Участь активних форм кисню в індукуванні солестійкості проростків пшениці саліциловою кислотою
The exogenous salicylic acid (SA) action on the salt resistance of wheat plantlets is studied. SA (1μM) increased the content, of peroxide compounds proline, and soluble carbohydrates in roots and (to a lesser degree) in propagules. Thus, the salt resistance of plantlets increased. All SA effects we...
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1739 |
| 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: | Участь активних форм кисню в індукуванні солестійкості проростків пшениці саліциловою кислотою / Ю.Є. Колупаєв, Ю.В. Карпець, Л.І. Мусатенко // Доп. НАН України. — 2007. — N 6. — С. 154–158. — Бібліогр.: 14 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859656279126966272 |
|---|---|
| author | Колупаєв, Ю.Є. Карпець, Ю.В. Мусатенко, Л.І. |
| author_facet | Колупаєв, Ю.Є. Карпець, Ю.В. Мусатенко, Л.І. |
| citation_txt | Участь активних форм кисню в індукуванні солестійкості проростків пшениці саліциловою кислотою / Ю.Є. Колупаєв, Ю.В. Карпець, Л.І. Мусатенко // Доп. НАН України. — 2007. — N 6. — С. 154–158. — Бібліогр.: 14 назв. — укp. |
| collection | DSpace DC |
| description | The exogenous salicylic acid (SA) action on the salt resistance of wheat plantlets is studied. SA (1μM) increased the content, of peroxide compounds proline, and soluble carbohydrates in roots and (to a lesser degree) in propagules. Thus, the salt resistance of plantlets increased. All SA effects were levelled by an antioxidant ionol (butylhydroxytoluene). A conclusion is drawn that reactive oxygen forms are the messengers in the induction of plants' defense reactions to a salt stress by SA.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:39:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
6 • 2007
БIОЛОГIЯ
УДК 581.1:632.122.1
© 2007
Ю.Є. Колупаєв, Ю.В. Карпець,
член-кореспондент НАН України Л. I. Мусатенко
Участь активних форм кисню в iндукуваннi
солестiйкостi проросткiв пшеницi салiциловою
кислотою
The exogenous salicylic acid (SA) action on the salt resistance of wheat plantlets is studied.
SA (1µM) increased the content, of peroxide compounds proline, and soluble carbohydrates in
roots and (to a lesser degree) in propagules. Thus, the salt resistance of plantlets increased. All
SA effects were levelled by an antioxidant ionol (butylhydroxytoluene). A conclusion is drawn
that reactive oxygen forms are the messengers in the induction of plants’ defense reactions to
a salt stress by SA.
Cалiцилова кислота (СК) здатна пiдвищувати стiйкiсть рослин до бiотичних i абiотичних
стресорiв [1, 2]. Є вiдомостi, якi свiдчать про те, що iндукування стiйкостi рослин до пато-
генiв екзогенною i ендогенною СК вiдбувається за участю активних форм кисню (АФК) [1].
СК, пригнiчуючи активнiсть антиоксидантних ферментiв (каталаза, аскорбатпероксидаза)
та пiдвищуючи активнiсть прооксидантних ферментiв (НАДФН-оксидаза, гваяколперокси-
даза), спричинює нагромадження АФК, передусiм пероксиду водню — H2O2 [3]. Показано
здатнiсть АФК iндукувати сигнали, що активують експресiю генiв, якi кодують гiдролiтич-
нi ферменти, PR-бiлки, контролюють синтез фенольних сполук, фiтоалексинiв та iнших
речовин, причетних до розвитку системної набутої стiйкостi до патогенiв [4]. Антиокси-
данти можуть викликати пригнiчення експресiї PR-генiв, яку iндукує СК [5]. Зважаючи
на данi про iснування зв’язкiв мiж рiзними сигнальними системами рослинних клiтин [3],
можна припускати участь АФК в iндукуваннi салiцилатом захисних реакцiй на абiотичнi
стресори.
