Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе

Исследовали раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида (24-ЭБЛ) и пролина на солеустойчивость двухнедельных проростков проса (Panicum miliaceum L.) и функционирование их антиоксидантной системы....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2014
Hauptverfasser:	Вайнер, А.А., Колупаев, Ю.Е., Хрипач, В.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України 2014
Schriftenreihe:	Физиология растений и генетика
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159455
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе / А.А. Вайнер, Ю.Е. Колупаев, В.А. Хрипач // Физиология растений и генетика. — 2014. — Т. 46, № 5. — С. 428-436. — Бібліогр.: 27 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-159455
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1594552025-02-23T20:09:38Z Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе Роздільний і сумісний вплив 24-епібрасиноліду та проліну на антиоксидантну систему рослин проса за сольового стресу Separate and combined influence of 24-epibrassinolide and proline on antioxidant system of millet plants under salt stress Вайнер, А.А. Колупаев, Ю.Е. Хрипач, В.А. Исследовали раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида (24-ЭБЛ) и пролина на солеустойчивость двухнедельных проростков проса (Panicum miliaceum L.) и функционирование их антиоксидантной системы. Досліджували роздільний і сумісний вплив 24-епібрасиноліду (24-ЕБЛ) і проліну на солестійкість двотижневих проростків проса (Panicum miliaceum L.) і функціонування їх антиоксидантної системи. The separate and combined influence of 24-epibrassinolide (24-EBL) and proline on salt tolerance of millet (Panicum miliaceum L.) two-week seedlings and their antioxidant system functioning was investigated. 2014 Article Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе / А.А. Вайнер, Ю.Е. Колупаев, В.А. Хрипач // Физиология растений и генетика. — 2014. — Т. 46, № 5. — С. 428-436. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. 2308-7099 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159455 581.1 ru Физиология растений и генетика application/pdf Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Исследовали раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида (24-ЭБЛ) и пролина на солеустойчивость двухнедельных проростков проса (Panicum miliaceum L.) и функционирование их антиоксидантной системы.
format	Article
author	Вайнер, А.А. Колупаев, Ю.Е. Хрипач, В.А.
spellingShingle	Вайнер, А.А. Колупаев, Ю.Е. Хрипач, В.А. Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе Физиология растений и генетика
author_facet	Вайнер, А.А. Колупаев, Ю.Е. Хрипач, В.А.
author_sort	Вайнер, А.А.
title	Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе
title_short	Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе
title_full	Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе
title_fullStr	Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе
title_full_unstemmed	Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе
title_sort	раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе
publisher	Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
publishDate	2014
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159455
citation_txt	Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе / А.А. Вайнер, Ю.Е. Колупаев, В.А. Хрипач // Физиология растений и генетика. — 2014. — Т. 46, № 5. — С. 428-436. — Бібліогр.: 27 назв. — рос.
series	Физиология растений и генетика
