Фізіолого-біохімічні зміни поліпептидного складу розчинних білків зрілого насіння Acer negundo L. в умовах м. Дніпропетровська

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара

Фізіолого-біохімічні зміни поліпептидного складу розчинних білків зрілого насіння Acer negundo L. в умовах м. Дніпропетровська

В.В. Лашко

Л.В. Богуславська

Н.Ф. Павлюкова

Проблема оптимізації природного середовища нині є однією з глобальних проблем людства. Як відомо, рослинність, особливо деревна, - радикальний спосіб оздоровлення природного середовища. Зелені насадження на території міста виконують цілу низку важливих функцій, які сприяють локалізації різноманітних компонентів забруднення, біологічно акумулюючи та знешкоджуючи токсичні речовини. Проте, виконуючи захисні й відтворюючі функції, деревні насадження відчувають на собі негативну дію техногенних забруднювачів, що призводить до порушення їх функціонування [1; 2; 5; 9].

У великих індустріальних центрах, де природна рослинність підпадає під сильний антропогенний вплив, актуальною проблемою є збереження високопродуктивних і стійких у місцевих умовах деревних насаджень. Ефективне рішення цих практичних задач полягає у наявності знань про механізми адаптації рослин до умов техногенно забрудненого середовища [3; 4; 7]. В умовах Дніпропетровська, промислового регіону України з високою щільністю та різноманіттям джерел забруднення середовища, з широкою амплітудою техногенних навантажень на природні екосистеми, надається унікальна можливість для вивчення механізмів стійкості й адаптації рослин до умов техногенних екотопів, для визначення видових особливостей рослин у оздоровленні навколишнього середовища і визначенні фітоіндикаційних критеріїв її якості. Для визначення адаптивних реакцій рослин у нових екологічних умовах необхідним є дослідження особливостей їх репродуктивного розвитку, оскільки його успішне здійснення - це показник вдалого пристовування організму [12; 13]. Деякі дослідники дійшли висновку, що промислові викиди суттєво впливають на показники генеративної системи [6].

У зв'язку з цим мета нашої роботи - аналіз впливу аеротехногенного забруднення довкілля на поліпептидний склад білків зрілого насіння Acer negundo L. (клена ясенелистого) в умовах м. Дніпропетровська.

Матеріали і методи досліджень. Об'єкт дослідження - зріле насіння Acer negundo L, яке відібрано в жовтні 2012 року на моніторингових точках: ботанічний сад (контроль, умовно чиста зона) та вздовж головних автомагістралей м. Дніпропетровська з інтенсивним рухом автотранспорту - проспектів Гагаріна (I моніторингова точка), Кірова (II моніторингова точка), Героїв (III моніторингова точка) та ім. Газети «Правда» (IV моніторингова точка). Для дослідження фізіолого-біохімічних показників насіння звільняли від оболонки, розмелювали на млині. Екстракцію проводили буфером 0,05М трис-НСІ, рН 7,0 протягом двох годин при +4 °С, періодично перемішуючи. Центрифугували 15 хв. при 12000 об/ хв. (+4 °С). Супернатант використовували для визначення вмісту білка за методом Бредфорд.

Таблиця 1. Вміст запасного білка в зрілому насінні Acer negundo L. за дії викидів автотранспорту

Примітка. Похибка вимірювання не перевищує 5 % від середніх значень.

Отже, найсуттєвіше зменшення рівня вмісту запасного білка в насінні клену ясенелистого зареєстровано на IV моніторинговій точці (пр. ім. Газети «Правда»), що є свідченням значного впливу викидів автотранспорту на фізіологічні та метаболічні процеси в насінні.

За допомогою електрофоретичного аналізу запасних білків зрілого насіння клену ясенелистого виявлено зміни у складі та накопиченні певних поліпептидів в умовах антропогенного навантаження. Кількість білкових спектрів коливалася від 11 до 15 (M_r 89,2 - 10,0 кД), у контролі - 14 (табл. 2).

Таблиця 2. Поліпептидний склад розчинних білків зрілого насіння Acer negundo L. за дії викидів автотранспорту

Примітка. Похибка вимірювання не перевищує 5 % від середніх значень.

Встановлено, що основною реакцією на вплив антропогенного навантаження є кількісні перебудови в компонентному складі запасного білка насіння Acer negundo L. Основні за кількістю білка в зоні як у дослідних зразків, так і у контролі, є поліпептиди з Mr 10,0; 14,5; 17,4; 20,4; 24,6; 33,1; 39,0; 40,8; 55,0; 64,6 та 81,3 кД. У дослідних зразках білки з Mr 17,4 та 20,4 кД показали знижену здатність до акумуляції.