Ранiше нами було виявлено пригнiчення антиоксидантом iонолом розвитку теплостiй-
костi iзольованих сiм’ядолей огiрка, iндукованого СК [6]. Є вiдомостi про здатнiсть СК
пiдвищувати солестiйкiсть рослин i посилювати синтез пролiну в них [7]. Пролiн вважа-
ється одним iз потужних полiфункцiональних протекторiв, що синтезуються в рослинах
у вiдповiдь на сольовий, осмотичний та iншi стресовi чинники [8]. До осмопротекторних
154 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
i мембранопротекторних сполук належать також розчиннi вуглеводи [9]. Крiм того, цi ре-
човини виявляють безпосереднiй захисний вплив на бiлковi молекули. Вiдомi також антиок-
сидантнi ефекти пролiну [8] та цукрiв [9]. Є поодинокi данi про посилення їх нагромадження
в рослинах пiд дiєю СК [10]. Проте залишається недоведеною роль АФК як посередникiв
в iндукуваннi СК накопичення цих протекторних речовин.
Для з’ясування даного питання дослiджували роздiльний i сумiсний вплив СК та вi-
домого антиоксиданта iонолу (бутилгiдрокситолуолу) на солестiйкiсть проросткiв пшени-
цi, нагромадження ними пероксидiв — показник окиснювального стресу [6], вмiст пролiну
i розчинних вуглеводiв.
Етiольованi 4-добовi проростки озимої пшеницi сорту Донецька 48 обробляли протягом
24–26 год 1 мкМ СК (надходження через коренi) або 90 мкМ iонолом. У варiантi з комбiно-
ваною обробкою СК та iонолом антиоксидант додавали в середовище iнкубацiї коренiв за
2 год до введення СК. Контролем були проростки, що iнкубувалися на водi. Концентрацiї
дослiджуваних речовин добирали на пiдставi результатiв попереднiх дослiдiв. Пiсля оброб-
ки проросткiв СК та/або iонолом їх пiддавали сольовому стресу (дiя 4% NaCl протягом
5 год). До впливу стресора i пiсля нього в коренях та пагонах визначали вмiст пероксидiв
у перерахунку на H2O2 [11], пролiну [12], сумарний вмiст розчинних вуглеводiв та кiлькiсть
вiдновних цукрiв [13]. Пiсля припинення дiї NaCl проростки всiх варiантiв переносили на во-
ду i через 3–4 доби оцiнювали їх виживання. Повторнiсть дослiдiв 3–5-разова. На рисунках
i в таблицi наведенi середнi величини та їх квадратичнi вiдхилення.
При iнкубацiї проросткiв пшеницi на розчинi СК вмiст пероксидiв у коренях i пагонах
пiдвищувався (рис. 1). За впливу iонолу вмiст пероксидiв знижувався, а спричинюваний СК
ефект їх нагромадження нiвелювався як у коренях, так i в пагонах. Пiсля 5 год дiї NaCl
вмiст пероксидiв у коренях контрольного варiанта помiтно зростав, у варiантi з СК зростан-
ня було менш iстотним, а у варiантах з iонолом i комбiнацiєю СК та iонолу вмiст пероксидiв
iстотно не змiнювався. У пагонах пiсля дiї NaCl спостерiгалася тенденцiя до зниження вмi-
сту пероксидiв у контролi i значне падiння цього показника у варiантi з СК. У варiантах
з iонолом i комбiнацiєю СК та iонолу також виявлено тенденцiю до зниження вмiсту перо-
ксидiв (див. рис. 1). Значне зменшення вмiсту пероксидiв у пагонах проросткiв пшеницi за
впливу СК, iмовiрно, пов’язане з проявом її захисних ефектiв — можливою iндукцiєю анти-
Таблиця 1. Сумарний вмiст розчинних вуглеводiв i вмiст вiдновних цукрiв (мг/г сухої речовини) в коренях
i пагонах проросткiв пшеницi
Варiант дослiду
До стресу Пiсля дiї 4%-го NaCl
Сумарний вмiст
розчинних
вуглеводiв
Вмiст
вiдновних
цукрiв
Сумарний вмiст
розчинних
вуглеводiв
Вмiст
вiдновних
цукрiв
Коренi
Контроль 158 ± 5 51,5 ± 1,7 186± 5 66,4± 2,1
СК (1 мкМ) 226 ± 8 83,0 ± 2,7 279± 9 84,5± 3,2
