Сравнительная оценка влияния гербицида Гранстар на перекисное окисление липидов в листьях культурного и сорного злаков

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГЕРБИЦИДА ГРАНСТАР

НА ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ В ЛИСТЬЯХ КУЛЬТУРНОГО И СОРНОГО ЗЛАКОВ*

А. Н. Гарькова, М. М. Русяева, Ю. Н. Аросланкина, А. С. Лукаткин

Рассмотрено влияние гербицида Гранстар на перекисное окисление липидов в листьях молодых растений пшеницы и овсюга. Выявлено возрастание уровня малонового диальдегида (МДА) с увеличением концентрации гербицида и длительности инкубации, выраженное сильнее у сорного растения.

Опасными ксенобиотиками, загрязняющими биосферу, наряду с продуктами промышленного выброса являются применяемые в сельском хозяйстве химические средства защиты растений: гербициды, фунгициды, де-фолиаиты [4]. Известно, что влияние различных ксенобиотиков на растения зависит от концентрации и длительности воздействия. На средах, содержащих высокие концентрации ксенобиотиков, наблюдаются подавление прорастания семян, замедление роста корня и побега, хлороз, ингибирование активности ряда ферментов и т. п. [5].

Абиотические и биотические стрессы вызывают каскад ответных реакций растительной клетки, частью которого является окислительный стресс [8]. Ранее нами при действии гербицидов Топик и Гранстар было показано усиление генерации активированных форм кислорода [3], изменение общей антиоксидантной активности [1] и активности антиокислительных ферментов [7] в листьях злаковых культур. В литературе также имеются отдельные данные о действии других гербицидов — параквата [2; 12], метури-на [И], о реакциях растений на стресс, вызванный гербицидом Трефлан [9] и др. Од-

нако по препаратам, относящимся к классу сульфонилмочевины, мало данных, особенно по действию на перекисеобразование (аккумуляцию стабильных продуктов, в частности МДА).

Гранстар представляет собой послевсхо-довый гербицид системного действия и относится к классу сульфанилмочевины. Он блокирует деление клеток чувствительных сорняков. Это связано с ингибированием фермента ацетолактаткиназы, которая катализирует образование аминокислот с разветвленной цепью (валин и изолейцин). Попадая в растение через листья или корни, действующее вещество проникает в апикальные меристемы и уже через 2 — 3 ч блокирует деление клеток. Чем моложе обрабатываемое растение, тем быстрее оно гибнет. Основные причины избирательности — разные скорости разрушения действующего вещества в результате гидроксилирования и деметилиро-вания, а также выведения его из организма.

Целью работы было изучение влияния ксенобиотика (гербицида Гранстар) на интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) в проростках культурного и сорного злаков — озимой пшеницы (ТгШсит ии1-

© А. Н. Гарькова, М. М. Русяева, Ю. Н. Аросланкина, А. С. Лукаткин, 2011

* Исследование выполнено при поддержке Федерального агентства по образованию (АВЦП | «Развитие научного потенциала высшей школы», проект 2.1.1/624).

198

ВЕСТНИК Мордовского университета | 2011 | -\<? 4

дате Ь.) сорта Мироновская 808 и овсюга \Avena sterilis Ь.)

Семена высаживали в сосуды с почвой и выращивали в лабораторных условиях до фазы 2 — 3 листьев при температуре 25 °С, освещении люминесцентными лампами с освещенностью 2 800 лк, влажности воздуха около 80 %. Полив осуществляли через день. По достижении возраста 7 дней растения обрабатывали растворами гербицида Гран-стар (3, 30 или 300 мкг/л), контрольные растения — водой. Спустя 1, 2 и 3 суток в листьях растений определяли интенсивность ПОЛ по методике [6].