work_keys_str_mv	AT vajneraa razdelʹnoeisovmestnoevliânie24épibrassinolidaiprolinanaantioksidantnuûsistemurastenijprosaprisolevomstresse AT kolupaevûe razdelʹnoeisovmestnoevliânie24épibrassinolidaiprolinanaantioksidantnuûsistemurastenijprosaprisolevomstresse AT hripačva razdelʹnoeisovmestnoevliânie24épibrassinolidaiprolinanaantioksidantnuûsistemurastenijprosaprisolevomstresse AT vajneraa rozdílʹnijísumísnijvpliv24epíbrasinolídutaprolínunaantioksidantnusistemuroslinprosazasolʹovogostresu AT kolupaevûe rozdílʹnijísumísnijvpliv24epíbrasinolídutaprolínunaantioksidantnusistemuroslinprosazasolʹovogostresu AT hripačva rozdílʹnijísumísnijvpliv24epíbrasinolídutaprolínunaantioksidantnusistemuroslinprosazasolʹovogostresu AT vajneraa separateandcombinedinfluenceof24epibrassinolideandprolineonantioxidantsystemofmilletplantsundersaltstress AT kolupaevûe separateandcombinedinfluenceof24epibrassinolideandprolineonantioxidantsystemofmilletplantsundersaltstress AT hripačva separateandcombinedinfluenceof24epibrassinolideandprolineonantioxidantsystemofmilletplantsundersaltstress
first_indexed	2025-11-24T23:59:19Z
last_indexed	2025-11-24T23:59:19Z
_version_	1849718220613746688
fulltext	ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ И ГЕНЕТИКА. 2014. Т. 46. № 5 УДК 581.1 РАЗДЕЛЬНОЕ И СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ 24-ЭПИБРАССИНОЛИДА И ПРОЛИНА НА АНТИОКСИДАНТНУЮ СИСТЕМУ РАСТЕНИЙ ПРОСА ПРИ СОЛЕВОМ СТРЕССЕ А.А. ВАЙНЕР1, Ю.Е. КОЛУПАЕВ1, В.А. ХРИПАЧ2 1Харьковский национальный аграрный университет им. В.В. Докучаева 62483 Харьков, п/о «Коммунист-1» e-mail: plant_biology@mail.ru 2Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси 220141 Минск, ул. Академика В.Ф. Купревича, 5, корп. 2 e-mail: khripach@iboch.bas-net.by Исследовали раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида (24-ЭБЛ) и пролина на солеустойчивость двухнедельных проростков проса (Panicum mili- aceum L.) и функционирование их антиоксидантной системы. Предобработка растений 24-ЭБЛ и пролином повышала их выживание после солевого стресса (7-часового воздействия 500 мМ NaCl). При совместной обработке растений 24-ЭБЛ и пролином их позитивное влияние на солеустойчивость суммирова- лось. Под влиянием 24-ЭБЛ, пролина и их комбинации отмечалось транзитор- ное повышение содержания пероксида водорода в листьях, однако в условиях последующего действия солевого стресса содержание Н2О2 в листьях растений, предварительно обработанных 24-ЭБЛ, пролином или их комбинацией, было ниже, чем у необработанных. Обработка 24-ЭБЛ снижала содержание пролина в листьях растений проса, а под влиянием экзогенного пролина оно существенно возрастало. В то же время после обработки растений 24-ЭБЛ повышалась актив- ность антиоксидантных ферментов — супероксиддисмутазы, каталазы и гваякол- пероксидазы. Пролин, особенно в сочетании с 24-ЭБЛ, способствовал проявле- нию повышенной активности антиоксидантных ферментов при солевом стрессе. Валин, используемый в качестве контроля к варианту с пролином, существенно не влиял на все исследуемые показатели. Высказано предположение, что 24-ЭБЛ индуцирует антиоксидантные ферменты, а пролин защищает их в условиях со- левого стресса как молекулярный шаперон. Ключевые слова: Panicum miliaceum L., брассиностероиды, пролин, антиоксидант- ная система, солеустойчивость. Брассиностероиды (БС) относятся к фитогормонам, участвующим в формировании адаптивных реакций растений на действие стрессоров различной природы [8, 14], в том числе засоления. Показано, что расте- ния арабидопсиса det2, отличающиеся пониженным эндогенным содер- жанием БС, характеризуются более высокой чувствительностью к засо- лению по сравнению с растениями дикого типа [27]. На крестоцветых, бобовых и злаковых зарегистрировано положительное влияние экзоген- ных БС на солеустойчивость [7, 20, 23]. Известно, что устойчивость растений-гликофитов к засолению может быть обусловлена индуцированием ряда стресс-протекторных си- стем. Одной из защитных реакций является накопление растениями © А.А. ВАЙНЕР, Ю.Е. КОЛУПАЕВ, В.