Фізіологія, клітиннабіологія… // Физиология, клеточнаябиология… // Physiology, cell biology …

Вплив іонів кобальту та марганцю на активність каталази проростків деяких видів квітково-декоративних рослин

ХРОМИХ О.В.

Донецький національний університет, біологічний факультет, кафедра фізіології рослин вул. Щорса, 46, м. Донецьк, 83050, Україна

е-mail: hromyh82@mail.ru

Забруднення навколишнього середовища продуктами антропогенної діяльності негативно впливає на ріст та розвиток рослин, знижує якість сільськогосподарської продукції. Головними забруднювачами довкілля в останні два десятиріччя залишаються важкі метали. Причиною цього є швидкі темпи їх нагромадження в оточуючому середовищі, завдяки широкому використанню в різних галузях промисловості, та їх висока токсичність.

Неспецифічною відповіддю біоти на дію іонів важких металів є підвищення вільнорадикального окислення та утворення активних форм кисню. Окисно-відновні ферменти – супероскиддисмутаза, каталаза, пероксидаза – захищають рослинні організми від ушкоджень, знешкоджуючи вільні радикали та пероксиди. Фізіологічна антиоксидантна система забезпечує підтримання гомеостазу при дії різних екстремальних факторів, в тому числі і іонів важких металів, серед яких поширеними та високотоксичними є кобальт та марганець.

Метою наших досліджень було вивчення впливу іонів кобальту та марганцю у різних концентраціях та їх сумісної дії на активність каталази проростків деяких видів квітководекоративних рослин.

Об'єктом досліджень слугували проростки льна звичайного (Linum usitatissimum), чорнобривців прямостоячіх (Tagetes erectus L.), жоржини звичайної (Dahlia variabilis Desf.). Дослідження з впливу забруднювачів на активність каталази проростків проводили за схемою повного двофакторного трирівневого експерименту. Концентрації марганцю складали 0; 1,5; 3 г/кг, кобальту 0; 5; 10 мг/кг. Активність каталази визначали титруванням залишку пероксиду водню розчином тіосульфату натрію при досягненні рослинами тридцятиденного віку. Отримані дані піддавали статистичній обробці за методом двофакторного дисперсійного аналізу.

Результати нашого дослідження дії іонів кобальту та марганцю на активність каталази проростків квітково-декоративних рослин показали, що окреме внесення у ґрунт забруднювачів стимулювало активність каталази проростків T. erectus L. та L. usitatissimum на 21-45% в порівнянні з контрольними рослинами, вирощеними на незабрудненому ґрунті. Навіть за комплексної дії важких металів не спостерігалося пригнічення активності ферменту. В той час, як у проростків D. variabilis відмічалося достовірне зниження активності каталази. Так, при привнесенні у ґрунт іонів кобальту активність ферменту зменшувалась на 18%, а дія іонів марганцю за концентрації 3 г/кг пригнічувала активність каталази на 21%, порівняно з контролем. Сумісна дія сполук кобальту та марганцю зменшувала каталазну активність проростків на 24-38%.

269

Фізіологія, клітиннабіологія… // Физиология, клеточнаябиология… // Physiology, cell biology …

Таким чином можна зазначити, що механізми адаптації рослин до металевого стресу пов'язані з дією ферментів антиоксидантної системи, зокрема, з підвищенням активності каталази, яка запобігає ушкодженню рослинних клітин високими концентраціями пероксиду водню. Так, у більш стійких видів T. erectus L. та L. usitatissimum спостерігалося збільшення активності каталази, як при окремому внесенні іонів важких металів, так і за їх сумісної дії. У чутливого до забруднення виду D. variabilis навпаки, спостерігалося пригнічення каталазної активності у всіх варіантах забруднення. Природа стійкості рослин до полютантів залежить не тільки від видових особливостей рослин, але й від самого діючого елементу та його сполук.

Активність каталази в інфікованих грибом Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. проростках Pinus sylvestris L.

ЧЕМЕРІС О.В.

