Влияние поверхностно-активных веществ (додецилсульфата натрия, цетилтриметиламмония бромида) на проницаемость клеточных мембран корнеплодов красной столовой свеклы Beta vulgaris L.

Изучено воздействие двух ПАВ на красную столовую свеклу Beta vulgaris L./ анионоактивного -додецилсульфата натрия (ДСН), катионоактивного - цетилтриметиламмония бромида (ЦТАБ). Степень повреждения тканей корнеплодов Beta vulgaris L. оценивалась по усилению выхода электролитов из клеток кондуктометрическим методом, вакуолярных пигментов бетацианинов - спектрофотометрическим методом. Показано, что ДСН не нарушал проницаемость клеточных мембран в концентрациях до 0,05 г/л, ЦТАБ - до 0,005 г/л. Повышение содержания указанных ПАВ приводило к последовательному увеличению выхода электролитов и бетацианинов из тканей свеклы, что свидетельствовало о негативном действии ПАВ. При этом прослеживалась хорошая концентрационная зависимость: чем больше было содержание изучаемых детергентов, тем выше значения удельной электропроводности и оптической плотности инкубационных растворов. При обработке тестируемого растения исследуемыми соединениями в концентрации 1 г/л наблюдали значительный токсический эффект. Так, через 2 ч от начала измерений электропроводность водного раствора, в котором инкубировали высечки корнеплодов свеклы, предварительно подвергнутые 30-минутной обработке растворами 1 г/л ДСН и ЦТАБ, увеличивалась до 42 и 81 мкСм/см соответственно, что на 89 и 272% больше значений контроля. В то же время выход бетацианинов превышал значения контроля на 327 и 805% соответственно. В ходе экспериментов установлено, что ДСН и ЦТАБ увеличивают проницаемость мембран растительных клеток: как плазмолеммы, так и тонопласта. Испытанные методы зарекомендовали себя как быстрые (время получения ответа - 3 ч) и эффективные, они могут быть рекомендованы для экспрессной оценки интенсивности влияния ПАВ на растительные организмы, изучения мембранотропного действия веществ, для контроля при селекции сельскохозяйственных культур растений на устойчивость к неблагоприятным условиям.

1. Niraula T.P., Bhattarai A., Chatterjee S.K. Sodium dodecyl sulphate: a very useful surfactant for scientific investigations // Journal of Innovation and Knowledge. 2014. Vol. 2, no. 1. P. 111-113.

2. Kagalwala A.Y., Kavitha K. Effects of surfactant (sodium lauryl sulphate) on Hydrilla verticillata // International Journal of Life Sciences Biotechnology and Pharma Research. 2012. Vol. 1, no. 2. P. 128-138.

3. Yadav S.N., Rai S., Shah P., Roy N., Bhattarai A. Spectrophotometric and conductometric studies on the interaction of surfactant with polyelectrolyte in the presence of dye in aqueous medium // Journal of Molecular Liquids. 2022. Vol. 355. P. 118949. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.118949.

4. Li Y., Lee J.-S. Staring at protein-surfactant interactions: fundamental approaches and comparative evaluation of their combinations: a review // Analytica Chimica Acta. 2019. Vol. 1063. P. 18-39. https://doi.org/10.1016/j.aca.2019.02.024.

5. Bondi C.A.M., Marks J.L., Wroblewski L.B., Raatikainen H.S., Lenox S.R., Gebhardt K.E. Human and environmental toxicity of sodium lauryl sulfate (SLS): evidence for safe use in household cleaning products // Environmental Health Insights. 2015. Vol. 9. P. 27-32. https://doi.org/10.4137/EHI.S31765.

6. Rauniyar B.S., Bhattarai A. Study of conductivity, contact angle and surface free energy of anionic (SDS, AOT) and cationic (CTAB) surfactants in water and isopropanol mixture // Journal of Molecular Liquids. 2021. Vol. 323, no. 4. P. 114604. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114604.

7. Genisel M., Eren O. Evaluation of physiological and biochemical aberration linked to effect of sodium dodecyl sulphate on barley seedlings // SN Applied Sciences. 2020. Vol. 2. Article number: 514. https://doi.org/10.1007/s42452-020-2289-z.

