Известно, что антропогенная деятельность человека приводит к усугублению экологической обстановки в окружающей среде. В итоге, фитоценозы оказываются под влиянием абиотических стрессоров. Результаты проведенных многочисленных исследований показывают, что абиотические факторы становятся причиной нарушения ионного баланса земель и вызывают утончение озонового слоя [6]. Происходящие экологические изменения такого рода приводят к тому, что растения подвергаются воздействию более интенсивной солнечной радиации и более высокой концентрации солей. Высокие дозы солнечной радиации, а также интенсивное засоление являются причиной нарушений клеточного метаболизма растений. В итоге, уменьшается как биологическое разнообразие дикорастущих растений, так и продуктивность культурных растений.
Из результатов исследований, проведенных до настоящего времени становится очевидным, что общая стрессовая реакция растений на повреждающее действие абиотических факторов является формирование активных форм кислорода и возникновение окислительного стресса [1, 2, 4]. Было установлено, что окислительный стресс, прежде всего, влияет на биологическую структуру хлоропластов и митохондрий, в результате которого нарушается их биологические функции [3].
В представленной нами работе впервые в условиях разных концентраций NaCl были изучены рост и развитие кукурузы, семена которой перед посевом подверглись γ — облучению в разных дозах. При этом влияние радиации и соли были изучены как в отдельности, так и в сочетании. Как известно, в ответ такого рода воздействиям происходит окислительная деградация липидов клеточных мембран, принимающих на себя прямое воздействие свободных радикалов. В результате такого воздействия образуется продукт повреждения — малондиальдегид (МДА) [6, 7]. Согласно содержанию MДA можно судить о степени повреждения липидов.
Целью наших исследований было изучение влияния NaCl в разных
концентрациях на динамику изменения количества МДА в листьях кукурузы, семена которой были подвержены воздействию различных доз радиации.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
Объект исследования − Zea Mays L.ssp. mays (кукуруза).
Оборудования – Источник γ- излучения — 60Со, центрифуга —HIMAC —CT 15 RE (United Kingdom), спектрофотометр — JENWAY — 67 Series (United Kingdom).
Семена кукурузы, которая являлась предметом исследований, были подвержены предпосевному облучению в дозах 1, 5, 10, 50, 100, 200, 300 Гр (во всех случаях мощность дозы облучения была 0,048 Гр/с) на установке «RUXUND», с использованием источником излучения 60Co. Эти семена были посажены в лабораторных фитотронных условиях в контрольный раствор и в растворы NaCl с концентрациями 1мM, 5мM, 10мM, 50мM, 100мM, 200мM, 300мM.
Определение содержания малонового диальдегида. В основе используемого нами метода [5] лежит реакция между малоновым диальдегидом (МДА) и тиобарбитуровой кислотой, в результате которой при высокой температуре в кислой среде образуется окрашенный триметиновый комплекс. Максимум поглощения этого комплекса приходится на 532 нм.
Для определения содержания МДА свежесобранные листья растений гомогенизировали с 5% -ной трихлоруксусной кислотой, а затем в течение 10 мин при 27°С центрифугировали (12000 g). Далее равные объемы супернатанта и 0,5% — ный тиобарбитуровой кислоты добавляли в 20% -ной трихлоруксусной кислоты и инкубировали при 96°С в течение 30 мин и быстро охлаждали на ледяной бане. После центрифугировании при 12000 g в течение 10 мин определяли оптическую плотность надосадочной жидкости при 532 и 600 нм. Концентрацию МДА рассчитывали по формуле
(где D1 и D2 — оптические плотности при 532 и 600 нм, соответственно; ε – коэффициент поглощения (ε = 155 мМ-1 см-1); V1 – общий, V2 – окончательный объем кювет в см-3; I — длина этого кювета в см).
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Динамику изменения содержания МДА мы исследовали в трех разных условиях.
- Первоначально, мы проводили исследования по определению количества МДА, являющегося результатом перекисного окисления липидов клеток кукурузы, семена которой подверглись облучению перед посевом.
Полученные нами результаты по определению МДА представлены на рисунке 1.
Из полученных результатов становится видно, что дозы облучения до 5 Гр не приводят к изменению в содержании МДА. Однако последующее увеличение дозы облучения от 5 до 300 Гр приводит к постепенному увеличению содержания МДА.
Рис. 1. Динамика изменения содержания МДА в условиях радиационного
стресса.