Iонол (90 мкМ) 159 ± 9 62,4 ± 1,9 225± 8 59,0± 4,9
СК (1 мкМ) + iонол (90 мкМ) 163 ± 7 69,5 ± 3,4 219± 8 63,2± 4,0
Пагони
Контроль 416 ± 12 208 ± 7 341± 13 223± 11
СК (1 мкМ) 525 ± 22 236 ± 6 499± 18 363± 8
Iонол (90 мкМ) 428 ± 17 215 ± 7 432± 16 332± 9
СК (1 мкМ) + iонол (90 мкМ) 400 ± 19 204 ± 9 452± 14 320± 10
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 155
Рис. 1. Вмiст пероксидiв у коренях (а) i пагонах (б ) проросткiв пшеницi при роздiльному i сумiсному впливi
СК (1 мкМ) та iонолу (90 мкМ) до ( ) i пiсля ( ) дiї 4%-го NaCl
Рис. 2. Вмiст пролiну в коренях (а) i пагонах (б ) проросткiв пшеницi при роздiльному i сумiсному впливi
СК (1 мкМ) та iонолу (90 мкМ) до ( ) i пiсля ( ) дiї 4%-го NaCl
оксидантних систем за умов дiї сольового стресу [6]. Вiдсутнiсть прояву такого ефекту СК
у коренях, мабуть, пояснюється надмiрним стресовим навантаженням на цi органи (пря-
мим впливом на них NaCl). Нижчий вмiст пероксидiв у проростках пшеницi у варiантах
з iонолом, напевно, можна пояснити його безпосередньою антиоксидантною дiєю.
Вмiст пролiну в коренях проросткiв пшеницi за впливу СК пiдвищувався. Iонол не впли-
вав на цей показник, але знiмав ефект нагромадження пролiну, спричинюваний СК (рис. 2).
У пагонах виявлялася лише тенденцiя до незначного пiдвищення вмiсту пролiну пiд впли-
вом СК. В iнших дослiдних варiантах вмiст пролiну не вiдрiзнявся вiд контролю. Сольовий
стрес викликав нагромадження пролiну в коренях проросткiв усiх варiантiв дослiду. Про-
те найбiльшi абсолютнi значення спостерiгалися у варiантi з СК. У варiантах з iонолом
i комбiнацiєю iонолу та СК вмiст пролiну в коренях не вiдрiзнявся вiд вiдповiдного (стресо-
вого) контролю (див. рис. 2). У пагонах пiсля дiї стресора вмiст пролiну незначною мiрою
знижувався в усiх варiантах дослiду. Найвищi абсолютнi значення при цьому залишалися
у варiантi з СК, хоча рiзниця порiвняно з контролем була недостовiрною.
СК викликала пiдвищення вмiсту суми розчинних вуглеводiв i вiдновних цукрiв у коре-
нях проросткiв (табл. 1). Iонол не впливав на загальний вмiст цукрiв у коренях, хоча й дещо
пiдвищував вмiст вiдновних цукрiв як сам по собi, так i в комбiнацiї з СК. Але цей ефект
поступався дiї однiєї СК. Крiм того, iонол знiмав пiдвищення сумарного вмiсту розчинних
вуглеводiв у коренях, спричинюване СК. У пагонах пiдвищення сумарного вмiсту цукрiв,
156 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
Рис. 3. Виживанiсть проросткiв пшеницi (%) пiсля 5 год дiї 4%-го NaCl
а також вмiсту вiдновних цукрiв пiд впливом СК було менш iстотним, нiж у коренях, хоча
й достовiрним. Iонол, а також комбiнацiя СК та iонолу не впливали на вмiст розчинних
вуглеводiв у пагонах за вiдсутностi дiї стресового чинника.
Пiсля сольового стресу загальний вмiст розчинних вуглеводiв у коренях зростав у всiх
варiантах, вмiст вiдновних цукрiв пiдвищувався лише в контролi. При цьому найбiльшi абсо-
лютнi значення сумарного вмiсту розчинних вуглеводiв i вмiсту вiдновних цукрiв спостерi-
галися у варiантi з СК. У пагонах пiсля сольового стресу загальний вмiст цукрiв у контролi
знижувався, а у варiантах з СК, iонолом та їх комбiнацiєю iстотно не змiнювався. Вмiст
вiдновних цукрiв у пагонах пiсля дiї сольового стресу в контролi iстотно не змiнювався,
але зростав у всiх дослiдних варiантах (див. табл. 1). Особливо помiтним було це зростання
у варiантi з СК.