8. Saksonov M.N., Stom D.I., Kupchinsky A.B. Combined action of sodium dodecyl sulphate, tween-85 and oil on duckweed (Lemna minor) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 720. P. 012051. https://doi.org/10.1088/1755-1315/720/1/012051.

9. Pang S., Willis L. Final report on the safety assessment of cetrimonium chloride, cetrimonium bromide, and steartrimonium chloride // International Journal of Toxicology. 1997. Vol. 16, no. 3. P. 195-220.

10. Lai Y.S., Zhou Y., Eustance E., Straka L., Wang Z., Rittmann B.E. Cell disruption by cationic surfactants affects bioproduct recovery from Synechocystis sp. PCC 6803 // Algal Research. 2018. Vol. 34, no. 12. P. 250255. https://doi.org/10.1016/j.algal.2018.08.010.

11. Юрков А.П., Крюков А.А., Горбунова А.О., Кожемяков А.П., Степанова Г.В., Мачс Э.М. [и др.]. Молекулярно-генетическая идентификация грибов арбускулярной микоризы // Экологическая генетика. 2018. Т. 16. N 2. С. 11-23. https://doi.org/10.17816/ecogen16211-23.

12. Allen G.C., Flores-Vergara M.A., Krasynanski S., Kumar S., Thompson W.F. A modified protocol for rapid DNA isolation from plant tissues using cetyltrimethylammonium bromide // Nature Protocols. 2006. Vol. 1, no. 5. P. 2320-2325. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.384.

13. Tsagkaropoulou G., Allen F.J., Clarke S.M., Camp P.J. Self-assembly and adsorption of cetyltrimethylammonium bromide and didodecyldimethylammonium bromide surfactants at the mica-water interface // Soft Matter. 2019. Vol. 15, no. 41. P. 8402-8411. https://doi.org/10.1039/C9SM01464K.

14. Aquiirre-Ramirez M., Silva-Jimenez H., Banat I.M., Diaz De Rienzo M.A. Surfactants: physicochemical interactions with biological macromolecules // Biotechnology Letters. 2021. Vol. 43. P. 523-535. https://doi.org/10.1007/s10529-020-03054-1.

15. Грищенкова Н.Н., Лукаткин А.С. Определение устойчивости растительных тканей к абиотическим стрессам с использованием кондуктометрического метода // Поволжский экологический журнал. 2005. N 1. С. 3-11.

16. Приходько Н.В. Изменение проницаемости клеточных мембран как общее звено механизмов неспецифической реакции растений на внешние воздействия // Физиология и биохимия культурных растений. 1977. Т. 9. N 3. С. 301-309.

17. Kolesnikova E.V., Ozolina N.V., Nurminsky V.N., Nesterkina I.S., Sitneva L.A., Lapteva T.I. Evaluation of the effect of oxidative stress on roots of red beet (Beta vulgaris L.) // Journal of Stress Physiology & Biochemistry. 2014. Vol. 10, no. 4. P. 5-12.

18. Hatsugai N., Katagiri F. Quantification of plant cell death by electrolyte leakage assay // Bio-protocol. 2018. Vol. 8, no. 5. P. 1-7. https://doi.org/10.21769/BioProtoc.2758.

19. Azeredo H.M.C. Betalains: properties, sources, applications, and stability - a review // International Journal of Food Science and Technology. 2009. Vol. 44, no. 12. P. 2365-2376. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2007.01668.x.

20. Sadowska-Bartosz I., Bartosz G. Biological properties and applications of betalains // Molecules. 2021. Vol. 26, no. 9. P. 2520. https://doi.org/10.3390/molecules26092520.

21. Саенко И.И., Тарасенко О.В., Дейнека В.И., Дейнека Л.А. Бетацианины корнеплодов красной столовой свеклы // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. 2012. Т. 18. N 3. С. 194-200.

22. Кожемяко А.В., Сергеева И.Ю., Долголюк И.В. Экспериментальное определение биологически активных соединений в выжимках свеклы и моркови, районированных в Сибирском регионе // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. N 1. С. 179-187. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-1-179-187.