3.1.6. Активність антиоксидантних ферментів
Відомо, що пероксид водню є ключовим метаболітом регуляції багатьох клітинних функцій рослин. Тому, надалі ми дослідили вплив сольового стресу на активність основних ферментів його деградації – каталази і гваяколпероксидази (ГПР) [Мерзляк, 1999; Blokhina et al, 2003].
В умовах сольового стресу активність каталази була вищою в листках проростків кукурудзи, експонованих з 50 мМ NaCl протягом 48 год на 24 % порівняно до контрольної групи (рис. 3.12).
Рис. 3.12. Активність каталази у листках проростків кукурудзи під час експозиції з хлоридом натрію протягом 24, 48 та 72 год. *Вірогідно відмінне від відповідних значень контрольної групи (без інкубації з NaCl) з Р < 0,05 (n = 7-9).
Після 72 год інкубації активність каталази була на 27 і 41% вищою у листках проростків інкубованих з 50 і 200 мМ NaCl відповідно, що узгоджується з результатами, отриманими Куриленко [Куриленко, 2005].
Підвищення активності ферменту в умовах засолення може бути зумовлена підвищенням вмісту пероксиду водню [Алиева и др., 2009]. Каталаза, яка здійснює розщеплення пероксиду водню в клітинах, виконує важливу захисну функцію. Роботи, які вивчали вплив посухи та сольового стресу на активність каталази, показали зростання активності каталази у листках толерантного сорту морви (Morus sp.), в коренях та листках рису (Oruza sativa), в мітохондріях і пероксисомах листків толерантного сорту помідорів (Lycopersion pennellii) [Khan et al., 2002, Harinasut et al., 2003, Mittova et al., 2004].
Рис. 3.13. Активність гваяколпероксидази (ГПО) у листках проростків кукурудзи під час експозиції з хлоридом натрію протягом 24, 48 та 72 год. *Вірогідно відмінне від відповідних значень контрольної групи (без інкубації з NaCl) з Р < 0,05 (n = 7-9).
На рис. 3.13 показано, що активність ГПО була достовірно вищою у проростків, експонованих до NaCl в концентраціях 100 і 200 мМ протягом 24 та 48 год.
Отримані дані узгоджуються з літературними. Зростання активності даного ферменту було показано у A. thaliana дикого типу за дії 200 мМ KCl через 24 год [Semchuk et al., 2008]. Експозиція проростків кукурудзи до 0,1 М NaCl протягом 24 год також призводила до зростання активності ГПО [Куриленко, 2005].
При збільшенні тривалості обробки достовірної різниці між активністю ферменту у листках проростків контрольної і дослідних груп не виявили. Подібні результати були отримані Куриленко, яка показала, що за дії 0,1 М NaCl активність ГПО не відрізнялась від контрольних значень на 48 та 240 год. [Куриленко, 2005].
Висновки
1. В умовах засолення відбувалося сповільнення росту проростків кукурудзи, про що свідчить менша довжина кореня та маса і довжина пагона у рослин експонованих до різних концентрацій NaCl порівняно з такими у контрольних рослин.
2. Експонування проростків з 100 та 200 мМ NaCl протягом 24 год призводило до зростання концентрації хлорофілів, каротиноїдів та антоціанів, що може бути адаптивною відповіддю рослин на дію короткотривалого стресу. Водночас найвища концентрація NaCl спричиняла зниження вмісту хлорофілу b та антоціанів на 48 та 72 год, що свідчить про деградацію пігментів в умовах довготривалого стресу.
3. За дії 24-годинного сольового стресу відбувалася інтенсифікація процесів пероксидного окислення ліпідів, про що свідчить вищий рівень ТБКАП у листках проростків експонованих до всіх концентрацій NaCl. Водночас, відсутність змін рівня карбонільних груп білків та ТБКАП у проростків за стресових умов на 48 год може бути зумовлене вищою концентрацією низькомолекулярних тіолів у них, які захищають молекули від окисних пошкоджень.
4. У захисті проростків кукурудзи від сольового стресу беруть активну участь каталаза та ГПО. Зокрема, ГПО знешкоджує H2O2 на початкових етапах стресу (24 та 48 год), тоді як каталаза допомагає у подальшій адаптації до дії стресу (72 год).
За результатами, представленими у даному розділі, опубліковано статтю:
Василик Ю. В. Вплив високих концентрацій хлориду натрію на вміст пігментів та вільнорадикальні процеси у листках проростків кукурудзи / Ю. В. Василик, В. І. Лущак // Укр. біохім. журн. − 2011. − Т. 83, № 4 − С. 94 - 103.
3.2. Вплив нітропрусиду натрію на пігментний склад та антиоксидантний потенціал у системі in vitro
Останніми роками дослідники приділяють багато уваги ролі оксиду азоту (NO) у рослин, оскільки він є потужним ефектором багатьох фізіологічних процесів [Lamattina et al., 2003; Beligni and Lamattina, 2001]. За його участі відбуваються такі процеси як ріст та розвиток рослин, а також передача сигналів та відповіді на стресові ситуації [Beligni and Lamattina, 2001]. За високих концентрацій NO та його похідні, подібно до АФК, можуть спричинювати окисні пошкодження клітини [Колупаев та Карпец, 2009]. Запобігання окисним пошкодженням, зумовленим •NO, здійснюється через систему антиоксидантного захисту. Участь •NO у перелічених процесах, зазвичай, вивчають шляхом екзогенного додавання донорів •NO у широкому діапазоні концентрацій і різноманітих рослин. Встановлено, що захисна дія екзогенних донорів •NO на рослини реалізується шляхом активації антиоксидантних ферментів і накопичення низькомолекулярних антиоксидантів [Hung et al., 2002; Чжан і ін., 2008], а також за рахунок посилення експресії захисних генів і синтезу стресових білків [Durner et al., 1998; Garcia-Mata et al., 2001]. Проте, як і раніше, існує дуже мало відомостей про участь і роль •NO як сигнальної молекули в адаптації сільськогосподарських рослин, зокрема, кукурудзи на надмірну кількість солей в середовищі [Garcia-Mata et al., 2001].