Отже, екзогенна СК спричинювала у коренях i (меншою мiрою) у пагонах проросткiв
пшеницi виникнення окиснювального стресу, що супроводжувалося нагромадженням перо-
ксидiв. Обробка проросткiв СК також призводила до нагромадження пролiну та розчинних
вуглеводiв у коренях i (незначною мiрою) у пагонах. Цi ефекти СК блокувалися антиокси-
дантом iонолом.
Таким чином, СК пiдвищувала солестiйкiсть проросткiв, про що свiдчить збiльшення
їх виживаностi через 3–4 доби пiсля короткочасної дiї NaCl в ушкоджуючiй концентрацiї
(рис. 3). Iонол також пiдвищував солестiйкiсть проросткiв, однак його ефекти в умовах
експерименту поступалися дiї СК. При цьому антиоксидант практично повнiстю знiмав
захисний ефект СК за сольового стресу (див. рис. 3).
З отриманих результатiв випливає, що iндуковане СК нагромадження пролiну i цукрiв
у коренях i пагонах належить до реакцiй, причетних до пiдвищення солестiйкостi пророс-
ткiв пшеницi. При цьому спричинюване салiцилатом нагромадження протекторних речо-
вин, iмовiрно, вiдбувається за участю АФК. Про це свiдчить зняття антиоксидантом iонолом
посилення нагромадження пролiну i цукрiв, яке викликала обробка коренiв екзогенною СК.
Обговорення механiзмiв iндукування нагромадження низькомолекулярних протекторiв
у проростках пшеницi пiд впливом СК виходить за рамки фактичного матерiалу даного
повiдомлення. Зауважимо лише, що значне накопичення цукрiв у коренях може бути по-
в’язане з посиленням пiд дiєю СК гiдролiзу запасних полiсахаридiв в ендоспермi та/або
вiдтоком розчинних вуглеводiв у коренi, що зазнають безпосередньої дiї стресового чинни-
ка. Водночас можна припускати, що нагромадження пролiну в коренях пiд впливом СК
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 157
швидше за все пов’язане з його синтезом [8], оскiльки подiбний ефект спостерiгався пiд дi-
єю СК не лише в iнтактних проростках, а й в iзольованих органах — вiдрiзках колеоптилiв
пшеницi [14].
Отже, отриманi нами результати дозволяють стверджувати, що в iндукуваннi нагромад-
ження низькомолекулярних протекторiв, необхiдних для розвитку солестiйкостi проросткiв,
важлива роль належить АФК.
1. Durner J., Shah J., Klessing D.F. Salicylic acid and disease resistance in plants // Trends Plant Sci. –
1997. – 2. – P. 266–274.
2. Horvath E., Janda T., Szalai G., Paldi E. In vitro salicylic acid inhibition of catalase activity in maize:
differences between the isozymes and a possible role in the induction of chilling tolerance // Plant Sci. –
2002. – 163. – P. 1129–1135.
3. Дмитрiєв О.П., Кравчук Ж.М. Активнi форми кисню та iмунiтет рослин // Цитология и генетика. –
2005. – № 4. – С. 64–74.
4. Chen Z., Silva H., Klessing D.F. Active oxygen species in the induction of plant systemic acqured resistance
by salicylic acid // Science. – 1993. – 262. – P. 1883–1886.
5. Wendehenne D., Durner J., Chen Z., Klessing D.E. Benzothiadiazole, an inducer of plant defenses, inhibits
catalases and ascorbate peroxidase // Phytochemistry. – 1998. – 47. – P. 651–657.
6. Колупаєв Ю.Є., Мусатенко Л. I., Косакiвська I. В., Карпець Ю.В. Вплив салiцилової кислоти i фiто-
гормонiв на теплостiйкiсть сiм’ядолей Cucumis sativus L. у зв’язку зi зрушенням прооксидантно-ан-
тиоксидантної рiвноваги // Укр. ботан. журн. – 2006. – 63, № 6. – С. 837–844.
7. Sakhabutdinova A.R., Fatkhutdinova D.R., Bezrukova M.V., Shakirova F.M. Salicylic acid presents the
damaging action of stress factors on wheat plants // Bulg. J. Plant Physiol. – 2003. – Spec. Issue. –
P. 314–319.
8. Кузнецов Вл. В., Шевякова Н.И. Пролин при стрессе: биологическая роль, метаболизм, регуляция //
Физиология растений. – 1999. – 46, № 2. – С. 321–336.
