехоплення вільних радикалів і служить донором для ферментативного перетворення перекисних сполук. У чутливих видів ця проти окислювальна система пригнічується.

2 Матеріали та методи

2.1 Об’єкти дослідження

Об’єктом дослідження слугували представники двох видів родини Fabaceae L.: люпин білий (Lupinus albus L.), соя сорту Glycine hispida L.

2.2 Морфометричні виміри

Підготовка насіння до пророщування. Однорідне, високоякісне насіння сої та люпину замочували протягом 2 год., після чого стерилізували 0,05% розчином марганцевокислого калію 3 хв. Насіння (по 150 шт. кожного виду) пророщували протягом двох діб на водопровідній воді на піддоні при температурі 25⁰С, після чого його пересаджували на водні витяжки грунтів.

Приготування водної витяжки з грунту. 200г повітряно сухого грунту кожного зразку заливали 250 мл дистильованої води. Дана суміш при помішуванні настоювалася 24 години. Після цього розчин фільтрували і отримана витяжка вносилася в чашки Петрі на фільтрувальний папір, куди розміщували насіння – по 25 насінин в кожну чашку. Експозиція проростків на витяжках грунтів відбувалася протягом 24 годин. Після чого проводили вимірювання довжини коренів (l_к), пагонів (l_п), а також масу проростків (m).

Рис1 Порівняльна характеристика морфометричних показників: довжини кореня та пагону проростків сої дослідних ділянок і контрольних значень

Рис2 Порівняльна характеристика маси проростків сої дослідних ділянок і контрольних значень

Таблиця 1 – Зміни морфометричних показників 6-добових проростків люпину при вирощуванні на витяжках з грунту територій м. Дніпропетровської області з різним рівнем забруднення важкими металами

Морфометричні показники	Контроль	Дослідні ділянки
		ділянка 1	ділянка 2	ділянка 3
Довжина кореня, мм	57	50	46	57
Довжина пагону, мм	30	34	33	35
Маса проростка, г	0,89	0,78	0,75	0,85

Ділянка1-м. Дніродзержинськ, ділянка 2-м.Дніпропетровськ, ділянка3- Ботанічний сад, контроль- Царичанський район.