Влияние препарата Рибав-экстра и пониженных температур на ферментативную активность растений кукурузы

2. Колмыкова Т. С. Активность супероксиддисмутазы растений томата при изменении температурных режимов/ Т. С. Колмыкова, Е. В. Клокова, Э. Ш. Шаркаева // Сб. науч. тр. SWorld. : материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2012». — Одесса, 2012. — Т. 31. — С. 68—70.

3. Курганова Л. Н. Продукты перекисного окисления липидов как возможные посредники между взаимодействием повышенных температур и развитием стресс-реакции у растений / Л. Н. Курганова, А. И. Веселов, Ю. В. Синицына // Физиология растений. - 1999. - Т. 46, № 2. - С. 218-222.

4. Лукаткин А. С. Вклад окислительного стресса в развитие холодового повреждения в листьях теплолюбивых растений : Активность антиоксидант. ферментов в динамике охлаждения / А. С. Лукаткин // Физиология растений. - 2002. - Т. 49, № 6. - С. 878-885.

Поступила 05.04.2013 г.

УДК 581.1 : 633.15 :661.162.6

ВЛИЯНИЕ ПРЕПАРАТА РИБАВ-ЭКСТРА и пониженных ТЕМПЕРАТУР НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ КУКУРУЗЫ

Э. Ш. Шаркаева, Т. С. Колмыкова

В статье раскрывается действие препарата Рибав-экстра на активность каталазы и аскорбатпероксидазы в листьях растений кукурузы в условиях низкотемпературного стресса.

Ключевые слова: Рибав-экстра, кукуруза, каталаза, аскорбатпероксидаза.

impact of the ribav-extra and low temperatures on the enzymatic activity of maize plants

E. S. Sharkaeva, T. S. Kolmykova

We studied the impact of the Ribav-Extra on activity of catalase and ascorbate peroxidase in the leaves of maize plants under the conditions of low-temperature stress. It was revealed that activity of enzymes decreases under the impact of low temperature. Growth regulator affects activity of enzymes during cooling if there is pre-treatment of maize seed. Enzyme activity has depended on the Ribav-Extra concentration. Recovery of enzyme activity have been observed after termination of cooling. 10-6 % and 10-7 % Ribav-Extra concentrations are the most effective.

Keywords: Ribav-Extra, maize, catalase, ascorbate peroxidase.

В последнее время при возделывании сельскохозяйственных культур все большее внимание уделяется приемам, с помощью которых можно повысить их

устойчивость к неблагоприятным факторам среды. К таким приемам относится обработка растений или их семян регуляторами роста.

© Шаркаева Э .Ш., Колмыкова Т. С., 2013

Известно, что процесс адаптации растений к неблагоприятным условиям внешней среды происходит при активном участии антиокси-дантной системы, контролирующей в клетках уровень активных форм кислорода (АФК) [2]. Эффективность функционирования антиокси-дантной системы обусловлена уровнями низкомолекулярных компонентов и активностью антиоксидантных ферментов. Важную роль в защите клеток растений от АФК играют анти-оксидантные ферменты, в том числе такие, как аскорбатпероксидаза и каталаза, участвующие в детоксикации Н2О2 в клетках растений [4].

В связи с этим исследовали действие природного регулятора роста Рибав-экстра на активность ферментов аскорбатпероксидазы и ка-талазы в листьях растений кукурузы в условиях низкотемпературного стресса.

Материалом исследования служил препарат Рибав-экстра. Действующее вещество 0,00152 г/л L-аланин + 0,00196 г/л L-глутами-новой кислоты. Продукт метаболизма микоризных грибов, выделенных из корней женьшеня. Объектом исследования являлись семена и растения кукурузы (Zea mays L.) сорта Попкорн.

Семена кукурузы обрабатывали препаратом Рибав-экстра в концентрациях от 10"5 до 10"8 % в течении 16 ч. После этого их высевали в сосуды с почвой; растения выращивали в условиях вегетационного опыта в при t 20-22 °С, 12-ча-

совом световом дне до 2-3 настоящих листьев. С момента достижения проростками кукурузы возраста 11-и суток сосуды с растениями помещали в холодильную камеру с t 4 °С на 16 ч. Сразу после охлаждения и через сутки после охлаждения определяли ферментативную активность каталазы и аскорбатпероксидазы. В качестве контроля служили растения, не обработанные препаратом Рибав-экстра.

Известно, что при охлаждении растений (кукуруза, рис, огурец) обнаруживается резкое снижение активности каталазы, более значительное у теплолюбивых генотипов. Степень холодоустойчивости растений коррелирует с активностью каталазы. В период последействия охлаждения у холодоустойчивых линий риса и кукурузы было отмечено восстановление активности фермента, а у теплолюбивых - снижение. Все это указывает на участие каталазы в защите теплолюбивых растений от действия пониженных температур. В то же время известно, что активность каталазы в проростках кукурузы при акклиматизации или охлаждении либо не изменялась, либо возрастала. В период последействия охлаждения у контрастных по холодоустойчивости сортов огурца активность каталазы возрастала одинаково [3].

Результаты исследования показали, что до охлаждения растений активность каталазы была примерно одинаковой во всех вариантах опыта (табл. 1).