Донецький національний університет, кафедра фізіології рослин вул. Щорса, 46, м. Донецьк, 83050, Україна

е-mail: chemeris07@rambler.ru

Гриб Heterobasidion annosum (Fr.) Bref – коренева губка завдає значної шкоди лісовому господарству у багатьох країнах світу. Гриб інфікує чисті насадження Pinus sylvestris L. і призводить до масової загибелі деревостоїв різного віку. Біологічні методи боротьби з цим патогеном розроблені недостатньо. Для створення стійких хвойних насаджень необхідно вивчення у порівнянні фізіолого-біохімічних процесів, що відбуваються в хворих та здорових рослинах.

У сосни при інфікуванні H. annosum порушується нормальне протікання фізіологобіохімічних процесів (Федоров, 1984; Негруцький, 1986). Патологічні процеси, зумовлені проникненням H. annosum в тканини P. sylvestris, проявляються у посиленні вільнорадикальних процесів і активуванні антиоксидантних систем, в тому числі і каталази (Кудінова, 2004). Каталаза впливає на розвиток взаємовідношень між рослиною і патогенним грибом, приймає участь у формуванні механізмів стійкості рослин озимої пшениці до

Fusarium graminearum (Молодченкова, 2005).

Метою дослідження було вивчення активності каталази в проростках Pinus sylvestris при інфікуванні штамом кореневої губки. Проростки P. sylvestris вирощувались на агаризованному середовищі Чапека-Докса з вмістом глюкози не більше 3 г/л (Бойко, 1996). Проростки у віці 21 доби інфікували міцелієм штаму НА-6-96 H. annosum взятим з колекції кафедри фізіології рослин Донецького національного університету. Активність каталази в проростках P. sylvestris з темного та світлого насіння визначали на 4, 7 та 10 добу після інфікування титруванням залишку пероксиду водню розчином тіосульфату натрію. Статистичну обробку отриманих даних проводили методом двофакторного дисперсійного

270

Фізіологія, клітиннабіологія… // Физиология, клеточнаябиология… // Physiology, cell biology …

аналізу якісних та кількісних ознак, а множинне порівняння середніх арифметичних величин

– методом Дункана (Приседський, 1999).

Для проростків P. sylvestris з темного насіння після інокуляції штамом НА-6-96 H. annosum активність каталази на 4-ту добу знаходилась на рівні здорових проростків. На цей час візуальних відмінностей між інфікованими і здоровими проростками не спостерігалось. Інфіковані проростки були міцні, зеленого кольору. На 7-му добу інфікування активність каталази в уражених проростках зростала в 1,48 рази порівняно з контролем. На 7-му добу ураження проростків P. sylvestris з темного насіння склало 41,8%. На 10-ту добу інфікування проростків P. sylvestris активність каталази підвищувалась в 1,65 рази порівняно із здоровими проростками. На цей час уражених рослин становило 78,9%. Активність каталази в здорових проростках знаходилась на рівні 134,59-150,26 mkM H2O2, що розкладається 1 г рослинного матеріалу за 1 хвилину.

Для проростків P. sylvestris зі світлого насіння після інокуляції штамом НА-6-96 H. annosum на 4-ту добу активність каталази зростала в 1,56 рази порівняно з контролем. На цей час кількість уражених проростків дорівнювала 6,4%. На 7-му добу достовірних відмінностей у активності ферменту між інфікованими і здоровими проростками не спостерігалось, кількість уражених проростків становила 37,7%. На 10-ту добу інфікування активність каталази в проростках достовірно зменшувалась в 58%. Кількість уражених проростків склала 82,5%. Активність каталази здорових проростків P. sylvestris знаходилась на рівні 172,21-183,5 mkM H2O2, що розкладається 1 г рослинного матеріалу за 1 хвилину.

Таким чином, одержані результати свідчать про більш тривалу адаптивну реакцію у проростків P. sylvestris з темного насіння проти штаму НА-6-96 H. annosum, ніж у проростків зі світлого насіння.

ЛІТЕРАТУРА

1.Бойко М.І. Фізіолого-біохімічні особливості системи Pinus sylvestris L. – Heterobasidion annosum (Fr.) Bref і перспективи практичного використання екзометаболітів деяких дереворуйнівних грибів: Автореф. дис. ... докт. біол. наук: 03.00.12; 03.00.24. – Київ, 1996. – 51 с.

