3.2.1. Вивільнення оксиду азоту з нітропрусиду натрію

Загальновідомо, що нітропрусид натрію вивільняє оксид азоту у водному розчині. У зв’язку з цим його широко використовують для дослідження впливу ^•NO в рослинах і не тільки [Lum et al., 2005; Nasabi et al., 2009, Zhang et al., 2011; Lushchak and Lushchak, 2009].

Нами було досліджено динаміку вивільнення ^•NO нітропрусидом натрію різних концентрацій протягом 24 год. Утворення оксиду азоту у середовищі з листками проростків кукурудзи визначали за концентрацією нітриту, який утворюється в результаті спонтанного перетворення ^•NO до NO₂ˉ при освітленні.

На рис. 3.14 видно показано часову та концентраційну залежність вивільнення ^•NO. Найнижча концентрація нітриту (NO₂ˉ) спостерігалась при концентрації нітропрусиду натрію 0,1 мМ, в той час як максимальна його концентрація реєструвалась при 1,0 мМ концентрації НПН. Дві використані концентрації (0,5 та 1,0 мМ НПН) показали S-подібну залежність формування нітриту, з виходом на плато на 16 год інкубації. Отже, у використаній тут системі, розпад нітропрусиду натрію відбувається зі швидким спонтанним перетворенням оксиду азоту в нітрит.

Рис. 3.14. Генерація нітрит-іонів нітропрусидом натрію (НПН) різних концентрацій протягом 24 год в середовищі, використаному для інкубації листків проростків кукурудзи.

Нітропрусид натрію, крім оксиду азоту, вивільняє й інші продукти розпаду, зокрема ціанід. З огляду на це фериціанід калію використовували як додатковий контроль для виявлення впливу можливих продуктів розпаду НПН протягом інкубації рослин [Floryszak-Wieczorek, 2006]. За експериментальних умов, утворення NO₂ˉ не було виявлено в усіх використаних концентраціях ФЦК протягом 24 год (дані не подані).

3.2.2. Концентрація пігментів у листках кукурудзи

Відомо, що концентрація пігментів реагує на зміни у навколишньому середовищі [Graziano et al., 2002].

Було дослідженно вплив різних концентрацій нітропрусиду натрію на рівень загального хлорофілу у пагонах проростків кукурудзи (таблиця 3.2).

НПН за усіх використаних концентрацій призводив до 10-12% зростання концентрації загального хлорофілу. Подібний фекти спостерігався і при обробці ФЦК за концентрацій 0,1 та 0,5 мМ. Такий ефект може бути зумовлений залізом, яке входить до складу обох речовин, та є важливим мікроелементом у рослин.

Концентрація окремих хлорофілів, таких як хлорофіл а та b (Хл а та Хл b), була досліджена для виявлення пігменту, на який впливає обробка нітропрусидом натрію (таблиця 3.2).

Таблиця 3.2

Концентрація хлорофілів (мкмоль/г св) у листках проростків кукурудзи під час експозиції з нітропрусидом натрію та фериціанідом калію (0,1, 0,5 та 1,0 мМ) протягом 24, 48 та 72 год

mM		Хлорофіл a	Хлорофіл b	Хлорофіл (a+ b)
0	Н2О	1,47 ± 0,06	0,41 ± 0,01	1,87 ± 0,08
0,1	ФЦК	1,63 ± 0,03*	0,45 ± 0,01*	2,07 ± 0,04*
	НПН	1,74 ± 0,03*#	0,47 ± 0,01*	2,20 ± 0,04*#
0,5	ФЦК	1,66 ± 0,03*	0,45 ± 0,01*	2,09 ± 0,04*
	НПН	1,61 ± 0,03*	0,46 ± 0,01*	2,05 ± 0,04*
1,0	ФЦК	1,50 ± 0,06	0,45 ± 0,01*	1,91 ± 0,07
	НПН	1,59 ± 0,03	0,47 ± 0,02*	2,08 ± 0,04*#

Примітка. *Вірогідно відмінне від відповідних значень контрольної групи (без інкубації з ФЦК та НПН) та ^#ФЦК груп з Р < 0,05 (М ± m, n = 7-9).

