Tag Archives: Triticum aestivum
Показники вуглеводного обміну та стану антиоксидантної системи за проростання старого насіння пшениці та тритикале, обробленого донором H(2)S
Т. О. Ястреб1, О. І. Кокорев1, А. І. Дяченко2,
М. В. Шевченко3, М. М. Маренич4, Ю. Є. Колупаєв1,4*
1Інститут рослинництва ім. В. Я. Юр’єва НААН, Харків, Україна;
2Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Київ;
3Державний біотехнологічний університет, Харків, Україна;
4Полтавський державний аграрний університет, Україна
*e-mail: plant_biology@ukr.net
Отримано: 06 серпня 2024; Виправлено: 03 вересня 2024;
Затверджено: 07 жовтня 2024; Доступно онлайн: 28 жовтня 2024
Гідроген сульфід (H2S) є молекулою-газотрансмітером, яка бере участь у реалізації багатьох функцій рослинного організму, включно з проростанням насіння. Показано, що старіння насіння супроводжується окислювальним стресом і зниженням схожості. Вплив екзогенного H2S на проростання старого насіння злаків не досліджувався. Мета роботи полягала у дослідженні впливу праймування NaHS як донора H2S на насіння пшениці та тритикале, які попередньо зазнали природного старіння. Насіння озимої пшениці (Triticum aestivum) та озимого ×Triticosecale зберігалося в приміщенні протягом 4 років за змінних температури та вологості. Постаріле насіння обробляли 0,2-5 мМ розчином NaHS протягом 3 годин і пророщували в чашках Петрі протягом 3 днів. Як контроль використовували обробку водою (гідропраймінг). Визначали активність амілази в зерні, біомасу пагонів і коренів, вміст загальних цукрів, Н2О2, продуктів пероксидного окислення ліпідів та антоціанів, а також активність антиоксидантних ензимів у проростках. Показано, що після обробки донором H2S активність каталази і гваяколпероксидази, а також вміст антоціанів зростали лише в проростках тритикале. Водночас обробка насіння обох видів злаків супроводжувалася посиленням росту пагонів і коренів, підвищенням активності амілази та супероксиддисмутази, зниженням вмісту Н2О2 і МДА, а також підвищеним накопиченням цукрів у пагонах. Зроблено висновок, що підвищення схожості старого насіння злаків під впливом донора H2S зумовлене посиленням мобілізації резервних вуглеводів та модуляцією активності антиоксидантної системи. Таку обробку можна розглядати як ефективний інструмент для покращення росту проростків.
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.
Гамма-аміномасляна кислота модулює антиоксидантну та осмопротекторну системи у проростків сортів Triticum aestivum з різною посухостійкістю
Ю. Є. Колупаєв1,2,3*, І. В. Шахов1,3, О. І. Кокорев1,
Л. Криворучко2, Т. О. Ястреб1,4
1Інститут рослинництва ім. В. Я. Юр’єва НААН України, Харків;
*e-mail: plant_biology@ukr.net;
2Полтавський державний аграрний університет, Україна;
3Державний біотехнологічний університет, Харків, Україна;
4Науково-дослідний інститут рослинництва, Прага, Чеська Республіка
Отримано: 28 серпня 2023; Виправлено: 30 вересня 2023;
Затверджено: 27 жовтня 2023; Доступно онлайн: 06 листопада 2023
Останніми роками у світі інтенсивно досліджують стрес-протекторну дію рослинних нейротрансмітерів, одним з яких є гамма-аміномасляна кислота (GABA). Проте ще недостатньо вивчений вплив GABA на стрес-протекторні системи у сортів м’якої пшениці з різними стратегіями адаптації до посухи. Метою роботи було оцінити вплив GABA на стан антиоксидантної та осмопротекторної систем етіольованих проростків двох сортів пшениці, які суттєво відрізняються за посухостійкістю, а саме Досконала (непосухостійкий) і Тобак (посухостійкий) за умов посухи. індукованої PEG 6000. Дводобові проростки переносили в 15% розчин PEG 6000 та інкубували протягом двох днів за відсутності або присутності GABA. Обробка 0,1 і 0,5 мМ GABA суттєво зменшила інгібуючу дію PEG 6000 на ріст коренів і пагонів обох сортів, але більшою мірою впливала на нестійкий сорт Досконала. Показано, що обробка GABA зменшувала спричинене посухою накопичення H2O2 та MDA, стабілізувала активність SOD та GPX, рівень цукрів, антоціанів та флавоноїдів у проростках обох сортів. Водночас обробка GABA посилювала стрес-індуковане збільшення вмісту проліну у сорту Досконала, але зменшувала його у сорту Тобак, повністю запобігла стрес-індукованому зниженню рівня антоціанів і флавоноїдів у сорту Тобак і лише частково у сорту Досконала. Таким чином, виявлено стабілізацію функціонування стрес-протекторних систем у проростків пшениці та сортозалежні відмінності у відповіді на GABA.
