WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 10 |

других резервных катаболических и анаболических дегидрогеназ: глюкозо-6Таким образом, в семенах злаковых растений отношение содержания фосфатдегидрогеназы и NADP-зависимой изоцитратдегидрегеназы. Как видно из ацетальдегида к этанолу отражает уровень протекания анаэробных результатов, приведенных в табл. 2, с понижением жизнеспособности семян биоэнергетических реакций, понижаясь при активации катаболических коррелирует уменьшение активности изученных дегидрогеназ, а снижение процессов и повышаясь при формировании гипобиотических состояний. Для активности пероксидазы - с понижением всхожести семян. Полученные данные проверки высказанных предположений мы изучили влияние экзогенной позволили сделать вывод, что дегидрогеназы, в том числе и АДГ, необходимы прежде всего для сохранения Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 496 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/044.pdf -22-21жизнеспособности семян и при запуске процессов, связанных с их прорастанием.

Далее при прорастании происходят интенсификация аэробных биоэнергетических процессов, активация оксидаз, включая пероксидазу. При этом резкое возрастание активности пероксидазы может свидетельствовать о том, что фермент участвует в активизации пусковых механизмов прорастания VАДГ, мкмоль/минг VПО, мкмоль/минг семян, инициируя реакции свободнорадикального окисления, которые через активизацию ПОЛ могут способствовать возрастанию дыхательной активности митохондрий.

Для проверки высказанного предположения был проведен следующий эксперимент. Семена пшеницы сорта Скороспелка улучшенная (всхожесть- 44, жизнеспособность - 70%) проращивались в течение трех дней и дифференцировались на проросшие и непроросшие семена. У семян этих двух групп определялась активность АДГ и пероксидазы. Из табл. 3 видно, что у непроросших семян активность АДГ возрастает на 13-21%, а пероксидазы почти не изменяется, в то время как в прорастающих семенах наблюдается снижение активности АДГ на третий день прорастания в 5,4 раза при увеличении активности пероксидазы в 2,0 раза. Эти результаты указывают, на то что для прорастания семян необходима не просто активация всех биоэнергетических процессов, а переключение дегидрогеназных реакций на аэробные.

Таблица 3. Активность АДГ и пероксидазы (мкмоль/мин г сухой массы) в жизнеспособных прорастающих и находящихся в состоянии покоя семенах пшеницы сорта Скороспелка улучшенная.

Время, дни Время прорастания Семена АДГ Пероксидаза семян, сут Рис. 4. Активность АДГ (1) и пероксидазы зерен (2) проростков (3) и корней (4) Контроль (сухие)- 3,8±0,3 3,0±0,пшеницы сорта Якутянка 224 в зависимости от времени проращивания.

Проросшие 2,1±0,3 7,2±0,0,7±0,1 8,5±0, Непроросшие, 4,3±0,4 2,4±0,Таблица 2. Активность ферментов (мкмоль/мин г сухой массы) семян пшеницы жизнеспособные 4,6±0,4 3,5±0,сорта Скороспелка улучшенная в зависимости от сроков сбора урожая.

Срок Жизне- Всхо- Активность ферментов, (%) Мы предположили, что малые концентрации этанола или ацетальдегида хранения способ- жесть, оказывают свое влияние именно на эти механизмы.

Результаты, приведенные в табл. 4, подтверждают сделанное семян, год ность, % % АДГ ПО Г6ФДГ ИЦДГ предположение. Увеличение всхожести семян пшеницы наблюдается в тех 1 2,89 3,15 1,75 2,99±1 96±случаях, когда обработка малыми концентрациями этанола способствует (100) (100) (100) (100) активации пероксидазы и снижению активности АДГ. Тогда как активация 3 1,56 1,59 1,22 2,88±2 79±пероксидазы, не сопровождающаяся уменьшением активности АДГ (50 - 65 мМ (53,9) (50,5) (68,6) (74,6) ацетальдегид), приводит к снижению всхожести. В случае если отмечается 5 1,26 0,75 0,78 1,56±2 24±совместное уменьшение активности пероксидазы и АДГ, то это может служит (43,6) (23,8) (44,6) (49) показателем снижения жизнеспособности семян.

Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 497 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/044.pdf -23- -24Таблица 4. Влияние обработки семян пшеницы сорта Скороспелка улучшенная растворами этанола и ацетальдегида на их жизнеспособность, всхожесть, А, % а А, % б активность АДГ и пероксидазы (мкмоль/мин г сухой массы) на 4-тые сутки после начала проращивания.

Активность Реагенты Концент- Жизнеспо- Всхожесть, ферментов рация, мМ собность,% % АДГ ПО Контроль (сухие) - - - 2,6±0,3 2,3±0,Вода 92±279±5 1,0±0,1 6,8±0,Этанол 1,93±2 91±3 0,6±0,1 8,0±0,10,93±2 89±3 0,3±0,1 8,5±0,100,89±376±6 1,3±0,1 6,2±0,500,88±470±5 1,8±0,2 5,9±0,1000,43±425±5 3,0±0,3 3,7±0,Ацетальдегид 0,92±280±3 1,0±0,1 7,1±0,10,92±282±4 1,1±0,1 6,6±0,3 Время, ч 25,91±375±5 1,5±0,1 6,0±0,Рис. 5. Влияние температуры (65оС) на всхожесть (1) и жизнеспособность (2) 50,88±656±4 2,0±0,2 4,8±0,семян пшеницы сорта Якутянка 224 (а) и караганы (б).

65,70±444±4 2,9±0,3 3,3±0,80,20±53±1 0,8±0,1 2,2±0, (рис. 6,а), с возрастанием в конце воздействия до 3,5 мкмоль/мин г, а активности пероксидазы - 3,5-4,3, с понижением в конце до 0,9 мкмоль/мин г. У караганы отмечались аналогичные колебания в активности АДГ и пероксидазы, Известно, что устойчивость живого организма зависит как от природы, так но с более значительными отклонениями в 26,5 - 31,8 и 23,5 - 31,4 мкмоль/мин г и интенсивности и продолжительности действия стрессирующего фактора. При соответственно (рис. 6,б). В конце воздействия активность АДГ условии, если компенсаторные силы организма способны соответствовала 28, а пероксидазы - 0,15 мкмоль/мин г.

противостоять воздействию, то метаболическая система организма после В зависимости от продолжительности стрессового воздействия, окончания воздействия возвращается к исходному уровню, быстро представленного на рисунке 5, на кривой всхожести семян можно выделить три восстанавливая возникшие нарушения, мобилизуя свой адаптационный временных периода. В начальный период, продолжительностью 1,5-2 часа, потенциал. Однако, если воздействие выходит за рамки толерантности отмечается повышение всхожести семян пшеницы на 10-18, а у караганы на 27биологической системы, то это может приводить к серьезным 45% от исходной, в этот период отмечается снижение активности как АДГ, так и структурным нарушениям, без возможности последующей регенерации пероксидазы (рис. 6). Во второй период, продолжительность которого обычно нарушенных метаболических процессов, завершающихся гибелью организма.

составляет 4-5 часов, всхожесть семян может как повышаться, так и понижаться, Для проверки выдвинутых предположений нами изучена резистентность и причем у пшеницы она колеблется в пределах 75-98, а у караганы - 15-75%. При реактивность семян пшеницы сорта Якутянка 224 и караганы при температуре этом, как видно из рис. 5, жизнеспособность семян в этот период 65оС. Воздействию подвергались семена караганы 95-97 и пшеницы 98-100%- поддерживается на высоком уровне и не подвержена сильным изменениям.

