Tag Archives: теплостійкість
Реакція антиоксидантної системи проростків пшениці різних генотипів на дію екзогенних прооксидантів: зв’язок зі стійкістю до абіотичних стресорів
Т. О. Ястреб1,2, О. І. Кокорев2, Б. Є. Макаова3, Н. І. Рябчун2,
Т. В. Сахно3, О. П. Дмитрієв4, Ю. Є. Колупаєв2,3*
1Науково-дослідний інститут рослинництва, Прага, Чеська Республіка;
2Інститут рослинництва ім. В. Я. Юр’єва НААН України, Харків, Україна;
3Полтавський державний аграрний університет, Полтава, Україна;
4Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Київ, Україна;
*e-mail: plant_biology@ukr.net
Отримано: 08 вересня 2023; Виправлено: 03 листопада 2023;
Затверджено: 01 грудня 2023; Доступно онлайн: 18 грудня 2023
Оксидативний стрес є важливим компонентом у розвитку пошкодженнь рослин, спричиненого спекою та посухою. Однак інформація про взаємозв’язок між стійкістю культурних рослин з різними генотипами до чинників навколишнього середовища та їхньою здатністю підтримувати про/антиоксидантний баланс залишається суперечливою. Метою цього дослідження було порівняти ростові реакції та адаптаційні можливості антиоксидантної системи у різних сортів пшениці до дії пероксиду водню та сульфату заліза(ІІ). Для дослідження використовували етіольовані проростки пшениці м’якої озимої (Triticum aestivum L.) сортів Антонівка і Тобак (жаро- та посухостійкі), а також Августина і Досконала (нестійкі до спеки та посухи). Триденні етіольовані проростки піддавали дії агентів окислювального стресу 50 мМ H2O2 або 5 мМ FeSO4 протягом однієї доби. Встановлено, що проростки сортів Антонівка і Тобак, оброблені H2O2 або FeSO4, здатні підтримувати відносно інтенсивний ріст, накопичують значно меншу кількість ендогенного пероксиду водню та продукту пероксидного окислення ліпідів малонового діальдегіду, значно підвищують вміст антоціанів та мають вищу активність антиоксидантних ензимів (супероксиддисмутази і каталази) порівняно з нестійкими сортами. Реакція нестійких сортів на дію стресових агентів полягала лише у збільшенні вмісту проліну з одночасним зниженням активності СОД та вмісту антоціанів. Виявлені сортові маркери адаптивної стратегії антиоксидантної системи можуть бути використані для розробки нових підходів до скринінгу сортів пшениці з перехресною стійкістю до основних абіотичних стресорів.
Гідроген пероксид як сигнальний посередник за індукування теплостійкості проростків пшениці путресцином
Ю. Є. Колупаєв1,2, О. І. Кокорев1, Т. О. Ястреб1, О. І. Горєлова1
1Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва, Україна;
e-mail: plant_biology@ukr.net;
2Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Україна
Отримано: 27 травня 2019; Затверджено: 18 жовтня 2019
Поліаміни належать до мультифункціональних стресових метаболітів рослин. Однак відомості про вплив екзогенних поліамінів на стійкість рослин до високих температур суперечливі, при цьому залишається неясним, які сигнальні посередники задіяні в реалізації їх фізіологічних ефектів. Досліджували можливу участь гідроген пероксиду як посередника за дії екзогенного діаміну путресцину на стійкість етіольованих проростків пшениці (Triticum aestivum L.) до гіпертермії (10-хвилинного прогрівання при 46 °С) і функціонування антиоксидантної системи. Встановлено, що обробка проростків путресцином в концентраціях 0,25–2,5 мМ спричиняла істотне підвищення їх теплостійкості. У відповідь на дію путресцину в клітинах коренів відбувалося транзиторне збільшення вмісту H2O2. Такий ефект усувався обробкою проростків інгібітором діаміноксидази аміногуанідином та інгібітором NADPH-оксидази імідазолом. Ці інгібітори, а також скавенджер гідроген пероксиду диметилтіосечовина (ДМТС), нівелювали спричинювані путресцином ефекти підвищення теплостійкості проростків та збільшення активності супероксиддисмутази і каталази. Під впливом ДМТС та імідазолу, але не аміногуанідину, усувався ефект підвищення активності гваяколпероксидази в коренях проростків, оброблених путресцином. Зроблено висновок про роль гідроген пероксиду та можливу участь діаміноксидази і NADPH-оксидази в його утворенні за реалізації стрес-протекторної дії путресцину на проростки пшениці.