У той же час поліпептиди з Mr 14,5; 24,6; 39,0; 55,0; 64,6 та 81,3 кД виявили більш значний рівень накопичення. Це може свідчити про захисну роль цих білків від впливу антропогенних факторів [8; 10]. Крім того, встановлено відсутність поліпептиду з Mr 76,0 кД, який наявний у контролі в слідових кількостях та у ІІІ моніторинговій точці.

Отже, як свідчать отримані дані, за умов дії викидів автотранспорту у межах забрудненого міста суттєво знижується рівень вмісту запасного білка насіння Acer negundo L., що згодом може відбиватися на розвитку репродуктивних органів рослин.

У всіх зареєстрованих поліпептидних спектрах досліджених зразків зрілого насіння клену ясенелистого встановлено відмінності у кількості, наявності-відсутності, інтенсивності забарвлення однакових за рухливістю компонентів. Наявність 11 постійних компонентів може свідчити про високий рівень захисних реакцій, спрямованих на підтримку життєдіяльності в несприятливих умовах.

Таким чином, у результаті дослідження білкового комплексу насіння Acer negundo L. найбільший поліморфізм виявлено для зони низькомолекулярних білків. Встановлені зміни показників білкового обміну та його метаболізму у насінні клену ясенелистого свідчать про суттєвий вплив на ці показники антропогенного забруднення у Дніпропетровську вздовж автомагістралей і можуть бути надалі використані для біотестування та оцінки стану деревних рослин в умовах техногенного навантаження.

Бібліографічні посилання

поліпептидний гомеостаз білок насіння

1. Бессонова В.П. Цитофизиологические эффекты воздействия тяжелых металов на рост и развитие растений / В.П. Бессонова. - Запорожье: Изд-во Запорож. ун-та, 1999. - 208 с.

2. Грицан Н.П. Оценка состояния и уровня загрязнения тяжелыми металлами фитоценозов города Днепропетровска / Н.П. Грицан. - Д.: ДНУ, 1992. - 66 с.

3. Зайцева І.О. Фізіолого-біохімічні основи інтродукції деревних рослин у степовому Придніпров'ї / І.О. Зайцева, Л.Г. Долгова. - Д.: ДНУ, 2010. - 388 с.

4. Кордюм Е.Л. Клеточные механизмы адаптации растений к неблагоприятным воздействиям экологических факторов в естественных условиях / Е.Л. Кордюм, К.М. Сытник, В.В. Бараненко. - К.: Наук. думка, 2003. - 227 с.

5. Коршиков И.И. Взаимодействие растений с техногенно загрязненной средой / И.И. Коршиков. - К., Наукова думка, 1995. - 192 с.

6. Коршиков И.И. Адаптация растений к условиям техногенно загрязненной среды. - Киев: Наук. думка,1996. - 238 с.

7. Косаківська І.В. Фізіолого-біохімічні основи адаптації рослин до стресів / І.В. Косаківська. - К.: Сталь, 2003. - 191 с.

8. Косаківська І.В. Вплив температурних стресів на вміст та електрофоретичний спектр білків різних органів PHASEOLUS VULGARIS L. I ZEA MAYS L. на ранніх етапах вегетативного розвитку / І.В. Косаківська, І.В. Голов'янко. // Вісник Харк. нац. аграр. ун-ту. Серія Біологія. - 2007. - Вип. 2 (11). - С. 58-63.

9. Коцюбинська Н.П. Загальні механізми адаптації рослин до негативних чинників різного походження / Н.П. Коцюбинська. // Фізіологія рослин на межі тисячоліть. Т. 2. - К.: Фітосоціоцентр, 2001. - С. 60-67.

10. Лобачевська О.В. Механізми толерантності рослин та їх адаптація до стресу: Наукові основи збереження біотичної різноманітності / О.В. Лобачевська. // Темат. зб. Ін-ту екології Карпат НАН України. Вип. 8. - Л.: Ліга-Прес, 2007. - С. 25-33.

11. Плохинский Н.А. Биометрия / Н.А. Плохинский. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. - 367 с.

12. Таран Н.Ю. Адаптаційний синдром рослин в умовах посухи: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня д-ра біол. наук: спец. 03.00.12. «Фізіологія рослин» / Н.Ю. Таран. - Київ, 2001. - 42 с.

13. Шумик М.І. Вуличні насадження промислового міста / М.І. Шумик. // Бюлетень Нікітського бот. саду. - 1999. - Вип. 79. - С. 190-193.

14. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for quantitation of microgram quantities of protein ultizing the principle of protein due binding / M.M. Bradford. // Anal. Biochem . - 1976. - P. 248-254.

15. Laemmli U.K. Clevage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T 4 / U.K. Laemmli // Natura - 1970. - Vol. 227, № 52-59. - P. 680-685.

Размещено на Allbest.ru