Влияние ионов цинка на уровень антиоксидантов в проростках ржи посевной (Secale cereale L.)

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние ионов цинка на уровень антиоксидантов в проростках ржи посевной (Secale cereale L.)

Салихова Ф.С., Скрыпник Л.Н., Савватеева О.А. Министерство образования и науки РФ Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта (БФУ им. И. Канта), Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области «Университет «Дубна»

Устойчивость растений к стрессовым факторам в значительной степени определяется их антиоксидaнтным статусом, т.е. способностью поддерживать баланс между прооксидaнтными и aнтиоксидантными реакциями, протекающими в клетке. Под действием тяжелых металлов содержание активных форм кислорода (АФК) в клетке может резко увеличиваться, что приводит к нарушению равновесия и развитию окислительного стресса [7].

Целью работы было исследование влияние ионов цинка на уровень антиоксидантов в проростках ржи посевной сорта Пуховчанка (Secale cereale L).

Актуальность работы не вызывает сомнений, потому что такой микроэлемент, как цинк в небольших количествах необходим для нормальной жизнедеятельности растений. Однако, в высоких концентрациях подавляет их рост и влияет на жизнеспособность растений, нарушая физиолого-биохимические процессы в клетках.

Полученные данные позволяют рассматривать содержание различных антиоксидантов в растениях, с одной стороны, как индикаторов загрязнения окружающей среды, а с другой, дают возможность оценить адаптационный потенциал растений к неблагоприятным экологическим факторам.

Проведение эксперимента можно описать следующим образом. Исследовались 7-дневные проростки ржи посевной сорта Пуховчанка (Secale cereale L.). Семена ржи посевной проращивались в чашках Петри, содержащих водные растворы цинка различных концентраций: 5, 50, 100, 500, 1000 мкмоль/л. Влияние цинка на растения сравнивали с контрольным вариантом - семенами, пророщенными в бидистиллированной воде.

Дальнейшие исследования проводились с помощью 2 методов.

Спектрофотометрическим методом определялось содержание антоцианов, лейкоантоцианов, катехинов, полифелонов и антирадикальная активность. Амперометрическим методом определось содержание водорастворимых антиоксидантов. Для сравнительной биологической оценки степени токсичности цинка были использованы такие показатели, как процент всхожести, длинна и биомасса проростков и корней.

Рассмотрим полученные результаты.

Изучение влияния различных концентраций цинка на прорастание семян показало, что максимальное количество проросших семян наблюдалось при концентрации цинка 50 мкмоль/л (рис. 1). При концентрациях свыше 500 мкмоль/л наблюдалось угнетение прорастания по сравнению с контролем.

Рис. 1. Количество проросших семян ржи посевной при различных концентрациях ионов цинка

Максимальная длина и биомасса проростков зафиксированы в контрольном варианте, максимальная длина и биомасса корней - при концентрации цинка 5 мкмоль/л.

Таким образом, соли цинка при невысоких концентрациях оказывают положительное влияние, так как цинк в небольших концентрациях является необходимым для растений, но при высоких концентрациях выступает как ТМ и подавляет развитие растения.

В ходе работы также изучалось влияние различных концентраций цинка на уровень антиоксидантов в проростках ржи посевной.

Уровень катехинов, антоцианов, полифенолов был наибольшим при концентрациях цинка 500-1000 мкмоль/л. Например, содержание катехинов в 5 раз превышало данный показатель по сравнению с растениями, пророщенными при других вариантах концентраций металла в растворе (рис. 2).

Рис. 2. Влияние различных концентраций ионов цинка на уровень катехинов в проростках ржи посевной

Повышение содержания антоцианов, катехинов и полифенолов является ответной реакцией растения, которое направлено на снижение окислительных повреждений, вызванных действием цинка.

Кроме того, исследовалась антирадикальная активность экстрактов растений, выращенных при различных концентрациях цинка.

Максимальное содержание водорастворимых антиоксидантов, антирадикальная активность отмечены при концентрациях цинка 50 мкмоль/л (рис. 3), лейкоантоцианов - в контрольном варианте. Повышенные концентрации цинка оказывают ингибирующее действие на накопление растениями лейкоантоцианов [6].

Таким образом, доступность ионов цинка для растений определяет не только их способность расти и развиваться, но и влияет на уровень антиоксидантов в них. Действие избытка тяжелых металлов проявляется в угнетении роста, задержке прорастания семян, нарушении хода метаболических процессов в растительном организме [2, 4].

Рис. 3. Влияние различных концентраций ионов цинка на антирадикальную активность экстрактов проростков ржи посевной

Однако первичные изменения под действием тяжелых металлов происходят на клеточном и субклеточном уровнях и выражаются в генерации активных форм кислорода (АФК) и возникновении окислительного стресса [1, 3, 5].

антиоксидант растение цинк рожь

Литература

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

2. Кожевникова А.Д., Серегин И.В., Быстрова Е.И., Беляева А.И., Катаева М.Н., Иванов В.Б. Влияние нитратов свинца, никеля и стронция на деление и растяжение клеток корня кукурузы // Физиология растений. 2009. Т. 56. С. 268-278.

3. Лиу Д., Ли Т.Ц., Ян С.Е., Ислам Е., Цзин С.Ф., Махмуд К. Влияние свинца на активность ферментов антиоксидантной защиты и ультраструктуру листьев у двух экотипов Sedum alfredii Hance. // Физиология растений. 2008. Т. 55. С. 73-82.

4. Серегин И.В., Иванов В.Б. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения // Физиология растений. 2001. Т. 48. С. 606-630.

5. Lukatkin A.S., Kistenjova T.E., Teixeira da Silva J.A. Oxidative Stress in Cucumber (Cucumis sativus L.) Leaf Cells: Short-Term Influence of Heavy Metals (Lead and Copper) // Plant Stress. 2010. V. 4. Р. 44-49.

6. Nahakpam S., Shah K. Expression of Key Antioxidant Enzymes under Combined Effect of Heat and Cadmium Toxicity in Growing Rice Seedlings // Plant Growth Regul. 2011. V. 63. P. 23-35.

7. Schutzendubel A., Polle A. Plant Responses to Abiotic Stress: Heavy Metal-Induced Oxidative Stress and Protection by Mycorhization // J. Exp. Bot. 2002. V. 53. P. 1351-1365.

Размещено на Allbest.ru