А. ХРИПАЧ, 2014 428 полифункциональных низкомолекулярных соединений, в первую оче- редь пролина [5, 22]. Важной составляющей неспецифической устойчи- вости растений к действию стресс-факторов, в том числе засоления, яв- ляется и ферментативная антиоксидантная система [3]. В то же время данные о влиянии БС на функционирование этих систем у растений разных видов неоднозначны. Так, повышение содержания пролина зарегистрировано в растени- ях разных видов при их обработке БС перед воздействием солевого стресса [11, 17]. У растений арабидопсиса экзогенный БС ингибировал экспрессию гена 1-пирролин-5-карбоксилатсинтазы и подавлял ее ак- тивацию, вызываемую светом, засолением и действием абсцизовой кис- лоты [6]. В ряде работ показана способность БС индуцировать экспрессию генов антиоксидантных ферментов [24, 25]. Есть основания полагать, что посредниками в реализации этого эффекта БС могут быть активные формы кислорода (АФК), транзиторное усиление генерации которых происходит под действием БС [24]. В то же время на растениях риса ус- тановлено снижение активности супероксиддисмутазы (СОД) при дейст- вии 24-ЭБЛ в физиологически нормальных условиях и в комплексе с за- солением [17]. Авторы предположили, что у этого вида БС индуцируют другие защитные системы. Известно, что между отдельными компонентами стресс-протектор- ных систем (например, пролином и антиоксидантными ферментами) может происходить достаточно сложное функциональное взаимодейст- вие. На ряде видов дикорастущих растений показано, что стресс-инду- цированная аккумуляция пролина и активация СОД находятся в реци- прокной зависимости: растения с повышенной стресс-индуцированной аккумуляцией пролина проявляют низкую активность СОД и наоборот [2]. Более того, на растениях шалфея показано участие пролина в регу- ляции экспрессии разных форм СОД [4]. Также известно, что пролин в живых клетках может действовать в зависимости от локализации и усло- вий и как антиоксидант, и как прооксидант [22]. В связи с изложенным целью настоящей работы было исследова- ние раздельного и совместного влияния экзогенных 24-ЭБЛ и пролина на солеустойчивость растений проса (Panicum miliaceum L.) на ранних фазах развития и функционирование их антиоксидантной системы. Вы- бор проса как объекта исследования обусловлен тем, что оно относится к числу немногих культурных растений, на которых стресс-протектор- ные эффекты БС до сих пор практически не изучались. Методика В работе использованы растения проса сорта Константиновское. Семе- на обеззараживали путем 30-минутной обработки 3 %-м пероксидом во- дорода и проращивали в чашках Петри с добавлением дистиллирован- ной воды в течение 4 сут. Затем проростки переносили в пластиковые кюветы, размещая их на завернутых в марлю стеклянных пластинах. Растения выращивали на питательной смеси Хогланда (0,2 нормы) при 12-часовом световом периоде и освещенности 5 клк, температура воз- духа 25±1 °С (днем) и 20±1 °С (ночью). На 9-е сутки в кюветы опыт- ных вариантов добавляли 24-эпибрассинолид в конечной концентрации 10 нМ, пролин (5 мМ), валин (5 мМ) или комбинацию 24-ЭБЛ и ами- 429 РАЗДЕЛЬНОЕ И СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ 24-ЭПИБРАССИНОЛИДА И ПРОЛИНА ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 5 нокислот. Время инкубации растений на растворах 24-ЭБЛ и (или) ами- нокислот — 24 ч. Эффективные концентрации фитогормона и амино- кислот были выбраны на основании предварительных опытов. Затем часть 10-суточных растений подвергали потенциально летальному соле- вому стрессу путем добавления NaCl в среду инкубации (конечная кон- центрация 500 мМ, время воздействия — 7 ч). После этого проростки снова переносили на питательную смесь без добавления хлорида натрия. Выживаемость растений оценивали через 4 сут после стрессового воз- действия. Содержание пероксида водорода определяли ферротиоцианатным методом, экстрагируя его из растертых на холоде листьев 5 %-м раство- ром ТХУ [18]. Содержание пролина находили по Бейтсу и соавт. [9]. Для установления активности антиоксидантных ферментов навес- ки листьев (250 мг) гомогенизировали на холоде в 10 мл 0,15 М К,Na- фосфатного буфера (рН 7,6) с добавлением ЭДТА (0,1 мМ), дитиотреи- тола (1 мМ), фенилметилсульфонилфторида (0,5 мМ) и детергента Тритона Х-100 (конечная концентрация 0,1 %). Для анализа использо- вали надосадочную жидкость после