Влияние ионизирующего излучения на биохимические процессы, происходящие в клетках, и при этом роль антиоксидантной системы в защите клеток от повреждающего воздействия излучения, несомненно, вызывает определенный интерес. Исходя из таких соображений, в представленной работе мы на основе изменения содержания антиоксидантного пролина попытались исследовать первичные повреждения, происходящие в течение вегетационного периода в организме Solanum melongena L. (баклажан), семена которого перед посевом облучались γ — лучами при разных дозах. А отдаленное последствие излучения изучали в следующем ее поколении.
Предполагаем, что подобные работы позволят понимать сущность ответных защитных реакций растительных организмов в неблагоприятных для них условиях.
Материалы и методы. Семена Solanum melongena L. перед первым посевом подверглись воздействию γ — облучению в дозах 1, 5, 10, 50, 100, 200, 300 и 400 Гр с применением Со60. Мощность дозы во всех случаях составляла 0,048 Гр/сек. Облученные семена вместе с их контрольными образцами вырашивались на опытном участке Института растениеводства. В фазе цветения в экстрактах свежесобранных листьев было определено содержание пролина. В конце вегетационного периода плоды растений собраны и сохранены в специальных условиях для последующего посева (эти семена не облучались). Содержание пролина было определено также для растения второго поколения.
Содержание пролина определяли с применением классического метода Батес и др. [2]. При этом применяли центрифуга типа HIMAC –CT 15 RE (United Kingdom) и спектрометр типа Ultrospec 3300 Pro (Amersham, USA).
Результаты и их обсуждение. Как известно, живая клетка обладает уникальной антиоксидантной системой, которая состоит из антиоксидантных ферментов и низкомолекулярных антиоксдантов. К антиоксидантным ферментам относятся супероксиддисмутаза, каталаза, разные пероксидазы и т.д. А низкомолекулярные антиоксиданты являются пролин, каротиноиды, фенольные соединения, аскорбиновая кислота и т.д.
Анализ литературных данных показывают, что реакция разных растений к воздействию стрессоров неоднозначна. Во многих случаях в этот процесс вместе с антиоксидантными ферментами вовлекаются и низкомолекулярные антиоксиданты, одним из которых является пролин [1]. Существуют данные, согласно которых содержание пролина, обладающего способностью нейтрализовать действие АФК, в стрессовых условиях существенно увеличивается. Кроме того, показано, что высокое содержание пролина может ингибировать активность антиоксидантных ферментов [4]. При этом существует определенная корреляция между активностью ферментов и содержанием пролина. Установлено, что растение, имеющее способность накопливать пролин, обычно имеет низкую активность СОД [3].
Отметим, что, несмотря на многочисленность исследований, роль пролина в разных стрессовых условиях еще не выяснена. Поэтому изучение защитной роли пролина в неблагоприятных для растений условиях имеет, как научную, так и практическую значимость.
Учитывая этого, мы исследовали участие пролина в защите клеток облученных семян от воздействия радиации при разных дозах. Кроме того, на основе изменения содержания пролина изучали его антиоксидантную роль в следующем поколении растения.
Полученные нами данные по содержанию пролина при разных дозах радиоактивного излучения, как для первого, так и для второго поколения представлены на рисунке.
а в
Рис. Динамика доза-зависимого изменения содержания пролина (а –для первого поколения, в — для второго поколения).
Как видно из представленных данных, реакция семян растения первого поколения к воздействию радиации при низких дозах (от 1 до 10 Гр) характеризуется постепенным увеличением содержание пролина (рис.а). По всей вероятности, это связано с тем, что с увеличением дозы в этой области увеличивается число продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), что, несомненно, приведет к активации антиоксидантной системы защиты. В результате увеличится содержание низкомолекулярных антиоксидантов (в том числе, и пролина).
Из графиков видно, что в больших дозах, наоборот, с увеличением дозы содержание пролина уменьшается. Радиоактивное излучение, видимо, в больших дозах ингибирует пути метаболизма синтеза пролина. Не исключено, что при этом могут активироваться и антиоксидантные ферменты и, как следствие этого, потребность пролина уменьшится.
Характер изменения содержания пролина для второго поколения растения отличается от того для первого поколения. Другими словами, в семенах второго поколения облучение в малых дозах либо не приводит к изменению содержания пролина, либо изменение находится в пределах ощибки измерений (рис. в).
Можно предположить, в облученных семенах под действием радиоактивного излучения при малых дозах формируются определенные защитные механизмы, которые сохраняются во втором поколении растения. Сформирововщиеся защитные механизмы, скорее всего, обсловлены усилением синтеза пролина, как одного из важного низкомолекулярного антиоксиданта. Поэтому высокий уровень пролина при низких дозах сохраняется и во втором поколении растения.
Интересно, что ингибирование путей метоболизма пролина в больших дозах имеет место и для растения второго поколения.
Предполагаем, что в больших дозах защитную роль берут на себя высокомолекулярные антиоксидантные ферменты. А низкомолекулярные антиоксиданты, такие как пролин, в данном случае не играют значительной роли.
Литература
- Радюкина Н.Л., Шашукова А.В., Макарова С.С., Кузнецов Вл. В. Экзогенный пролин модифицирует дифференциальную экспрессию генов супероксиддисмутазы в растениях шалфея. Физиология растений. 2011, т.58.№ 1 с. 49-57.
- Bates L. S., Waldren R.P., Teare I.D. Rapid determination of free proline for water – stress studies. Plant and Soil. 1073. V.39. Issue 1. P. 205-207.
- Kuznetsov Vl. V., Stetsenko L. A., Shevyakova N. I. Exogenous Cadaverine Induces Oxidative Burst and Reduces Cadaverine Conjugate Content in the Common Ice Plant// Physiol. 2009. V. 166. P. 40-51.
- Lutts S., Guerrier G. Peroxidase Activities of two Rice Cultivars Differing in Salinity Tolerance as Affected by Proline and NaCl// Biol. Plant.1995. V. 37. P. 577-586; Ozturk L., Demir Y. In vivo and in vitro prorective role of proline // Plant Growth Requl, 2002, v. 38, p. 259 – 264.[schema type=»book» name=»ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКУ ДОЗА-ЗАВИСИМОГО ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ПРОЛИНА В ДВУХ ПОКОЛЕНИЯХ SOLANUM MELONGENA L., СЕМЕНА КОТОРОГО ПЕРЕД ПЕРВЫМ ПОСЕВОМ ПОДВЕРГЛИСЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ γ – ЛУЧЕЙ» description=»В работе исследована динамика доза – зависимого изменения содержания антиоксидантного пролина в двух поколениях Solanum melongena L., семена которого перед первым посевом подверглись к облучению γ — лучей при разных дозах. Показано, что характер изменения содержания пролина для второго поколения растения отличается от того для первого поколения. Так как если реакция семян растения первого поколения к воздействию радиации при низких дозах (от 1 до 10 Гр) характеризуется постепенным увеличением содержание пролина, то в семенах второго поколения облучение в малых дозах либо не приводит к изменению содержания пролина, либо изменение находится в пределах ощибки измерений. Предпологается, что в облученных семенах под действием радиоактивного излучения при малых дозах формируются определенные защитные механизмы, которые сохраняются и во втором поколении растения. » author=»Караева Камала Гюльоглановна, Агаева Асматханум Вагифовна, Джафаров Элимхан Сулейманович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-13″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.12.16_33(2)» ebook=»yes» ]