Влияние салицилата натрия на физиолого-биохимические показатели проростков пшеницы при действии тяжелых металлов
https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-2-274-283
Аннотация
Целью настоящей работы являлось изучение влияния сульфата кадмия и сульфата цинка на рост и развитие растений пшеницы мягкой (Triticum aestivum L.) сорта Москвич. Для определения физиолого-биохимических показателей проростков и возможности регулирования их устойчивостью к действию стрессового фактора проводилась предпосевная обработка семян салицилатом натрия (СNa). Семена пшеницы проращивали в растворе 0,1 мМ СNa в течение 3 суток при температуре 21–23 ºС, 16-часовом световом дне (освещеннось – 3000 лк). На 4-е сутки проростки переносили в пластиковые контейнеры, где они продолжали расти в климатической камере с периодическим поливом растворами солей CdSO4 и ZnSO4 концентрацией 10-6–10-3 М. На 7-е сутки эксперимента у проростков измеряли длину и сырую массу корневой системы и побегов, активность перекисного окисления липидов (ПОЛ) и фермента супероксиддисмутазы (СОД) в клетках листьев, а также содержание пролина в листьях и корнях проростков пшеницы. Установлено, что для выявления различий в действии ионов кадмия и цинка на растения пшеницы использования только биометрических показателей недостаточно. В наших исследованиях показателем развития окислительного стресса в клетках проростков пшеницы под действием CdSO4 и ZnSO4 служило определение активности ПОЛ и содержание пролина. При одних и тех же концентрациях солей только CdSO4 способствовал усилению активности ПОЛ и образованию пролина, что могло
быть сигналом для запуска защитных реакций клетки. Низкая активность СОД в этих условиях – это, возможно, результат того, что именно пролин уменьшает образование активных форм кислорода либо путем обрыва каскада свободно-радикальных реакций, либо ингибированием фермента CdSO4. Соль ZnSO4 – менее токсична, так как в диапазоне тех же концентраций не вызывает увеличения содержания продуктов ПОЛ и пролина. Действие СNa на эти показатели зависело от природы тяжелого металла и интенсивности его действия и производило как про-, так и антиоксидантное действие, провоцируя окислительный стресс или защищая от него.
быть сигналом для запуска защитных реакций клетки. Низкая активность СОД в этих условиях – это, возможно, результат того, что именно пролин уменьшает образование активных форм кислорода либо путем обрыва каскада свободно-радикальных реакций, либо ингибированием фермента CdSO4. Соль ZnSO4 – менее токсична, так как в диапазоне тех же концентраций не вызывает увеличения содержания продуктов ПОЛ и пролина. Действие СNa на эти показатели зависело от природы тяжелого металла и интенсивности его действия и производило как про-, так и антиоксидантное действие, провоцируя окислительный стресс или защищая от него.
Ключевые слова
Об авторе
Г. А. Абилова
Дагестанский государственный университет
Россия
к.б.н., доцент кафедры физиологии растений и теории эволюции
367000, г. Махачкала, ул. Гаджиева, 43а, Российская Федерация
Россия
к.б.н., доцент кафедры физиологии растений и теории эволюции
367000, г. Махачкала, ул. Гаджиева, 43а, Российская Федерация
Список литературы
1. Krämer U. Meta l hyperaccumulation in plants // Annual Review of Plant Biology. 2010. Vol. 61. P. 517–534. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-042809-112156
2. Титов А.Ф., Казнина Н.М., Таланова В.В. Тяжелые металлы и растения: монография. Петрозаводск: Изд-во Института биологии Карельского научного центра РАН, 2014. 194 с.
3. Baker A.J.M., Walker P.L. Physiological responses of plants to heavy metals and the quantification of tolerance and toxicity // Chemical Speciation & Bioavailability. 1989. Vol. 1. Issue 1. P. 7–17. https://doi.org/10.1080/09542299.1989.11083102
4. Макарова Е.А., Солдатов С.А. Действие тяжелых металлов на рост и развитие растений люцерны (Medicago varia T. Martyn) // Известия Пензенского государственного педагогического университета им. В.Г. Белинского. 2012. N 29. С. 62–68.
