Tag Archives: сольовий стрес
Дія метилжасмонату і сольового стресу на антиоксидантну систему рослин арабідопсису, дефектних за генами жасмонатного сигналінгу
Т. О. Ястреб1, Ю. Є. Колупаєв1,2, М. В. Швиденко1, О. П. Дмитрієв3
1Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, Україна;
e-mail: plant_biology@ukr.net;
2Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, Україна;
3Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Київ;
e-mail: dmitriev.ap@gmail.com
Роль жасмонатного сигналінгу в регуляції стреспротекторних систем арабідопсису за сольового стресу залишається недостатньо вивченою. Для її з’ясування доцільні порівняльні дослідження з мутантами за різними протеїновими компонентами жасмонатного сигналінгу. У зв’язку з цим досліджували вплив метилжасмонату (МЖ, 50 мкМ) і сольового стресу (150 мМ NaCl) на функціонування антиоксидантної та осмопротекторної систем рослин арабідопсису дикого типу (Col-0) і дефектних за жасмонатним сигналінгом: coi1 (мутант за геном, що кодує протеїн COI1, який бере участь у видаленні протеїнів-репресорів транскрипційних факторів жасмонатного сигналінгу) і jin1 (мутант, дефектний за геном, що кодує транскрипційний фактор JIN1/MYC2 – один із ключових у жасмонатному сигналінгу). Сольовий стрес інгібував ріст рослин всіх трьох генотипів. Обробка МЖ перед сольовим стресом позитивно впливала тільки на ріст рослин дикого типу. Також у рослин Col-0, оброблених МЖ, на відміну від мутантів coi1 і jin1, в умовах сольового стресу зберігалися близькі до контролю величини вмісту води, сумарного вмісту хлорофілів і підвищувався вміст каротиноїдів. Рослини генотипу coi1 у звичайних умовах відрізнялися від рослин дикого типу і мутантів jin1 зниженою активністю гваяколпероксидази і каталази і підвищеним вмістом проліну. Обробка МЖ не впливала на активність антиоксидантних ензимів і вміст проліну в обох мутантів, дефектних за жасмонатним сигналінгом. За сольового стресу показники активності супероксиддисмутази, каталази і гваяколпероксидази, а також вмісту проліну і антоціанів у рослин дикого типу, оброблених МЖ, були помітно вищими, ніж у контрольних. Обговорюється роль жасмонатзалежних протекторних систем у забезпеченні стійкості рослин арабідопсису до сольового стресу.
Вплив високих концентрацій хлориду натрію на вміст пігментів та вільнорадикальні процеси у листках проростків кукурудзи
Ю. В. Василик, В. І. Лущак
Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна;
e-mail: lushchak@pu.if.ua
Досліджено вплив хлориду натрію на загальні морфометричні показники проростків та біохімічні показники у листках проростків кукурудзи. За дії 100 та 200 мМ NaCl сповільнюється ріст стебла та кореня. Інкубація рослин зі 100 і 200 мМ NaCl протягом 24 год збільшує вміст хлорофілів, каротиноїдів та антоціанів, а також тіобарбітурат-активних продуктів. Зниження вмісту карбонільних груп протеїнів спостерігається після експозиції протягом 24 год при концентрації 200 мМ NaCl. Підвищення вмісту загальних та високомолекулярних тіолових груп спостерігається за експозиції 24, 48 та 72 год при концентрації солі 200 мМ. Рівень низькомолекулярних тіолових груп на 20–25% вищий після 48 год при всіх використаних концентраціях NaCl. Активність гваяколпероксидази вище лише у разі 24 год експозиції при концентрації солі 100 і 200 мМ, а каталази – при концентрації 50 мМ NaCl за 48 год експозиції. Після 72 год інкубації активність каталази на 27 і 41% вище у проростків, експонованих із 50 і 200 мМ NaCl відповідно. Таким чином, експозиція рослин до 50–200 мМ солі спричинює оксидативний стрес, який, у свою чергу, призводить до підвищення антиоксидантного потенціалу і потужності систем забезпечення енергією, що дозволяє рослинам надалі адаптуватися до несприятливих умов.