2.Кудинова О.В. Фiзiологiчнi реакцii проросткiв Pinus sylvestris L. на iнфекцiю.:

Автореф. дис. … канд. бiол. наук: 03.00.12. – Київ, 2004. –18 с.

3.Молодченкова О.О. Влияние салициловой кислоты и Fusarium graminearum на активность каталазы, содержание Н2О2 и эндогенной салициловой кислоты в проростках пшеницы // Физиология и биохимия культурных растений. – 2005. – 37, № 1. – С. 58-65.

4.Негруцкий С.Ф. Корневая губка. – М.: Агропромиздат, 1986. – 196 с.

5.Приседський Ю.Г. Статистична обробка результатів біологічних експериментів. – Донецьк: Кассиопея, 1999. – 210 с.

6.Федоров Н.И. Корневые гнили хвойных пород. – М.: Лесн. пром-ть, 1984. –161 с.

271

Фізіологія, клітиннабіологія… // Физиология, клеточнаябиология… // Physiology, cell biology …

Вплив уповільнення надходження води на схожість старого насіння озимої м'якої пшениці

ЧУМИЧКІНА О.В., РУЖИЦЬКА О.М.

Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова, кафедра ботаніки пров. Шампанський, 2, м. Одеса, 65058, Україна

е-mail: olya1987-04@mail.ru

Селекція сільськогосподарських культур тісно пов'язана з постійним зберіганням і відновленням великої кількості зразків насіння – колекційного матеріалу, селекційногенетичних форм тощо. Процеси старіння за довготривалого зберігання призводять до зниження і втрати схожості насінням, падінням продуктивності дорослих рослин, що є неприпустимим для генетичних банків рослин. У зв'язку з цим актуальним є пошук засобів підтримки і відновлення посівних якостей насіння (Меженина, Филипенко, 2007).

Втрата схожості насінням не обов'язково є свідченням загибелі зародка. Вона може бути пов'язана і з іншими причинами: нестача поживних речовин ендосперму, нездатність зародка пробити насіннєву шкірку, пошкодження, що виникають під час бубнявіння насіння. Згідно з даними (Веселова, Веселовский, 2003), швидке надходження води за бубнявіння може спричинити руйнування клітинних мембран, при цьому старе насіння є більш вразливим, ніж свіже.

Метою нашої роботи було дослідження можливості підвищення схожості насіння сорту Альбатрос за допомогою уповільнення надходження в насіння води у розчині осмотика під час пророщування.

Досліди проводили з насінням озимої м'якої пшениці (Triticum aestivum L.) сорту Альбатрос 2006 та 2003 року врожаю. Пророщування насіння проводили у чашках Петрі в термостаті при температурі 240С протягом 7 діб за різних умов гідратації. Для дослідів використовували розчини осмотично-активної речовини – поліетиленгліколю 8000 (ПЕГ 8000). У першому варіанті досліду пророщування насіння проводили у 5 та 20% розчинах ПЕГ 8000 протягом 7 діб. В другому варіанті насіння витримували у 5 та 20% розчинах ПЕГ 8000 протягом 4 годин, після чого переносили його в чашки Петрі на фільтрувальний папір, змочений дистильованою водою. У контрольному варіанті насіння пророщували протягом 7 діб у чашках Петрі з дистильованою водою. Для оцінки якості насіння визначали його схожість, життєздатність за тетразольно-топографічним методом (ДСТУ), а також проводили морфологічний аналіз проростків. Показники, отримані для насіння 2003 року порівнювали з показниками насіння 2006 року врожаю.

Згідно з результатами досліджень, після зберігання схожість насіння сорту Альбатрос урожаю 2003 року склала 4%, а 2006 року – 76%. Життєздатність цього насіння за тетразольно-топографічним методом – 71 і 94% відповідно. Згідно з нашими даними, найбільше підвищення схожості для насіння 2003 року врожаю дало пророщування його в 20% розчині ПЕГ протягом 7 діб (схожість склала 24%). Інші варіанти дали дещо менше

272