ной жизнеспособности. Показано, что процент всхожих семян пшеницы в Однако активности ферментов в этот период приобретают колебательный течение 6-ти часов воздействия колеблется в пределах 78-98 (рис. 5,а), с характер, причем в семенах караганы активность АДГ может повышаться до резким понижением всхожести семян в конце температурного воздействия до 24,0-32,0, а пероксидазы - 0,1-3,6 мкмоль/мин г. Тогда как в зерновках пшеницы 35-38%. У караганы отмечены колебания во всхожести в пределах 20-92, с активность АДГ изменяется от 0,4 до 2,7, а пероксидазы - 2,0-4,0 мкмоль/мин г.

понижением до 5-8% (рис. 5,б). Тогда как жизнеспособность семян пшеницы В третий период, продолжительностью 1-2 часа, в семенах пшеницы и караганы снижается после 6-ти, а караганы - 3-х часов температурного воздействия (рис.

отмечается резкое падение как всхожести, так и жизнеспособности, при этом 5). При этом активность АДГ пшеницы в течение 6-ти часов изменялась в наблюдается незначительное повышение активности АДГ и понижение пределах 2,9 - 3,3 мкмоль/мин г активности пероксидазы. В этот Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 498 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/044.pdf -25- -26течение 24 часов набухания. Показано, что в увеличении активности VАДГ VПО VАДГ VПО ферментов отмечается индивидуальная периодичность, зависящая от их природы а б и места локализации. Аналогичная периодичность в увеличении скорости биосинтеза макромолекул была отмечена на 6-9-м и 14-20-м часах прорастания семян гороха (Калинин, 1986). Поэтому наблюдаемая нами периодичность активности ферментов, возможно, обусловлена интенсивностью процессов биосинтеза белков, в том числе и ферментов, и активностью протеолитических ферментов, осуществляющих гидролитическое расщепление белков в клетке.

Наибольшая активность ферментов отмечается в зародыше, а затем по убывающей в щитке и эндосперме. Величины максимальной активности Г6ФДГ, АДГ и пероксидазы в зародыше выше активности ферментов эндосперма в 5, 20, 9,7, а щитка - 3,5, 6, 7,9 раз соответственно.

Показано, что малые дозы УФ-излучения могут изменять активность ферментов в зерновках пшеницы со сдвигом их экстремумов на более раннее время. При этом максимальная активность АДГ и пероксидазы эндосперма понижается на 17-30 и 8-27, щитка - 78-82 и 80-90, зародыша - 75-86 и 70-Время, ч процентов соответственно, при незначительном, всего на 10-25%, снижении Рис. 6. Динамика активности алкогольдегидрогеназы (1) и пероксидазы (2) активности Г6ФДГ в этих частях семян пшеницы. При снижении общей (мкмоль/мин г сухой массы) семян пшеницы сорта Якутянка 224 (а) и караганы активности АДГ и пероксидазы в зародыше в 3-4, а в щитке - 5-6 раз. Вероятно, (б) от времени их прогрева при температуре 65оС.

в семенах подвергнутых УФ-излучению скорость протеолиза возрастает преимущественно в щитке и зародыше, а в эндосперме, возможно, из-за период сила действующего фактора, возможно, выходит за пределы наличия высокого содержания антиоксидантов, способных ингибировать толерантности организма и компенсаторные механизмы семян не способны свободнорадикальные реакции и таким образом предотвращать разрушение регенерировать возникшие нарушения, вследствие чего наступает их гибель.

лизосом и выход протеаз, скорость протеолиза может несколько понизиться.

Таким образом, воздействие температуры может приводить к резким Возрастание протеолиза в зерновке после УФ-облучения семян пшеницы изменениям в протекании метаболических процессов в покоящихся семенах.

приводит к понижению активности АДГ и пероксидазы в щитке в 3-7, 2,5-6 и Причем, у семян караганы реактивность на температуру оказывается выше, чем у зародыше - 1,3-1,5, 3-5 раз соответственно. Одной из причин увеличение семян пшеницы, что выражается в более резких колебаниях во всхожести семян протеолиза в щитке и зародыше, по-видимому, является возрастание и активности ферментов, но устойчивость к температуре ниже, что отмечается в концентрации гидролитических ферментов из поврежденных ультрафиолетом значительном понижении как всхожести семян, так и активности изученных лизосом.