Вплив препаратів Метіур та Івін на активність Са(2+)-АТРаз у плазматичних і вакуолярних мембранах клітин коренів проростків кукурудзи в умовах сольового стресу
М. В. Рудницька, Т. О. Палладіна
Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного НАН України, Київ;
e-mail: tatiana_palladina@ukr.net
Досліджено вплив синтетичних препаратів Метіур та Івін на активність Са2+-АТРаз, що регулюють функціонування Са2+-залежного сигнального шляху SOS, який в умовах засолення забезпечує видалення Na+ із цитоплазми клітин Na+/Н+-антипортерами. Показано, що експозиція проростків кукурудзи в присутності 0,1 М NaCl більшою мірою посилювала гідролітичну, ніж транспортну активність Са2+-АТРаз у плазматичних і вакуолярних мембранах в клітинах коренів. Знайдено, що обробка насіння цими препаратами, особливо Метіуром, спричинювала посилення як гідролітичної, так і транспортної активності Са2+-АТPази, переважно у вакуолярній мембрані. Одержані результати вказують, що солепротекторна дія препаратів, особливо Метіуру, пов’язана з посиленням активності Са2+-АТРаз, які регулюють функціонування Na+/Н+-антипортерів.
Активність ензимів аскорбат-глутатіонового циклу в листках проростків кукурудзи в умовах засолення та обробки адаптогенними препаратами
О. О. Контурська, Т. О. Палладіна
Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного НАН України, Київ;
e-mail: konturska@ukr.net
Досліджували вплив засоленого середовища та адаптогенних препаратів Метіур та Івін на активність ензимів аскорбат-глутатіонового циклу в проростках кукурудзи, експонованих на різних концентраціях NaCl. Знайдено, що розчин NaCl 0,05 М значно посилює активність аскорбатпероксидази (АПО) при 1-добовій експозиції, а при її подовженні до 10 діб не спричинює значних змін. У концентрації 0,1 М NaCl є критичною для даного злаку, що зумовлює інгібування АПО, яке збільшується з терміном експозиції. У той же час, глутатіонредуктаза (ГР) реагує на обидві концентрації NaCl посиленням активності. Замочування насіння у препаратах Метіур та Івін (10–7 М) однаковою мірою посилює активність АПО у присутності 0,1 М NaCl за обох термінів експозиції, проте практично не впливає на активність ГР. Одержані результати засвідчили відміни у відповіді ензимів аскорбат-глутатіонового циклу на сольову експозицію проростків, а також продемонстрували, що вплив адаптогенних препаратів на його функціонування здійснюється через активацію АПО.
Експресія генів Н(+)-насосів плазматичної та вакуолярної мембран клітин коренів кукурудзи за дії іонів натрію і біоактивних препаратів
Н. О. Коваленко, Т. О. Палладіна
Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного НАН України, Київ;
e-mail: tatiana_palladina@ukr.net
Показано, що в коренях проростків кукурудзи експресуються чотири ізоформи H+-ATPази плазматичної мембрани: MHA1, MHA2, MHA3, MHA4, серед яких переважає експресія генів MHA3 і MHA4. Експозиція проростків у присутності 0,1 М NaCl посилювала експресію лише гена ізоформи МНА4, що демонструє її важливу роль у процесах адаптації до умов засолення. У вакуолярній мембрані, потенціал якої створюється двома Н+-насосами, іони натрію посилювали експресію гена лише Н+-АТРази V-типу, не впливаючи на експресію Н+-пірофосфатази. Застосування синтетичних препаратів Метіур та Івін шляхом передобробки насіння не позначалось на експресії генів Н+-насосів. Таким чином, припускаємо, що показана нами раніше здатність цих препаратів посилювати функціонування Н+-насосів у присутності іонів натрію відбувається на посттрансляційному рівні.
Вплив короткотривалого сольового стресу на маркери оксидативного стресу та активність антиоксидантних ензимів у токоферол-дефіцитних рослин Arabidopsis thaliana
Н. М. Семчук, Ю. В. Василик, Ок. В. Лущак, В. І. Лущак
Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна;
e-mail: lushchak@pu.if.ua
Досліджено вміст каротиноїдів, антоціанів, рівень пероксидного окислення ліпідів та активність антиоксидантних ензимів у рослин Arabidopsis thaliana дикого типу і дефектних за біосинтезом токоферолу лініях vte1 та vte4 за дії 200 мМ NaCl протягом 24 годин. Сольовий стрес призводив до зростання інтенсивності пероксидного окислення ліпідів у всіх трьох досліджуваних ліній рослин. За дії сольового стресу концентрація каротиноїдів та активність каталази, аскорбатпероксидази, гваяколпероксидази та глутатіонредуктази зростали у рослин дикого типу та токоферол-дефіцитної лінії vte1, проте, підвищення концентрації антоціанів спостерігалося тільки у рослин мутантної лінії vte1. У рослин мутантної лінії vte4, яка містить γ-токоферол замість α-токоферолу, відповідь на сольовий стрес відбувалася через узгоджену дію супероксиддисмутази та ензимів аскорбат-глутатіонового циклу, а саме аскорбатпероксидази, дегідроаскорбатредуктази, глутатіонредуктази та глутатіон-S-трансферази. Можна дійти висновку, що сольовий стрес супроводжується оксидативним стресом у трьох досліджуваних ліній рослин, разом з тим різні механізми задіяні в адаптації рослин дикого типу та токоферол-дефіцитних ліній.