Індукування теплостійкості рослинних клітин донором гідроген сульфіду опосередковано генерацією H(2)O(2) з участю NADPH-оксидази і супероксиддисмутази
Ю. Є. Колупаєв1,2, К. М. Фірсова1, Т. О. Ястреб1
1Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, Україна;
e-mail: plant_biology@ukr.net;
2Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Україна
Досліджували участь ензиматичних систем, що забезпечують генерацію і перетворення активних форм кисню (АФК), в реалізації стрес-протекторного ефекту гідроген сульфіду (H2S) на клітини колеоптилів пшениці. Показано, що обробка ізольованих колеоптилів 100 мкМ розчином донора гідроген сульфіду – гідросульфіду натрію (NaHS) – спричиняла в них транзиторне посилення генерації супероксидного аніон-радикала (O2•–), підвищення вмісту пероксиду водню та активності супероксиддисмутази (СОД). Посилення генерації АФК усувалося інгібітором NADPH-оксидази – імідазолом, але не інгібітором пероксидази – азидом натрію. Обробка колеоптилів інгібітором СОД – діетилдитіокарбаматом натрію (ДДК) – посилювала генерацію O2•– і нівелювала ефект підвищення вмісту H2O2, індукований дією NaHS. Через добу після обробки донором H2S генерація АФК знижувалася до рівня контролю, при цьому помітно збільшувалася активність антиоксидантних ензимів і підвищувалася стійкість колеоптилів до ушкоджуючого нагрівання. Ці ефекти донора гідроген сульфіду усувалися обробкою колеоптилів інгібіторами NADPH-оксидази (імідазолом) і СОД (ДДК). Дійшли висновку, що у формуванні сигналу, який індукує протекторні системи і зумовлює підвищення теплостійкості рослинних клітин, задіяні NADPH-оксидаза, що генерує O2•–, і СОД, яка перетворює його на H2O2, що виконує сигнальні функції.
Активні форми кисню та іони Са як можливі посередники за індукування теплостійкості рослинних клітин жасмоновою кислотою
Ю. В. Карпець, Ю. Є. Колупаєв, Т. О. Ястреб, О. І. Обозний,
М. В. Швиденко, Г. А. Лугова, А. О. Вайнер
Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, Україна;
e-mail: plant_biology@mail.ru
Досліджували участь активних форм кисню та іонів кальцію в реалізації впливу екзогенної жасмонової кислоти (ЖАК) на теплостійкість колеоптилів пшениці. Дія ЖАК (1 мкМ) на колеоптилі спричинює транзиторне посилення генерації супероксидного аніон-радикала (O2•–) і пероксиду водню з максимумом через 15–30 хв від початку обробки. Протягом першої години від початку дії ЖАК на колеоптилі відзначається підвищенням активності супероксиддисмутази (СОД). Надалі (через 5–24 год після початку обробки) відбувається зниження генерації АФК колеоптилями дослідного варіанта, а активність СОД наближається до значень контролю. Індуковане ЖАК посилення генерації супероксидного радикала пригнічується антиоксидантом іонолом і частково нівелюється інгібітором NADPH-оксидази імідазолом, хелатором позаклітинного кальцію ЕГТА і блокатором кальцієвих каналів хлоридом лантану. Передобробка колеоптилів іонолом, імідазолом, ЕГТА і LaCl3 також частково знімає, спричинюваний екзогенною ЖАК ефект підвищення їхньої стійкості до ушкоджуючого прогріву. Висловлено припущення, що в реалізації фізіологічних ефектів ЖАК задіяні АФК, котрі генеруються з участю NADPH-оксидази, активність якої залежить від надходження іонів кальцію з позаклітинного простору в цитозоль.
Сигнальні посередники при індукуванні теплостійкості проростків пшениці короткочасним прогрівом
Ю. В. Карпець, Ю. Є. Колупаєв, Т. О. Ястреб
Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, Україна;
e-mail: plant_biology@mail.ru
Досліджували ефекти функціональної взаємодії іонів кальцію, активних форм кисню (АФК) та оксиду азоту (NO) в клітинах коренів проростків пшениці (Triticum aestivum L.) за індукування розвитку їх теплостійкості короткочасною дією гіпертермії (прогрів за температури 42 °С протягом 1 хв). Транзиторне збільшення вмісту NO і H2O2, спричинене прогрівом, пригнічувалося обробкою проростків антагоністами кальцію ЕГТА (хелатор позаклітинного кальцію), хлоридом лантану (блокатор кальцієвих каналів різних типів) і неоміцином (інгібітор фосфатидилінозитолзалежної фосфоліпази С). Спричинене загартовуванням збільшення вмісту пероксиду водню частково знімалося дією інгібіторів нітратредуктази (вольфрамату натрію) і NO-синтази (NG-nitro-L-arginine methyl ester – L-NAME), а підвищення вмісту оксиду азоту пригнічувалося обробкою рослин антиоксидантом іонолом і скавенджером пероксиду водню диметилтіосечовиною. Ці сполуки і антагоністи кальцію також частково знімали ефект підвищення теплостійкості проростків, спричинений загартовуючим прогрівом. Зроблено висновок про роль кальцію в активації ензиматичних систем, що генерують активні форми кисню і оксид азоту, та у функціональній взаємодії цих сигнальних посередників за індукування теплостійкості проростків загартовуючим прогрівом.