9. Колупаев Ю.Е., Трунова Т.И. Особенности метаболизма и защитные функции углеводов растений в
условиях стрессов // Физиология и биохимия культ. растений. – 1992. – 24, № 6. – С. 523–533.
10. Feng X., Cao J., Chen Z. Influence of salicylic acid on some physiological and biochemical indexes of the
plantlets obtained from tissue culture Zizyphys jujuba // Acta Bot. Boreali-occident. Sin. – 2003. – 23. –
P. 1625–1627.
11. Sagisaka S. The occurrence of peroxide in a perennial plant, Populus gelrica // Plant Physiol. – 1976. –
57. – P. 308–309.
12. Bates L. S., Walden R.P., Tear G.D. Rapid determination of free proline for water stress studies // Plant
and Soil. – 1973. – 39. – P. 205–210.
13. Арасимович В. В. Определение сахаров // Методы биохимического исследования растений. – Ленин-
град: Агропромиздат, 1987. – С. 133–135.
14. Колупаев Ю.Е., Карпец Ю.В., Акинина Г.Е. Влияние салициловой кислоты и перекиси водорода на
содержание пролина в колеоптилях пшеницы при тепловом и солевом стрессах // Вiсн. Харкiв. нац.
аграр. ун-ту. Сер. Бiологiя. – 2005. – Вип. 1 (6). – С. 51–58.
Надiйшло до редакцiї 20.12.2006Харкiвський нацiональний аграрний
унiверситет iм. В. В. Докучаєва
Iнститут ботанiки iм. М. Г. Холодного
НАН України, Київ
158 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1739 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:39:30Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Колупаєв, Ю.Є. Карпець, Ю.В. Мусатенко, Л.І. 2008-09-02T17:02:40Z 2008-09-02T17:02:40Z 2007 Участь активних форм кисню в індукуванні солестійкості проростків пшениці саліциловою кислотою / Ю.Є. Колупаєв, Ю.В. Карпець, Л.І. Мусатенко // Доп. НАН України. — 2007. — N 6. — С. 154–158. — Бібліогр.: 14 назв. — укp. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1739 581.1:632.122.1 The exogenous salicylic acid (SA) action on the salt resistance of wheat plantlets is studied. SA (1μM) increased the content, of peroxide compounds proline, and soluble carbohydrates in roots and (to a lesser degree) in propagules. Thus, the salt resistance of plantlets increased. All SA effects were levelled by an antioxidant ionol (butylhydroxytoluene). A conclusion is drawn that reactive oxygen forms are the messengers in the induction of plants' defense reactions to a salt stress by SA. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Біологія Участь активних форм кисню в індукуванні солестійкості проростків пшениці саліциловою кислотою Article published earlier |
| spellingShingle | Участь активних форм кисню в індукуванні солестійкості проростків пшениці саліциловою кислотою Колупаєв, Ю.Є. Карпець, Ю.В. Мусатенко, Л.І. Біологія |
| title | Участь активних форм кисню в індукуванні солестійкості проростків пшениці саліциловою кислотою |
| title_full | Участь активних форм кисню в індукуванні солестійкості проростків пшениці саліциловою кислотою |
| title_fullStr | Участь активних форм кисню в індукуванні солестійкості проростків пшениці саліциловою кислотою |
| title_full_unstemmed | Участь активних форм кисню в індукуванні солестійкості проростків пшениці саліциловою кислотою |
| title_short | Участь активних форм кисню в індукуванні солестійкості проростків пшениці саліциловою кислотою |
| title_sort | участь активних форм кисню в індукуванні солестійкості проростків пшениці саліциловою кислотою |
| topic | Біологія |
| topic_facet | Біологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1739 |
| work_keys_str_mv | AT kolupaêvûê učastʹaktivnihformkisnûvíndukuvannísolestíikostíprorostkívpšenicísalícilovoûkislotoû AT karpecʹûv učastʹaktivnihformkisnûvíndukuvannísolestíikostíprorostkívpšenicísalícilovoûkislotoû AT musatenkolí učastʹaktivnihformkisnûvíndukuvannísolestíikostíprorostkívpšenicísalícilovoûkislotoû |