центрифугирования гомогената при 8000 g в течение 10 мин при 4 °С. Активность СОД (КФ 1.15.1.1), ката- лазы (КФ 1.11.1.6) и гваяколпероксидазы (КФ 1.11.1.7) определяли по методикам, описанным ранее [1]. На рисунках приведены средние значения трех независимых опы- тов и их стандартные отклонения. Результаты и обсуждение Обработка растений проса 24-ЭБЛ существенно повышала их выживае- мость после потенциально летального солевого стресса (рис. 1). Под влиянием экзогенного пролина солеустойчивость растений также повы- шалась. В варианте с комбинированной обработкой растений 24-ЭБЛ и пролином их защитные эффекты суммировались. Валин, который ис- пользовался в качестве дополнительного контроля по отношению к пролину, вызывал не- значительное повыше- ние солеустойчивости растений проса. Под влиянием 24- ЭБЛ в листьях происхо- дило транзиторное по- вышение содержания пероксида водорода с максимумом через 7 ч (рис. 2). К моменту окончания инкубации проростков на растворе 24-ЭБЛ (24 ч) содержа- ние Н2О2 снижалось до уровня контроля. Про- лин также вызывал об- ратимое возрастание со- держания пероксида водорода, а при его сов- 430 А.А. ВАЙНЕР, Ю.Е. КОЛУПАЕВ, В.А. ХРИПАЧ ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 5 Рис. 1. Выживание (%) растений проса после 7-часово- го воздействия NaCl (500 мМ). Здесь и на рис. 2—4: 1 — контроль; 2 — 24-ЭБЛ (10 нМ); 3 — пролин (5 мМ); 4 — ва- лин (5 мМ); 5 — 24-ЭБЛ (10 нМ) + пролин (5 мМ); 6 — 24-ЭБЛ (10 нМ) + валин (5 мМ) местном действии с 24- ЭБЛ эффекты суммиро- вались. Валин сам по себе не оказывал суще- ственного влияния на содержание Н2О2 в лис- тьях и не изменял эф- фекты 24-ЭБЛ. После воздействия солевого стресса, наобо- рот, в вариантах с 24- ЭБЛ, пролином и осо- бенно с их сочетанием содержание Н2О2 было заметно ниже, чем в контроле. Можно пола- гать, что в этом случае 24-ЭБЛ и пролин обес- печивают защиту расте- ний от окислительного стресса, вызываемого засолением. Под влиянием 24-ЭБЛ содержание пролина в листьях растений проса снижалось (рис. 3). Обработка растений 5 мМ экзогенным проли- ном вызывала 6-кратное увеличение его содержания в листьях. Под вли- янием экзогенного валина содержание пролина в тканях растений не из- менялось. При действии комбинации 24-ЭБЛ и пролина его содержание в листьях слабо отличалось от его значения в варианте только с проли- ном. В варианте совместного действия 24-ЭБЛ и валина содержание пролина было ниже, чем в контроле. В ответ на солевой стресс количество пролина в листьях растений проса увеличивалось (см. рис. 3). В то же время в варианте с предобра- боткой растений 24-ЭБЛ повышение содержания пролина при действии NaCl было менее существенным. При совместном влиянии засоления и пролина его содержание в листьях возрастало в 6,4 раза. Обработка ва- лином вызывала незначительное увеличение содержания пролина в ли- стьях после солевого стресса, что может быть связано с использовани- ем экзогенной амино- кислоты в клеточном ме- таболизме как источника азота для синтеза допол- нительного количества пролина. В варианте с комбинацией 24-ЭБЛ и пролина содержание эн- догенного пролина в ли- стьях после солевого стресса было немного меньше, чем в варианте с обработкой только про- лином. Содержание про- лина в варианте с дейст- 431 РАЗДЕЛЬНОЕ И СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ 24-ЭПИБРАССИНОЛИДА И ПРОЛИНА ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 5 Рис. 2. Содержание пероксида водорода в листьях про- са (мкмоль/г сухого вещества): І—ІІІ — соответственно через 4, 7 и 24 ч после начала обработ- ки эффекторами; IV — через 7 ч воздействия 500 мМ NaCl Рис. 3. Содержание пролина в листьях проса (мкмоль/г сухого вещества) до (І) и после (ІІ) 7-часового воздей- ствия 500 мМ NaCl вием 24-ЭБЛ и валина при соле- вом стрессе существенно не отли- чалось от варианта с одним 24- ЭБЛ (см. рис. 3). Таким образом, у растений проса в условиях наших экспери- ментов под влиянием 24-ЭБЛ со- держание пролина снижалось. Другой