На примере сорного растения можно видеть высокий угнетающий эффект гербицида, визуально проявляющийся в пожелтении листьев и подсыхании их кончиков. Величина уровня МДА у овсюга резко отличалась от контроля: спустя одни сутки наблюдалось превышение контроля в 1,5 раза при дозах Гранстара 3 и 30 мкг/л, а спустя трое суток после обработки уровень МДА был в два раза выше водного контроля при всех концентрациях гербицида (см. таблицу).

Максимальная интенсивность ПОЛ выявлена при обработке растений самой высокой концентрацией гербицида (300 мкг/л), при этом угнетающее действие препарат ока-

Исследование показало, что под влиянием гербицида в листьях злаков содержание МДА изменялось почти линейно (таблица). Наибольший пик ПОЛ наблюдали при концентрации 300 мкг/л (уровень МДА возрос по сравнению с контролем у всех объектов на 23 — 46 %). Меньшие концентрации (3 и 30 мкг/л) вызывали не столь значительное увеличение накопления МДА в листьях пшеницы. Спустя трос суток после обработки наблюдали наибольшее повышение уровня МДА относительно водного контроля при всех концентрациях гербицида.

зал и на пшеницу. Самый высокий уровень МДА после обработки гербицидом Гранстар оказался у овсюга, который, очевидно, является более уязвимым видом к данному препарату.

Подобные эффекты повышения интенсивности ПОЛ при действии ксенобиотиков также описаны в литературе. Например, показано увеличение содержания МДА в листьях и корнях озимой ржи с возрастанием в среде концентрации ионов Zn2'f и РЬ2+ [10]. Таким образом, гербицид Гранстар во всех изученных концентрациях стимулировал образование МДА в клетках листьев пшеницы и овсюга, наиболее повреждающей оказалась доза 300 мкг/л.

Таблица

Влияние обработки листьев злаков разными концентрациями гербицида Гранстар

на интенсивность ПОЛ, мкМ МДА/г сырой массы

Объект Дни после Концентрация гербицида, мкг/л

обработки 0 (вода) 3 30 300

Пшеница 1 3,44 ± 0,02 3,98 ± 0,08 4,29 ± 0,03 4,65 ± 0,04

2 3,50 ± 0,02 3,61 ± 0,01 3,97 ± 0,02 4,06 ± 0,03

3 3,35 ± 0,02 4,15 ± 0,04 4,66 ± 0,01 5,17 ± 0,01

Овсюг 1 3,14 ± 0,04 4,69 ± 0,02 5,15 ±0,04 6,04 ± 0,05

2 3,18 ± 0,02 5,18 ± 0,05 5,73 ±0,08 6,21 ± 0,10

3 3,12 ± 0,04 5,37 ± 0,03 6,12 ± 0,02 6,42 ± 0,02

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Антиоксидантная активность в листьях проростков злаков при действии гербицида Гранстар / А. Н. Гарькова, М. М. Русяева, А. С. Бочкарева, А. С. Лукаткин // Экология родного края — проблемы и пути их решения : материалы Всерос. науч.-практ. конф. молодежи, г. Киров, 26 — 27 апр. 2010 г. - Киров, 2010. - С. 64-65.

2. Влияние гербицида параквата на рост, содержание пероксида водорода и активность каталазы в корнях проростков гороха / А. А. Ищенко, Г. Г. Васильева, Н. В. Миронова, А. К. Глянько //

Агрохимия. - 2006. — X? 8. - С. 47-51.

3. Влияние гербицида Топик на скорость генерации супероксидного анион-радикала в листьях

Серия «Биологические науки»

199

пшеницы / А. Н. Бочкарева, Ю. Н. Аросланкина, А. Н. Гарькова, М, М. Русяева, О. В. Нуштаева, А. С. Лукаткин // Теоретические и естественные науки : проблемы, теория, практика : межвуз. сб.

науч. тр. - Саранск, 2009. - Вып. 9. - С. 122-124.

4. Волкова И. Ю. Экологическая оценка влияния ксенобиотиков на фитоценозы агроландшаф-тов / И. Ю. Волкова // Агрохим. вестн. - 2008. - № 2. — С. 36-38.