Можно предположить, что в малых дозах (от 1 до 5 Гр) не возникает окисление липидов мембран и, следовательно, не происходит интенсивное образование МДА. А в больших дозах облучения липиды мембран становятся мишенью для активных форм кислорода и свободных радикалов, созданных ионизирующим облучением, а это, в свою очередь, приводит к образованию малондиальдегида.
- Следующим этапом наших исследований стало определение содержания МДА в кукурузе, выращенной в растворе NaCl при разных ее концентрациях.
Полученные результаты отражены на рисунке 2.
Рис. 2. Динамика изменения содержания МДА в условиях солевого
стресса.
Как видно из результатов, в интервале от 1 до 50 мМ с увеличением концентрации соли увеличивается содержание МДА. При этом дальнейшее увеличение концентрации NaCl не приводит к увеличению содержания МДА.
- Третьим этапом наших исследований было определение содержания МДА в листьях кукурузы, произрастающей в условиях разных концентраций NaCl, семена которой подверглись предпосевному γ — облучению. Проводя исследование такого рода, мы попытались получить информацию о содержании МДА в листьях кукурузы, произрастающей в условиях двойного стресса.
Полученные результаты относительно содержания МДА в условиях двойного стресса представлены на рисунке 3.
Как видно из этого рисунка, в условиях радиационного стресса с увеличением концентрации соли до 100 мM не происходит существенных изменений в содержании МДА. Однако дальнейшее увеличение концентрации соли приводит к заметному увеличению его содержания.
Рис. 3. Динамика изменения содержания МДА в условиях солевого и
радиационного стресса.
Из всех полученных нами результатов можно сделать следующие выводы:
− радиационный стресс до 50 Гр не вызывает значительных изменений в содержании MDA. Увеличение количества МДА происходит только при дозах выше 50 Гр;
− солевой стресс проявляется при концентрациях выше 1 мМ и с увеличением концентрации соли интенсивность солевого стресса увеличивается (значительно увеличивается содержание МДА);
− в случаях двойного стресса значительное увеличение количества МДА происходит только при больших концентрациях (больше чем 100 мМ) NaCl.
Список литературы:
- Духовский П., Юкнис Р., Бразайтите А., Жукаускайте И. Реакция растений на комплексное воздействие природных и антропогенных стрессоров // Физиология растений, 2003, т. 50, № 2, с. 165- 173.
- Blokhina O., Virolainen E., Fagerstedt K. Antioxsidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress // Ann. Bot., 2003, v. 91, pp. 179-194.
- Chaves, M.M., Maroco J.P., Pereira J. Understanding plant responses to drought-from genes to the whole plant // Functional Plant Biol., 2003, v.30, pp. 239-264.
- Gill S.S., Tuteja N. Reaktive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants // Plant Physiol. Biochem., 2010, v.48, pp. 909-930.
- Ohkawa H, Ohishi N, Yagi K.Ohkawa. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction // Anal Biochem.1979, 95(2), р. 351-358.
- Miller R., Suzuki N., Cifici-Yilmaz S., Mittler R. Reaktive oxygen species homeostasis and signaling during drought and salinity stresses // Plant Cell Environ., 2010, v.33, pp. 453-467.
- Montiller J.L., Cacas J.L. The upstream oxylipin profile of Arabidopsis thaliana: A tool to scan for oxidative stresses. Plant J. 2004. 40. p.439-450.[schema type=»book» name=»ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МАЛОНДИАЛЬДЕГИДA В ЛИСТЬЯХ КУКУРУЗЫ (ZEA MAYS L.) В УСЛОВИЯХ ОТДЕЛЬНОГО И СОВМЕСТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ РАДИАЦИОННОГО И СОЛЕВОГО СТРЕССА» description=»Представленная работа посвящена исследованию как отдельного, так и совместного влияния радиоактивного излучения и солевого стресса на содержание МДА, продукта перекисного окисления липидов мембран в листьях кукурузы. Было установлено, что радиоактивное излучение при высоких дозах, а солевой стресс при низких концентрациях вызывает значительные изменения в содержании MDA. А в случае двойного стресса содержание МДА увеличивается только при больших концентрациях соли.» author=»Аббасзаде Горхмаз Зигем оглы, Велиджанова Мехрибан Зебулла кызы, Джафаров Элимхан Сулейман оглы» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-13″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.12.16_33(2)» ebook=»yes» ]