Таблица 1

Активность каталазы в листьях растений кукурузы, обработанных препаратом Рибав-экстра после охлаждения, ммоль/г ткани, мин

Вариант опыта Активность каталазы, мкмоль/г ткани,-мин

До охлаждения Сразу после охлаждения Через 24 ч после охлаждения

Рибав-экстра, % Контроль 146±3,0 121±1,1 140±2,6

10"5 149±2,1 101±1,3 118±1,4

10"6 148±1,2 143±1,5 140±1,2

10"7 152±2,0 140±1,0 148±1,0

10"8 142±3,1 136±2,0 139±1,5

Охлаждение растений кукурузы приводило к снижению активности фермента. У необработанных биопрепаратом растений после гипотермии активность каталазы снижалась на 20 %. Предпосевная обработка растений препаратом Рибав-экстра в концен-

трации 10-5 % максимально снижала активность фермента после охлаждения (на 45 % по сравнению с неохлажденным контролем). У обработанных препаратом растений кукурузы в концентрациях 10-6 % и 10-7 % не наблюдалось изменений в активности каталазы

сразу после воздействия низких температур. У растений, обработанных биопрепаратом в концентрации 10-8 %, сразу после охлаждения величина исследуемого параметра была ниже на 7 % по сравнению с неохлаждав-шимся контролем (см. табл. 1).

Определение активности каталазы в последействии охлаждения показали восстановление ферментативной активности. Спустя сутки после охлаждения активность каталазы возрастала, однако степень восстановления активности была неодинаковой в различных вариантах. Растения без обработки Рибав-экстра (контроль) в последействии пониженных температур практически восстановили активность фермента. У растений, обработанных препаратом в концентрации 10-5 %, активность фермента даже спустя 24 ч после охлаждения была на 20 % ниже неохлаждавшегося контроля. Предпосевная обработка Рибав-экстра в концентрациях 10-6 и 10-7 % и в последействии охлаждения не приводила к изменению активности каталазы, различий с контролем не наблюдали. При обработке семян самой низкой концентрацией биопрепарата 10-8 % также наблюдали восстановление ферментативной активности в период наблюдения, но значения исследуемого параметра здесь были на 5 % ниже, чем в контроле.

Наблюдения в последействии охлаждения показали восстановление активности фермента во всех исследуемых вариантах, различий с неохлаждавшимся контролем не отмечалось. Через 24 ч активность аскорбат-пероксидазы была практически одинаковой вне зависимости от обработки биопрепара-

Аскорбатпероксидаза принимает участие в регуляции метаболизма в ходе онтогенеза и имеет особое значение для растений в обеспечении быстрой приспособляемости к постоянно меняющимся условиям внешней среды. При этом активность аксорбатперок-сидазы снижается при действии неблагоприятных факторов [1].

Наше исследование показало аналогичную тенденцию в динамике активности ак-сорбатпероксидазы (табл. 2). До охлаждения растений их ферментативная активность была приблизительно одинаковой во всех исследуемых вариантах. Максимальное подавление активности фермента наблюдалось сразу после охлаждения у контрольных растений, она была на 26 % ниже, чем до холо-дового воздействия. Охлаждение растений, обработанных Рибав-экстра в концентрации 10-5 %, снижало активность аскорбатперок-сидазы на 23 % по сравнению с неохлаждав-шимся контролем. Предпосевная обработка препаратом в концентрациях 10-6 и 10-7 % не вызывала подавления активности фермента после холодового воздействия. Подавление активности аскорбатпероксидазы прослеживалось и в варианте с концентрацией биопрепарата 10-8 %. Уровень активности фермента был ниже на 10 % по сравнению с контрольными растениями без охлаждения.

том. Действие Рибав-экстра проявлялось лишь в повышении ферментативной активности сразу после охлаждения.

Таким образом, действие препарата Ри-бав-экстра направлено на снятие окислительного стресса и зависит от его концентрации. Наиболее эффективными оказались

Таблица 2

Активность аскорбатпероксидазы в листьях растений кукурузы, обработанных препаратом

Рибав-экстра, мкмольхг'хмин-1

Активность аскорбатпероксидазы, мкмольхг-1 хмин-1

Вариант опыта До охлаждения Сразу после охлаждения Через 24 ч после охлаждения

контроль 0,31±0,01 0,23±0,04 0,32±0,05

Я & 10-5 0,29±0,01 0,24±0,03 0,32±0,04

О к го 10-6 0,32±0,02 0,30±0,05 0,31±0,04

и я ю 10-7 0,32±0,03 0,30±0,06 0,33±0,03

(X 10-8 0,30±0,01 0,28±0,02 0,34±0,05

концентрации биопрепарата 10-6 и 10-7 %. ствуя снижению их активности в период Возможно, Рибав-экстра принимает участие действия и последействия неблагоприятных в регуляции активности ферментов, препят- факторов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Колупаев Ю. Е. Активные формы кислорода в растениях при действии стессоров: образование и возможные функции / Ю. Е. Колупаев // Вестн. Харьков. нац. аграрн. ун-та. — (Сер. Биология). — 2007. — Вып. 3. — С. 6—26.

2. Тиунов Л. А. Механизмы естественной детоксикации и антиоксидантной защиты / Л. А. Тиунов // Вестн. РАМН. — 1995. — № 3. — С. 9—13.

3. Лукаткин А. С. Вклад окислительного стресса в развитие холодового повреждения в листьях теплолюбивых растений : Активность антиоксидант. ферментов в динамике охлаждения / А. С. Лукаткин // Физиология растений. — 2002. — Т. 49, № 6. — С. 878—885.

4. Дмитриев А. П. Сигнальные молекулы растений для активации защитных реакций в ответ на биотический стресс / А. П. Дмитриев // Физиология растений. — 2003. — Т. 50. — С. 465—474.

Поступила 17.08.2013 г.