стресс-протекторной сис- темой, которая может индуциро- ваться как БС [24], так и пролином [4], является комплекс антиокси- дантных ферментов. Под влиянием 24-ЭБЛ в ли- стьях проростков отмечалось по- вышение активности СОД и ката- лазы, проявлялась тенденция к возрастанию активности гваякол- пероксидазы (рис. 4). Экзогенные пролин и валин сами по себе не влияли на активность исследуемых антиоксидантных ферментов. В вариантах с комбинированным воздействием 24-ЭБЛ и пролина, а также 24-ЭБЛ и валина активность всех трех энзимов достоверно не отличалась от соответствующих ве- личин в варианте с одним 24-ЭБЛ. Солевой стресс вызывал сни- жение активности СОД в листьях проса (см. рис. 4), предобработка 24-ЭБЛ полностью, а пролином — частично предотвращала этот эф- фект. В варианте с комбинацией 24-ЭБЛ и пролина активность СОД в условиях солевого стресса существенно превышала соответ- ствующие значения в вариантах с действием этих эффекторов в от- дельности. Валин не оказывал вли- яния на активность СОД в листьях при солевом стрессе и не модифи- цировал эффект 24-ЭБЛ при комбинированном воздействии. Воздействие NaCl существенно не влияло на активность каталазы, обработка 24-ЭБЛ повышала ее на фоне солевого стресса (см. рис. 4). Пролин и валин не влияли на активность фермента в условиях действия на растения NaCl. Также обе аминокислоты не оказывали влияния на проявление эффектов 24-ЭБЛ на активность каталазы в листьях расте- ний, подвергнутых солевому стрессу. Обработка растений хлоридом натрия повышала активность гвая- колпероксидазы, а предварительное воздействие 24-ЭБЛ — приводило к усилению этого эффекта (см. рис. 4). Экзогенные пролин и валин не 432 А.А. ВАЙНЕР, Ю.Е. КОЛУПАЕВ, В.А. ХРИПАЧ ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 5 Рис. 4. Активность антиоксидантных фер- ментов в листьях проса до (І) и после (ІІ) 7-часового воздействия 500 мМ NaCl оказывали влияния на активность этого фермента в листьях в условиях солевого стресса. В то же время при комплексном действии 24-ЭБЛ и пролина (но не валина) активность гваяколпероксидазы в листьях расте- ний, подвергнутых солевому стрессу, была выше, чем в варианте с обра- боткой только 24-ЭБЛ. Таким образом, 24-ЭБЛ вызывал повышение активности антиок- сидантных ферментов в листьях, особенно на фоне солевого стресса. Об- работка экзогенным пролином не влияла на активность ферментов в фи- зиологически нормальных условиях, но вызывала некоторое повышение активности СОД в условиях засоления. В то же время комбинированное воздействие 24-ЭБЛ и пролина вызывало существенное повышение ак- тивности СОД и гваяколпероксидазы в листьях в условиях солевого стресса. Валин, используемый нами как дополнительный контроль к ва- риантам с пролином, подобных эффектов не проявлял, что позволяет го- ворить о специфичности действия пролина. Можно полагать, что 24-ЭБЛ, вызывая формирование соответству- ющего АФК-сигнала, индуцирует экспрессию генов антиоксидантных ферментов [24]. Следует отметить относительно небольшой проокси- дантный эффект пролина, проявлявшийся в наших экспериментах в по- вышении под его влиянием содержания пероксида водорода в листьях (см. рис. 2). Однако, в отличие от 24-ЭБЛ, в вариантах без воздействия солевого стресса пролин не влиял на активность антиоксидантных фер- ментов. Возможно, это связано с различной клеточной локализацией АФК, образующихся под влиянием 24-ЭБЛ и пролина. Согласно лите- ратурным данным, 24-ЭБЛ индуцирует образование АФК на клеточной поверхности за счет активации НАДФН-оксидазы [24], в то время как при избытке пролина усиливается образование АФК в дыхательной цепи митохондрий [22]. Следует отметить, что пролин в сочетании с 24-ЭБЛ вызывал повышение активности СОД и гваяколпероксидазы на фоне со- левого стресса (см. рис. 4). Такой эффект может быть связан с шаперон- ным и (или) антиоксидантным действием пролина. Известно, что пролин обладает способностью предотвращать обра- зование агрегатов белковых молекул при действии