Подібно до загального хлорофілу, концентрація Хл а зростала на 10-18% при експозиції до 0,1 та 0,5 мМ НПН. Зростання Хл а також спостерігалось за дії 0,1 та 0,5 мМ ФЦК. Однак, обробка 1,0 мМ НПН та ФЦК не призводила до змін даного показника. Водночас, концентрація Хл b зростала на 9 та 14% при експозиції до 1,0 мМ НПН та ФЦК. Нижчі концентрації обох солей також призводили до незначного 9-13% зростання даного показника.

Отримані дані свідчать про те, що обидві використанні речовини впливають на вміст пігментів у листках проростків кукурудзи подібним чином. Однак, при найвищій концентрації НПН та ФЦК показники не значно відрізнялись між собою. Отримані результати узгоджуються з попередніми дослідженнями, де обробка НПН в умовах дефіциту заліза повністю запобігала хлорозу листків [Graziano et al., 2002]. У наших дослідженнях, подібний вплив ФЦК та НПН може бути, принаймні частково, пов'язаний з наявністю заліза в обох речовинах. Чисельні попередні дослідження показали, що обробка оксидом азоту підвищувала концентрацію хлорофілів у різних рослин, таких як картопля, салат-латук та арабідопсіс [Beligni and Lamattina, 2000; Fan et al., 2007]. Це може бути також пов’язано зі зростанням біосинтезу хлорофілів або пригніченням їх розпаду.

Каротиноїди є важливими складовими фотосинтетичного апарату в рослинах. Їх вміст відображає фізіологічний статус рослин [Vallabhaneni et al., 2010]. Подібно до хлорофілів, концентрація каротиноїдів була вищою на 20% за дії найнижчої концентрації НПН (0,1 мМ) (рис. 3.15). Подібна тенденція спостерігалась і у рослин, інкубованих з ФЦК за концентрацій 0,1 та 0,5 мМ. Такі результати можуть свідчити про участь обох солей у активації синтезу каротиноїдів.

Рис. 3.15. Концентрація каротиноїдів у листках проростків кукурудзи під час експозиції з нітропрусидом натрію та фериціанідом калію (0,1, 0,5 та 1,0 мМ) протягом 24, 48 та 72 год. *Вірогідно відмінне від відповідних значень контрольної групи (без інкубації з ФЦК та НПН) та ^#ФЦК груп з Р < 0,05 (n = 7-9).

Обидві сполуки призводили до зростання концентрації антоціанів у проростків кукурудзи на 14-19% за концентрацій 0,1 та 0,5 мМ (рис. 3.16). Водночас, найвища використана концентрація НПН 1,0 мМ призводила до зростання даного показника на 16 та 10% порівняно до контрольної та інкубованої з ФЦК груп відповідно. Це може бути проявом участі антоціанів у захисті рослин від вільного радикалу оксиду азоту [Gitelson et al., 2001], який вивільняється у великій кількості за найвищої концентрації НПН.

Рис. 3.16. Концентрація антоціанів у листках проростків кукурудзи під час експозиції з нітропрусидом натрію та фериціанідом калію (0,1, 0,5 та 1,0 мМ) протягом 24, 48 та 72 год. *Вірогідно відмінне від відповідних значень контрольної групи (без інкубації з ФЦК та НПН) та ^#ФЦК груп з Р < 0,05 (n = 7-9).

У підсумку, отримані результати свідчать, що обидві використані солі підвищують концентрацію пігментів у листках проростків кукурудзи. Подібний ефект може бути пов’язаний з активацією біосинтезу даних пігментів або їхньою сповільненою деградацією чи впливом йонів заліза на метаболізм пігментів у рослин. Відсутність різниці між НПН та ФЦК можна пояснити впливом саме заліза, яке входить до складу обох сполук, а не ^•NO.

На додаток, обидві речовини призводили до однакового впливу, деякі відмінності можуть бути пов’язані зі специфічним впливом ^•NO, який вивільнявся під дією світла з нітропрусиду натрію.