ферментов.

Выход из покоя семян обуславливается интенсивностью Известно, что процесс набухания семян и последующий рост надземной биосинтетических процессов прежде всего в зародыше и щитке семян пшеницы.

части и корней проростков, сопровождаются активацией аэробных Снижение этих процессов может приводить к понижению всхожести и энергии метаболических процессов. Условиями для прорастания всех семян являются прорастания зерновок практически до нуля, что мы наблюдали у пшеницы сорта достаточная влажность, доступ кислорода и благоприятная температура Скороспелка урожая 1983 года. Хотя жизнеспособность зерновок пшеницы (Николаева и др., 1985). По мере поступления воды в семена в них сохранялась на уровне 56-60%.

активизируются метаболические процессы. Причиной положительного влияния Таким образом, малые дозы УФ-излучения, провоцируя кислорода на прорастание семян может быть активизация и поддержание на свободнорадикальные реакции могут изменять скорость синтетических достаточном уровне процессов дыхания, а также активное окисление веществ, процессов в семенах, ускорять биосинтез ферментов в начальный период тормозящих процесс прорастания (Якушкина, 1993). Поступающий в набухания. Особенно это заметно для мембранных структур, к которым митохондрии кислород инициирует протекание окислительного относится щиток. Понижение активности дегидрогеназ и оксидаз в щитке фосфорилирования, обеспечивающего синтез АТФ. Наличие которого будет приводит к утрате его функциональной активности, что, возможно, сказывается определять интенсивность анаболических (синтетических) процессов.

на его избирательную регуляторную функцию и в целом на всхожесть зерновок Нами изучена динамика активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, пшеницы.

алкогольдегидрогеназы и пероксидазы семян пшеницы сорта Приленская 19 в Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 499 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/044.pdf -27-28Набухание и прорастание семян всегда сопровождается активированием оксидазных процессов (Гумилевская и др., 1997). УФ-облучение семян может а инициировать возрастание ПОЛ, регулируемое в живых организмах компонентами антиоксидантной системы. В инициировании ПОЛ может принимать участие пероксидаза. Действие фермента заключается в том, что субстратами ПО являются органические вещества, окисление которых приводит к образованию в организме свободных радикалов. Контроль за уровнем ПОЛ осуществляется с помощью антиоксидантов, которые также могут окисляться в пероксидазных реакциях. Таким образом, между исследуемыми компонентами должна наблюдаться взаимная зависимость, которую и предстояло выяснить в дальнейших исследованиях.

На рис. 7 показана динамика накопления малонового диальдегида и антиоксидантная активность в зародыше, щитке и эндосперме в процессе набухания семян пшеницы в дистиллированной воде. В течение 24 часов набухания в различных частях семени отмечается плавное возрастание АОА только в эндосперме в 3,3 раза, зародыше - 2,7 раза, а в щитке отмечается понижение антиоксидантной активности на 22-35% (рис. 7,б). Хотя АОА щитка была в начале набухания выше в 12 раз, чем в эндосперме и в 2 раза зародыша.

б Повышенная АОА в эндосперме и зародыше обеспечивается возрастанием содержания антиоксидантов, способных подавлять свободнорадикальные процессы, что проявляется в своеобразной динамике ПОЛ в этих частях семени.

Причем уровень ПОЛ находится в обратной зависимости и возрастает в эндосперме в 2,2 раза, зародыше - в 3,3 раза, с резким увеличением в щитке в 7,2 раза (рис. 7,а). Из приведенных данных видно, что наиболее активно деструктивные процессы протекают в щитке семени пшеницы, что, возможно, имеет важное биологическое значение в пусковом механизме при выходе семян из состояния покоя. Можно предположить, что активация ПОЛ в щитке приводит к нарушению структуры его мембран, вследствие этого создается возможность поступления из эндосперма веществ, повышающих ростовую активность зародыша.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 10 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»