Влияние тяжелых металлов и тидиазурона на интенсивность перекисного окисления липидов в растениях пшеницы

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Башмаков Д. И. Эколого-физиологические аспекты аккумуляции и распределения тяжелых металлов у высших растений / Д. И. Башмаков, А. С. Лукаткин. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2009. - 236 с.

2. Лукаткин А. С. Холедовое повреждение теплолюбивых растений и окислительный стресс /

А. С. Лукаткин. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2002. - 208 с.

3. Лукаткин А. С. Цитокинин-подобные препараты ослабляют повреждения растений кукурузы ионами цинка и никеля / А. С. Лукаткин, Н. В. Грачева, Н. Н. Гришенкова // Физиология растений. - 2007. - Т. 54, № 3. - С. 432-439.

4. Пескин А. В. Окислительный стресс как критерий оценки окружающей среды / А. В. Пе-скин, С. Д. Столяров // Изв. РАН. Сер. Биологическая. - 1994. - Лг9 4. — С. 588-595.

5. Степанов М. Е. Окислительный стресс в растениях при действии тяжелых металлов свинца и цинка / М. Е. Степанов, А. С. Лукаткин // Вестн. Рос. воен.-мед. акад. - 2008. — № 3 (23), прил. 2, ч. 1. — С. 149.

Поступила 21.01.11.

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ТИДИАЗУРОНА НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В РАСТЕНИЯХ ПШЕНИЦЫ

К. А. Сазанова, Д. И. Башмаков, А. С, Лукаткин

Изучено влияние синтетического регулятора роста тидиазурона и тяжелых металлов (ТМ) на перекисное окисление липидов (ПОЛ) в листьях ТпНсит аеьНьит Ь., интенсивность которого оценивали по накоплению продукта окисления — малонового диальдегида (МДА). Показано, что ТМ повышали содержание МДА в растениях пшеницы по сравнению с контролем. Обработка семян регулятором роста ти-диазуроном способствовала стабилизации состояния мембран, о чем свидетельствует снижение интенсивности ПОЛ в листьях пшеницы.

Тяжелые металлы (ТМ), среди которых особо значимы Си, N1, Ъп, РЬ, играют в жизни растений как положительную, так и отрицательную роль [1; 5]- В работах [2; 5] указывается на способность ТМ изменять состояние клеточных мембран. Известно также свойство тяжелых металлов индуцировать окислительный стресс и повреждение клеточных мембран, о степени которого можно судить по накоплению малонового диальдегида (МДА) [1; 6 — 7]. Загрязнение окружающей среды ТМ выступает важным внешним фактором, к которому растения эволюционно не приспособлены. Проникая в избытке в растительный организм, тяжелые металлы затрудняют ход метаболлических процессов, подавляют развитие, снижают продуктивность. Также они накапливаются в припо-

верхностном слое почвы, что приводит к нарушению ее плодородия и ухудшению качества растениеводческой продукции [1].

В настоящее время разрабатываются различные способы нейтрализации вредного для растений воздействия тяжелых металлов [5]. Все больший интерес представляют биологически активные вещества — регуляторы роста, которые применяются в качестве защиты и повышения устойчивости растений к биотическим и абиотическим факторам [5 — 6].

В работе мы исследовали действие ионов ТМ и синтетического регулятора роста тидиазурона на интенсивность перекисного окисления металлов (ПОЛ) в листьях пшеницы. Семена пшеницы (ТгШсит аеьЫьит Ь.) помещали в слабый раствор КМп04 для обеззараживания, затем промывали дистиллиро-

К. А. Сазанова, Д. И. Башмаков, А. С. Лукаткин, 2011

ВЕСТНИК Мордовского университета | 2011 | Мр 4

ванной водой. Часть семян замачивали в течение 8 ч в дистиллированной воде, часть — в регуляторе роста тидиазуроне (10 нМ). В эксперименте использовали 1 мМ или 10 мкМ растворы Си504 х 5Н?0, ХЧБОх х 7Н20, 1пЗОл х 7Н20 или РЬ(а\тОз)2. контролем служили растения, выращенные на дистиллированной воде. Опыты проводили в водной культуре в факторостатных условиях (освещенность 2 ООО лк, температура 28 °С, фотопериод 12 ч). На 7-е сутки спектрофото-метрическим методом определяли интенсивность ПОЛ в листьях пшеницы, которое оценивали по накоплению продукта окисления — малонового диальдегида [3].