денатурирующих агентов [19]. Показано его защитное влияние на нитратредуктазу расте- ний риса, подвергнутых действию осмотического стресса и алюминия [21]. В условиях in vitro пролин восстанавливал активность РНКазы про- ростков риса после денатурирующего действия арсенита на этот белок [16]. В культурах клеток показано повышение экзогенным пролином ак- тивности СОД, каталазы, ферментов аскорбат-глутатионового цикла при действии засоления, ионов кадмия, агентов окислительного стресса [10, 12, 13, 26]. Известно, что пролин может играть роль низкомолекулярного ан- тиоксиданта, вступая в реакции с пероксидом водорода, гидроксильным радикалом и синглетным кислородом с образованием стабильных сво- бодных радикалов и тем самым защищая белки, в том числе антиокси- дантные ферменты, от окислительных повреждений [15]. Таким образом, в условиях наших экспериментов пролин способ- ствовал сохранению активности СОД и гваяколпероксидазы при дейст- вии на растения хлорида натрия. При комбинированной обработке растений 24-ЭБЛ и пролином в условиях солевого стресса их положительное влияние на активность ан- тиоксидантных ферментов суммировалось. Возможно, такой эффект 433 РАЗДЕЛЬНОЕ И СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ 24-ЭПИБРАССИНОЛИДА И ПРОЛИНА ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 5 указывает на различные механизмы действия 24-ЭБЛ и пролина на ан- тиоксидантную систему: индуцирование синтеза ферментов БС и стаби- лизация их структуры пролином в стрессовых условиях. Следует отме- тить, что 24-ЭБЛ уменьшал содержание пролина в листьях. При этом в варианте с комбинированным действием 24-ЭБЛ и пролина экзогенная аминокислота могла компенсировать недостаток эндогенного пролина и способствовать повышению солеустойчивости растений. Это предполо- жение хорошо согласуется с полученными данными о более высокой вы- живаемости после солевого стресса растений, обработанных совместно 24-ЭБЛ и пролином, по сравнению с растениями, обработанными эти- ми эффекторами в отдельности (см. рис. 1). Итак, обработка растений проса 24-ЭБЛ активировала фермента- тивную составляющую антиоксидантной системы, но снижала содержа- ние пролина. Экзогенный пролин способствовал сохранению активнос- ти антиоксидантных ферментов в условиях солевого стресса. Стресс-протекторный эффект БС и пролина при их совместном приме- нении суммировался, что проявлялось в высокой активности СОД и пе- роксидазы и повышении выживаемости растений после потенциально летального действия хлорида натрия. 1. Карпец Ю.В., Колупаев Ю.Е., Луговая А.А., Обозный А.И. Влияние экзогенной жасмоно- вой кислоты на про-/антиоксидантную систему колеоптилей пшеницы в связи с устой- чивостью к гипертермии // Физиология растений. — 2014. — 61, № 3. — С. 367—375. 2. Карташов А.В., Радюкина Н.Л., Иванов Ю.В. и др. Роль антиоксидантных систем при адаптации дикорастущих видов растений к солевому стрессу // Там же. — 2008. — 55, № 4. — С. 516—522. 3. Колупаев Ю.Е., Карпец Ю.В., Обозный А.И. Антиоксидантная система растений: участие в клеточной сигнализации и адаптации к действию стрессоров // Вісн. Харків. аграр. ун-ту. Сер. Біологія. — 2011. — Вип. 1 (22). — С. 6—34. 4. Радюкина Н.Л., Шашукова А.В., Макарова С.С., Кузнецов Вл.В. Экзогенный пролин мо- дифицирует дифференциальную экспрессию генов супероксиддисмутазы в растениях шалфея при UV-B облучении // Физиология растений. — 2011. — 58, № 1. — С. 49— 57. 5. Тищенко Е.Н. Генетическая инженерия с использованием генов метаболизма L-проли- на для повышения осмотолерантности растений // Физиология растений и генетика. — 2013. — 45, № 6. — С. 488—500. 6. Abraham E., Rigo G., Szekely G. et al. Light-dependent induction of proline biosynthesis by abscisic acid and salt stress is inhibited by brassinosteroid in Arabidopsis // Plant Mol. Biol. — 2003. — 51. — P. 363—372. 7. Ali B., Hayat S., Fariduddin Q., Ahmad A. 24-Epibrassinolide protects against the stress gene- rated by salinity and nickel in Brassica juncea // Chemosphere. — 2008. — 72. — P. 1387— 1392. 