5. Кулинский В. И. Обезвреживание ксенобиотиков / В. И. Кулинский // Соросов, образовав журн. - 1999. - Т. 36. - С. 213-226.

6. Лукаткин А. С. Образование активированных форм кислорода при охлаждении растений /

А. С. Лукаткин // Физиология растений. — 2002. - Т. 49, N° 6. — С. 878 — 885.

7. Окислительный стресс в растениях и культурах клеток при действии ксенобиотиков и тяжелых металлов / А. С. Лукаткин, И. В. Егорова, И. Д. Латюк, М. М. Русяева, Ю. Н. Аросланкина // Всероссийский симпозиум «Растение и стресс». — М., 2010. — С. 221—222.

8. Пескин А. В. Окислительный стресс как критерий оценки окружающей среды / А. В. Пес-кин, С. Д. Столяров // Изв. РАН. Сер. Биологическая. - 1994. - Лг° 4. - С. 588-595.

9. Семенчик Е. А. Особенности ответной реакции на стресс, вызванный гербицидом трефлан, у растений ячменя различных сортов / Е. А. Семенчик, Ю. И. Кожуро, Н. П. Максимова // Изв. Нац. акад. наук Беларуси. Сер. биологических наук [Минск]. — 2006. - Лг? 1. — С. 54 — 58.

10. Степанов М. Е. Окислительные стресс в растениях при действии тяжелых металлов свинца и цинка / М. Е. Степанов, А. С. Лукаткин // Вестн. Рос. воен.-мед. акад. - 2008. — № 3 (23), ч. 1. - С. 149.

11. Шабуня П. С. Влияние метурина на активность антиоксидантных ферментов в проростках озимой ржи (Seeale cereale L.) / П. С. Шабуня, А. А. Ленец, Е. В. Спиридович // Изв. Нац. акад. наук Беларуси. Сер. биологических наук [Минск]. — 2006. — № 1. — С. 16 — 22.

12. Шалыго Н. В. Стимулирующее действие параквата на активность антиоксидантных систем зеленых листьев ячменя (Hordeum vulgare L.) / Н. В. Шалыго, И. Н. Доманская // Изв. Нац. акад. наук Беларуси. Сер. биологических наук [Минск]. — 2006. — № 1. — С. 54 — 58.

Поступила 21.01.11.

ЗАВИСИМОСТЬ ФОРМИРОВАНИЯ ХОЛОДОУСТОЙЧИВОСТИ У РАСТЕНИЙ IN VITRO от КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРОЗЫ В СРЕДЕ ВЫРАЩИВАНИЯ

А. Н. Дерябин, Е. П. Сабельникова, Е. А. Бураханова

На примере двух генотипов картофеля (Solanum tuberosum L.), различающихся по углеводному метаболизму, показана возможность повышения холодоустойчивости растений посредством увеличения концентрации сахарозы в среде выращивания. Выявлена зависимость активности различных форм инвертазы и содержания растворимых сахаоов (преимущественно глюкозы и сахарозы) в листьях от концентрации (2, 4 и 6 %) сахарозы в среде выращивания и экспрессии гена инвертазы дрожжей, встроенного в геном трансформантов. Показано, что повышенное содержание Сахаров в листьях за счет выращивания обоих генотипов на MC-среде с 4 % сахарозы способствует снижению интенсивности свободнорадикальных процессов и повышению устойчивости растений к низкой температуре. Конститутивная экспрессия гена инвертазы дрожжей в листьях картофеля способствует большему, по сравнению с контрольными растениями, накоплению Сахаров и повышенной холодоустойчивости.

В ходе эволюции растения выработали действию абиотических стрессоров, в том определенные адаптационные механизмы к числе низкой температуры, представляющие

© А. Н. Дерябин, Е. П. Сабельникова, Е. А. Бураханова, 2011

ВЕСТНИК Мордовского университета | 2011 | Xs 4