Как показали измерения, при экспозиции на 1 мМ и 10 мкМ ионов Си2+ концентрация МДА в листьях пшеницы возрастала по отношению к контролю на 213 и 82 % соответственно, на 1 мМ и 10 мкМ растворах ионов — на 70 и 37 %, на 8 % — на фоне 1 мМ ионов 2п2+ (рис.). У растений, семена которых были обработаны регулятором роста тидиазуроном, содержание МДА в ряде случаев также превышало контроль: на 127 при 1мМ ионов меди, на 38 % — при 10 мкМ

ионов цинка. При сравнении накопления МДА в листьях растений, обработанных тидиазуроном, с контрольными видно, что в присутствии регулятора роста концентрация МДА снижалась. На фоне ионов Си2* при концентрации 1 мМ интенсивность ПОЛ снижалась на 86 %, а при 10 мкМ — на 109 % по сравнению с необработанными растениями и на 27 % по сравнению с водным контролем. Концентрация МДА на фоне суб-леталыюй концентрации ионов никеля была на 77 % меньше, чем в варианте без регулятора роста, и составляла 1,33 мкМ/гр/что на 7 % ниже контрольных показаний, а при экспозиции на физиологической концентрации (10 мкМ) — на 64 % ниже необработанных и на 27 % ниже водного контроля. При экспозиции растенйй на 1 мМ ионов цинка отмечали снижение концентрации МДА на 23 и 15 % по отношению к необработанным и контрольным растениям соответственно. При действии ионов свинца в присутствии тидиазурона концентрация МДА на фоне сублетальной концентрации снижалась на 7 %, а при физиологической — на

15 %.

^ 350

9 ч о

с, £

о

£ §

л а о а-в 2 а о

< он

а а

н X

о

X

о

V

300

250

200

ё 150

100

50

0

р;.....

ш

Вода

-

гШ

Шк

шщ

Ш

шт

бмиВЯ

ж!

ж

' г

шш МШ

Ж<у< «Я ПРЯГАЯА

щ

Ши\ М/'Л

Г

> :<\ I

тМ

ЯШ?

щ

ЯШ Ж,

н

п79Я1

1

Ж ..

гп ч» —

1 мМ

.....

' ь 4 ШФ и ш щ •    • " »0 Щ -

1 & 0'.: ЩкУ ш • < Ш9Ш

лтУ /Л  1 I *"•*- й й^/' 1

т Ч  ТШ Кг» / /<е 1 '•V*' У  < Г / 1  1 1 1 ишУ / 1

10 мкМ

Си

1 мМ

10 мкМ

1 мМ

10 мкМ

РЬ

МП 1

1

Ш < 1 \ф / Л!

1 мМ

10 мкМ

I] Контроль

Тидиазурон

Рис.

Влияние ТМ и тидиазурона на интенсивность ПОЛ в листьях пшеницы

Серия «Биологические науки»

213

Итак, в данном исследовании показано, что образование малонового диальдегида в листьях пшеницы существенно зависело от металла и его концентрации в среде. Максимальную интенсивность перекисного окисле-

ния липидов вызывают ионы меди, а минимальную — ионы свинца. Тидиазурон наиболее эффективно снижал концентрацию МДА на фоне ионов Си2+ и М2+ и был практически бесполезен на фоне ионов и РЬ2+.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Башмаков Д. И. Эколого-физиологические аспекты аккумуляции и распределения тяжелых металлов у высших растений / Д. И. Башмаков, А. С. Лукаткин ; под ред. А. С. Лукаткина. — Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2009. — 236 с.

2. Косицин А. В. Действие тяжелых металлов на растения и механизмы металлоустойчивости /

/ __ _

А. В. Косицин, Н. В. Алексеева-Попова // Растения в экстремальных условиях минерального питания : эколого-физиологические исследования / ред.: М. Я. Школьник, Н. В. Алексеева-Попова. - Л., 1983. - С. 52-53.

3. Лукаткин А. С. Интенсивность перекисного окисления липидов в охлажденных листьях теплолюбивых растений / А. С. Лукаткин, В. С. Голованова // Физиология растений. — 1988. — Т. 35, -N 4. - С. 773-779.

4. Лукаткин А. С. Синтетические регуляторы роста как индукторы холодоустойчивости и продуктивности растений / А. С. Лукаткин, С. В. Пугаев, А. В. Пугаев // Регуляторы роста и развития растений в биотехнологиях : тез. докл. 6-й Междунар. конф. — М., 2001. — С. 108 — 109.

5. Серегин И. И. Возможность применения регуляторов роста для снижения негативного действия кадмия на рост, развитие и продуктивность яровой пшеницы / И. И. Серегин // Агрохимия. - 2004. - No 1. - С. 71-74.

6. Фитоэкстракция кадмия и физиологические изменения у Solanum nigrum как нового гипераккумулятора / Ян Гао, Пэй Чжоу, Лян Мао, Ван-Цзюн Ши, Юэ-Эр Чжи // Физиология растений. - 2010. - Т. 57, № 4. - С. 530-537.

7. Antioxidant Enzymes and Isoflavonoids in Chilled Soybean (Glycine max (L.) Merr.) Seedling / M. M. Posmyk, C. Bailly, K. Szafránska, К. M. Jana, F. Corbineau // J. of Plant Phisio-logy. - 2005. - V. 162. - P. 403-412.

Поступила 21.01.11.

ВЕСТНИК Мордовского университета | 2011 j № 4