8. Bajguz A., Hayat S. Effects of brassinosteroids on the plant responses to environmental stres- ses // Plant Physiol. Biochem. — 2009. — 47. — P. 1—8. 9. Bates L.S., Walden R.P., Tear G.D. Rapid determination of free proline for water stress stu- dies // Plant Soil. — 1973. — 39. — P. 205—210. 10. Chen C., Dickman M.B. Proline suppresses apoptosis in the fungal pathogen Colletotrichum tri- folii // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. — 2005. — 102. — P. 3459—3464. 11. Fariduddin Q., Khalil R.R., Mir B.A. et al. 24-Epibrassinolide regulates photosynthesis, antioxi- dant enzyme activities and proline content of Cucumis sativus under salt and/or copper stress // Environ. Monit. Assess. — 2013. — 185. — P. 7845—7856. 12. Hoque M.A., Banu M.N., Nakamura Y. et al. Proline and glycinebetaine enhance antioxidant defense and methylglyoxal detoxification systems and reduce NaCl-induced damage in cul- tured tobacco cells // J. Plant Physiol. — 2008. — 165. — P. 813—824. 13. Islam M.M., Hoque M.A., Okuma E. et al. Exogenous proline and glycinebetaine increase antioxidant enzyme activities and confer tolerance to cadmium stress in cultured tobacco cells // Ibid. — 2009. — 166. — P. 1587—1597. 14. Khripach V., Zhabinskii V., De Groot A. Twenty years of brassinosteroids: Steroidal plant hor- mones warrant better crops for the XXI century // Ann. Bot. — 2000. — 86. — P. 441—447. 434 А.А. ВАЙНЕР, Ю.Е. КОЛУПАЕВ, В.А. ХРИПАЧ ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 5 15. Liang X., Zhang L., Natarajan S.K., Becker D.F. Proline mechanisms of stress survival // Antioxid. Redox Signal. — 2013. — 19. — P. 998—1011. 16. Mishra S., Dubey R.S. Inhibition of ribonuclease and protease activities in arsenic exposed rice seedlings: role of proline as enzyme protectant // J. Plant Physiol. — 2006. — 163. — P. 927— 936. 17. Ozdemir F., Bor M., Demiral T., Turkan I. Effects of 24-epibrassinolide on seed germination, seedling growth, lipid peroxidation, proline content and antioxidative system of rice (Oryza sativa L.) under salinity stress // Plant Grow. Regul. — 2004. — 42. — P. 203—211. 18. Sagisaka S. The occurrence of peroxide in a perennial plant, populus gelrica // Plant Physiol. — 1976. — 57. — P. 308—309. 19. Samuel D., Kumar T.K., Ganesh G. et al. Proline inhibits aggregation during protein refol- ding // Protein Sci. — 2000. — 9. — P. 344—352. 20. Shahid M.A., Pervez M.A., Balal R.M. et al. Brassinosteroid (24-epibrassinolide) enhances growth and alleviates the deleterious effects induced by salt stress in pea (Pisum sativum L.) // Aust. J. Crop. Sci. — 2011. — 5. — P. 500—510. 21. Sharma P., Dubey R.S. Modulation of nitrate reductase activity in rice seedlings under alu- minium toxicity and water stress: role of osmolytes as enzyme protectant // J. Plant Physiol. — 2005. — 162. — P. 854—864. 22. Szabados L., Savoure A. Proline: a multifunctional amino acid // Trends Plant Sci. — 2009. — 15, N 2. — P. 89—97. 23. Talaat N.B., Shawky B.T. 24-Epibrassinolide alleviates salt-induced inhibition of producti- vity by increasing nutrients and compatible solutes accumulation and enhancing antioxidant system in wheat (Triticum aestivum L.) // Acta Physiol. Plant. — 2013. — 35. — P. 729— 740. 24. Xia X.J., Wang Y.J., Zhou Y.H. et al. Reactive oxygen species are involved in brassinosteroid- induced stress tolerance in cucumber // Plant Physiol. — 2009. — 150. — P. 801—814. 25. Xia X.J., Zhou Y.H., Ding J. et al. Induction of systemic stress tolerance by brassinosteroid in Cucumis sativus // New Phytol. — 2011. — 191. — P. 706—720. 26. Xu J., Yin H., Li X. Protective effects of proline against cadmium toxicity in micropropagated hyperaccumulator, Solanum nigrum L. // Plant Cell Rep. — 2009. — 28. — P. 325—333. 