Показники антиоксидантної та осмопротекторної систем проростків сортів озимої пшениці з різною морозостійкістю
Т. О. Ястреб1, Ю. Є. Колупаєв1,2*, О. І. Кокорев1, Б. Є. Макаова2,
Н. І. Рябчун2, О. А. Змієвська2, Г. Д. Поспєлова2
1Інститут рослинництва ім. В. Я. Юр’єва НААН України, Харків;
2Полтавський державний аграрний університет, Полтава, Україна;
*e-mail: plant_biology@ukr.net
Отримано: 02 січня 2022; Виправлено: 27 січня 2023;
Затверджено: 13 квітня 2023; Доступно онлайн: 27 квітня 2023
Функціонування стрес-протекторних систем пшениці за дії холоду на ранніх етапах розвитку рослин залишається малодослідженим. Метою роботи було порівняльне дослідження антиоксидантної активності та вмісту цукрів і проліну як індикаторів осмопротекторної активності за холодової адаптації проростків семи сортів пшениці м’якої озимої (Triticum aestivum L.), які суттєво відрізняються за морозостійкістю. 3-денні етіольовані проростки загартовували при 2°C протягом 6 днів, а потім проморожували протягом 5 годин при -6 або -9°C. Через дві доби після проморожування оцінювали виживаність проростків за їх здатністю до росту. Виявлено зниження вмісту супероксидного аніон-радикала, підвищення активності антиоксидантних ензимів каталази та гваяколпероксидази та накопичення цукрів у пагонах високоморозостійких сортів під час загартування. Абсолютні значення активності каталази та гваяколпероксидази позитивно корелювали з морозостійкістю проростків. Зафіксовано негативний кореляційний зв’язок між морозостійкістю сортів і накопиченням проліну в проростках під час загартування. Зроблено висновок про можливість використання досліджених біохімічних показників для скринінгу морозостійкості сортів озимої пшениці у фазі проростків.
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.
Активність фенілаланінамонійліази і вміст флавоноїдних сполук у проростках пшениці за дії гіпотермії та донора гідроген сульфіду
Ю. Є. Колупаєв1,2, О. І. Горєлова1, Т. О. Ястреб1, Ю. В. Попов3, Н. І. Рябчун3
1Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, Україна;
e-mail: plant_biology@ukr.net;
2Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, Україна;
3Інститут рослинництва ім. В. Я. Юр’єва НААН України, Харків
Нині гідроген сульфід (H2S) розглядається як один із сигнальних посередників у рослинних клітинах. Однак його роль у формуванні стійкості рослин до низьких температур і особливо в регуляції вторинного метаболізму за стресових умов залишається маловивченою. Досліджували вплив донора H2S – гідросульфіду натрію (NaHS) – на активність фенілаланінамонійліази (ФАЛ) і вміст флавоноїдів у проростках пшениці за звичайної температури (21 °C) і умов холодового загартовування (7 діб при 3 °C). Через 2 доби дії загартовувальної температури відзначалося транзиторне підвищення активності ФАЛ. Також активність ензиму збільшувалася під впливом обробки проростків 0,1 або 0,5 мМ NaHS у звичайних температурних умовах і особливо на фоні холодового загартовування. Самі по собі холодове загартовування і дія донора H2S спричинювали підвищення загального вмісту флавоноїдів і кількості антоціанів. Поєднання гіпотермії і обробки проростків NaHS цей ефект посилювало і збільшувало загальний вміст флавоноїдів в 3,8, а антоціанів – в 1,8 раза порівняно з контролем. Обробка донором H2S зменшувала вміст продукту пероксидного окислення ліпідів малонового діальдегіду в проростках після дії загартовувальної температури і особливо після їх проморожування при –5 °С. Також під впливом обробки NaHS підвищувалася виживаність загартованих і незагартованих проростків після кріостресу. Дійшли висновку, що одним із механізмів позитивного впливу донора H2S на стійкість проростків пшениці до гіпотермії є залежне від активності ФАЛ накопичення флавоноїдних сполук, яким притаманна висока антиоксидантна активність, і зменшення наслідків вторинного окислювального стресу.