5. Maksymiek W. Signaling responses in plants to heavy metal stress // Acta Physiologiae Plantarum. 2007. Vol. 29. P. 177–198. https://doi.org/10/1007/s11738-007-0036-3
6. Chao Y.-Y., Chen C.-Y., Huang W.-D., Kao C.H. Salicylic acid-mediated hydrogen peroxide accumulation and protection against Cd toxicity in rice leaves // Plant and Soil. 2010;329(1):327–337. https://doi.org/10.1007/s11104-009-0161-4
7. Фенько А.А., Репкина Н.С, Таланова В.В. Влияние салициловой кислоты на холодоустойчивость проростков огурца // Труды Карельского научного центра РАН. 2015. N 11. С. 26–34. https://doi.org/10.17076/eb188
8. Колупаев Ю.Е., Ястреб Т.О. Стресспротекторные эффекты салициловой кислоты и ее структурных аналогов // Физиология и биохимия культурных растений. 2013. Т. 45. N 2. С. 113–126.
9. Heath R.L., Packer L. Photoperoxidation in isolated chloroplasts. 1. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation // Archives of Biochemistry and Biophysics. 1968. Vol. 125. Issue 1. P. 189–198. http://dx.doi.org/10.1016/0003-9861(68)90654-1
10. Bates L.S. Rapid determination of free proline for stress studies // Plant Soil. 1973. Vol. 39. P. 205–207. https://doi.org/10.1007/BF00018060
11. Giannopolitis C.N., Ries S.K. Superoxide dismutase. 1. Occurrence in higher plants // Plant Physiology. 1977. Vol. 59. Issue 2. P. 309–314.
12. Ерофеева Е.А., Наумова М.М. Влияние сульфата кадмия в широком диапазоне концентраций на физиолого-биохимические показатели проростков пшеницы // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2010. N 2-2. С. 508–512.
13. Алыбаева Р.А. Устойчивость генотипов пшеницы к тяжелым металлам // Бюллетень государственного Никитского ботанического сада. 2009. N 99. С. 56–60.
14. Михайлова И.Д., Лукаткин А.С. Перекисное окисление липидов в растениях огурца и редиса при действии тяжёлых металлов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия. Химия. Биология. Экология. 2016. Т. 36. N 2. С. 206–210. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2016-16-2-206-210
15. Абилова Г.А. Влияние ионов кадмия и свинца на рост и содержание пролина в растениях тритикале (Triticosecale Wittm.) // Труды Карельского научного центра РАН. Серия: Экспериментальная биология. 2016. N 11. С. 27–33. https://doi.org/10.17076/eb424
16. Колупаев Ю.Е., Вайнер А.А., Ястреб Т.О. Пролин: физиологические функции и регуляция содержания в растениях в стрессовых условиях // Вестник Харьковского национального аграрного университета. Серия: Биология. 2014. Вып. 2 (32). С. 6–22.
17. Бараненко В.В. Супероксиддисмутаза в клетках растений // Цитология. 2006. Т. 48. N 6. С. 465–471.
18. Гладков Е.А., Гладкова О.В. Влияние цинка как неблагоприятного экологического фактора на травянистые растения городских экосистем // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2018. Т. 20. N 5 (3). С. 499–500. https://doi.org/10.24411/1990-5378-2018-00121
19. Репкина Н.С. Игнатенко А.А., Панфилова К.М., Титов А.Ф., Таланова В.В. Динамика активности супероксиддисмутазы и экспрессии кодирующих ее генов в листьях пшеницы при холодовой адаптации // Труды Карельского научного центра РАН. 2017. N 5. С. 89–98. https://doi.org/10.17076/eb573
20. Сазанова К.А., Башмаков Д.И., Лукаткин А.С. Генерация супероксидного анионрадикала в листьях растений при хроническом действии тяжелых металлов // Труды Карельского научного центра РАН. 2012. N 2. С. 119–124.
Рецензия
Для цитирования:
Абилова Г.А. Влияние салицилата натрия на физиолого-биохимические показатели проростков пшеницы при действии тяжелых металлов. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(2):274-283. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-2-274-283
For citation:
Abilova G.A. Effect of sodium salicylate treatment on physiological and biochemical parameters of wheat seedlings under the influence of heavy metals. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2020;10(2):274-283. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-2-274-283
Просмотров:
423
Послать статью по эл. почте 