27. Zeng H., Tang Qi, Hua X. Arabidopsis brassinosteroid mutants det2-1 and bin2-1 display altered salt tolerance // J. Plant Grow. Regul. — 2010. — 29. — P. 44—52. Получено 19.05.2014 РОЗДІЛЬНИЙ І СУМІСНИЙ ВПЛИВ 24-ЕПІБРАСИНОЛІДУ ТА ПРОЛІНУ НА АНТИОКСИДАНТНУ СИСТЕМУ РОСЛИН ПРОСА ЗА СОЛЬОВОГО СТРЕСУ А.О. Вайнер1, Ю.Є. Колупаєв1, В.О. Хрипач2 1Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва 2Інститут біоорганічної хімії Національної академії наук Білорусі, Мінськ Досліджували роздільний і сумісний вплив 24-епібрасиноліду (24-ЕБЛ) і проліну на со- лестійкість двотижневих проростків проса (Panicum miliaceum L.) і функціонування їх ан- тиоксидантної системи. Передобробка рослин 24-ЕБЛ і проліном підвищувала їх вижи- ваність після сольового стресу (7-годинного впливу 500 мМ NaCl). За сумісної обробки рослин 24-ЕБЛ і проліном їх позитивний вплив на солестійкість сумувався. Під впливом 24-ЕБЛ, проліну та їх комбінації відзначалося транзиторне підвищення вмісту пероксиду водню у листках, проте в умовах подальшої дії сольового стресу вміст Н2О2 в листках рос- лин, попередньо оброблених 24-ЕБЛ, проліном або їх комбінацією, був нижчим порівня- но з необробленими. Обробка 24-ЕБЛ знижувала вміст проліну в листках рослин проса, а під впливом екзогенного проліну він істотно зростав. Водночас після обробки рослин 24-ЕБЛ підвищувалась активність антиоксидантних ферментів — супероксиддисмутази, каталази і гваяколпероксидази. Пролін, особливо у поєднанні з 24-ЕБЛ, сприяв прояву підвищеної активності антиоксидантних ферментів за сольового стресу. Валін, що викори- стовувався як контроль до варіанта з проліном, істотно не впливав на всі досліджувані по- казники. Висловлено припущення, що 24-ЕБЛ індукує антиоксидантні ферменти, а пролін захищає їх в умовах сольового стресу як молекулярний шаперон. 435 РАЗДЕЛЬНОЕ И СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ 24-ЭПИБРАССИНОЛИДА И ПРОЛИНА ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 5 SEPARATE AND COMBINED INFLUENCE OF 24-EPIBRASSINOLIDE AND PROLINE ON ANTIOXIDANT SYSTEM OF MILLET PLANTS UNDER SALT STRESS A.A. Vayner1, Yu.E. Kolupaev1, V.A. Khripach2 1V.V. Dokuchaev Kharkiv National Agrarian University p/o «Kommunist-1», Kharkiv, 62483, Ukraine 2Institute of Bioorganic Chemistry, National Academy of Sciences of Belarus 5 Kuprevich St., Minsk, 220141, Belarus The separate and combined influence of 24-epibrassinolide (24-EBL) and proline on salt tolerance of millet (Panicum miliaceum L.) two-week seedlings and their antioxidant system functioning was investigated. Pretreatment of plants with 24-EBL and proline increased their survival rate after salt stress (7-hour exposure to 500 mM NaCl). Under the combined treatment of plants with 24-EBL and proline the positive effects of these compounds on salt tolerance summed. Under the influ- ence of 24-EBL, proline and their combination there was a transient increasing of hydrogen pe- roxide content in the leaves. At the same time, under subsequent salt stress conditions H2O2 con- tent in leaves of plants pretreated with 24-EBL, proline or their combination was lower than in untreated ones. The treatment with 24-EBL decreased proline content in leaves of millet. Under the influence of exogenous proline its content in plants increased significantly. At the same time after the treatment of plants with 24-EBL the activity of antioxidant enzymes such as superoxide dismutase, catalase and guaiacol peroxidase increased. Proline, especially when combined with a 24-EBL contributed to the increased activity of antioxidant enzymes under salt stress. Valine that was used as a control to proline did not influence on any studied parameter significantly. It was assumed that 24-EBL induced antioxidant enzymes and proline protected them from salt stress as a molecular chaperone. Key words: Panicum miliaceum L., brassinosteroids, proline, antioxidant system, salt tolerance. 436 А.А. ВАЙНЕР, Ю.Е. КОЛУПАЕВ, В.А. ХРИПАЧ ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 5

Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе

Institution

Ähnliche Einträge