Вплив нітропрусиду та хлориду натрію на вміст карбонільних груп протеїнів та активність антиоксидантних ензимів у листках проростків кукурудзи Zea mays L.
Ю. В. Василик1, Н. М. Семчук1, Ок. В. Лущак2, В. І. Лущак1
1Кафедра біохімії та біотехнології,
2Ботанічний сад Прикарпатського національного університету
імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна;
e-mail: lushchak@pu.if.ua
Досліджено вплив нітропрусиду (SNP) та хлориду натрію на вміст карбонільних груп протеїнів та активність антиоксидантних ензимів у листках проростків кукурудзи. Обробка проростків 100 мM NaCl підвищувала концентрацію карбонільних груп протеїнів через 24 год. Інкубація проростків з 100 мM NaCl та SNP+NaCl після 48 год знижувала, а після 72 год – підвищувала концентрацію карбонільних груп протеїнів порівняно з контролем. Активність каталази була вищою в листках, інкубованих з SNP+NaCl порівняно з листками проростків, обробленими SNP протягом 24 год. Активність аскорбатпероксидази була вищою після обробки проростків 0,2 мM SNP протягом 24 год. Вірогідне зростання активності гваяколпероксидази спостерігалося в усіх дослідних групах через 72 год. Активність глутатіон-S-трансферази була вищою після 48 год у проростках, оброблених SNP, та після 72 год – у проростках, які інкубували на середовищі з NaCl. За досліджуваних умов активність глутатіонредуктази в листках проростків кукурудзи, практично не змінювалась. Припускається, що SNP може бути використаний для попередження розвитку оксидативного стресу кукурудзи, спричиненого сольовим стресом.
Вплив адаптогенних препаратів на функціонування Na(+)/Н(+)-антипортера плазматичної мембрани в клітинах коренів кукурудзи за умов засоленого середовища
Н. О. Koваленко, Ж. І. Білик, Т. О. Палладіна
Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного НАН України, Київ;
e-mail: tatiana_palladina@ukr.net
Негативний вплив засоленого середовища на рослини передусім зумовлений присутністю Na+ в солях як їхнього головного катіона. На клітинному рівні захист рослин від токсичного Na+ полягає в підтриманні його низького рівня в цитоплазмі шляхом видалення назовні та до вакуолярного простору за допомогою вторинноактивних Na+/H+-антипортерів. Солестійкості рослин вдається досягти, активуючи функціонування цих антипортерів за допомогою методів генної інженерії, а також запропонованого нами застосування біоактивних препаратів.
Досліджено вплив двох дешевих і нетоксичних синтетичних препаратів: Метіуру, який виявляє сильну солепротекторну властивість та Івіну, в якого вона є незначною, на функціонування Na+/H+-антипортера плазматичної мембрани в клітинах коренів проростків кукурудзи, експонованих на 0,1 М NaCl. В умовах безсольового контролю активність Na+/H+-антипортера в клітинах коренів 8-добових проростків виявилась дуже низькою, але дещо зростала з їхнім віком, тоді як слабка експресія гена його протеїну не змінювалась. Застосування препаратів Метіур та Івін в концентрації 10-7 М шляхом передобробки насіння не впливала на активність антипортера проростків вирощених за нормальних умов. Однодобова експозиція на 0,1 М NaCl значно посилювала активність Na+/H+-антипортера та експресію його гена, хоча за 10-добової експозиції обидва ефекти зникали. У разі однодобової сольової експозиції Метіур спричинював подальше посилення активності Na+/H+-антипортера, яке зберігалось за подовження експозиції до 10 днів, не змінюючи експресію його гена. При цьому ефект Івіну на молекулярну активність Na+/H+-антипортера був незначним, а на експресію його гена відсутнім.
Одержані результати свідчають, що механізм солепротекторної дії Метіуру на рослини в умовах сольового стресу, зумовленого присутністю Na+, полягає в його здатності посилювати функціонування Na+/H+-антипортера плазматичної мембрани в клітинах коренів, що відбувається на молекулярному рівні.