Динаміка змін інтенсивності дихання листків Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) за різних значень низької температури і вологості повітря
Наведено результати оцінки кількісних характеристик дихання листків Galanthus nivalis, що зазнали впливу низьких температур і мінливої вологості повітря. У дослідженні використовували листки рослин на етапах вегетації до та під час цвітіння. Інтенсивність поглинання кисню визначали полярографічни...
Saved in:
| Published in: | Український ботанічний журнал |
|---|---|
| Date: | 2016 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
2016
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178445 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Динаміка змін інтенсивності дихання листків Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) за різних значень низької температури і вологості повітря / О.М. Федюк, О.В. Поліщук, Н.О. Білявська // Український ботанічний журнал. — 2016. — Т. 73, № 3. — С. 283-289. — Бібліогр.: 25 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-178445 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Федюк, О.М. Поліщук, О.В. Білявська, Н.О. 2021-02-19T11:13:25Z 2021-02-19T11:13:25Z 2016 Динаміка змін інтенсивності дихання листків Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) за різних значень низької температури і вологості повітря / О.М. Федюк, О.В. Поліщук, Н.О. Білявська // Український ботанічний журнал. — 2016. — Т. 73, № 3. — С. 283-289. — Бібліогр.: 25 назв. — укр. 0372-4123 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/ukrbotj73.03.283 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178445 Наведено результати оцінки кількісних характеристик дихання листків Galanthus nivalis, що зазнали впливу низьких температур і мінливої вологості повітря. У дослідженні використовували листки рослин на етапах вегетації до та під час цвітіння. Інтенсивність поглинання кисню визначали полярографічним методом за допомогою електрода Кларка. Встановлено, що інтенсивність загального дихання (Vt ) прямо корелює зі змінами вологості повітря (коефіцієнт кореляції 0,80) і вказує на потребу рослин G. nivalis у високому рівні відносної вологості. Зниження температури повітря зумовлює зростання частки ціанідрезистентного дихання в загальному диханні. Виявлені закономірності, ймовірно, пов'язані з необхідністю залучення рослиною додаткових витрат енергії на активування метаболічних процесів у ході адаптації до низьких температур. Приведены результаты оценки количественных характеристик дыхания листьев Galanthus nivalis, подвергшихся воздействию низких температур и меняющейся влажности воздуха. В исследовании использовали листья растений на этапах вегетации до и во время цветения. Интенсивность поглощения кислорода определяли полярографическим методом с помощью электрода конструкции Кларка. Установлено, что интенсивность общего дыхания (Vt ) прямо коррелирует с изменениями влажности воздуха (коэффициент корреляции 0,80) и это указывает на потребность растений G. nivalis в высоком уровне относительной влажности. Снижение температуры воздуха вызывает рост доли цианидрезистентного дыхания в общем дыхании листьев. Выявленные закономерности, вероятно, связаны с необходимостью привлечения растением дополнительных затрат энергии на активирование метаболических процессов в ходе адаптации к низким температурам. The results of the evaluation of the quantitative characteristics of respiration in the leaves of Galanthus nivalis exposed to low temperatures and changing humidity are presented. Leaves at the stages of the growing season and during flowering were used. The intensity of oxygen uptake was determined by the polarographic method using the Clark electrode. It was established that the intensity of the total respiration (Vt ) directly correlates with changes in humidity (correlation coefficient of 0.80) that might indicate a need of G. nivalis plants in the high level of relative humidity. The lower air temperatures caused the increase in the fraction of cyanide-resistant respiration in the total respiration. The revealed patterns are likely associated with the plant need in involving additional energy costs for activating their metabolic processes during adaptation to low temperatures. uk Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України Український ботанічний журнал Фізіологія, анатомія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин Динаміка змін інтенсивності дихання листків Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) за різних значень низької температури і вологості повітря Динамика изменений интенсивности дыхания листьев Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) при различных значениях низкой температуры и влажности воздуха Dynamics of changes in the intensity of respiration of Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) leaves under different values of low temperature and humidity Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Динаміка змін інтенсивності дихання листків Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) за різних значень низької температури і вологості повітря |
| spellingShingle |
Динаміка змін інтенсивності дихання листків Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) за різних значень низької температури і вологості повітря Федюк, О.М. Поліщук, О.В. Білявська, Н.О. Фізіологія, анатомія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин |
| title_short |
Динаміка змін інтенсивності дихання листків Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) за різних значень низької температури і вологості повітря |
| title_full |
Динаміка змін інтенсивності дихання листків Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) за різних значень низької температури і вологості повітря |
| title_fullStr |
Динаміка змін інтенсивності дихання листків Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) за різних значень низької температури і вологості повітря |
| title_full_unstemmed |
Динаміка змін інтенсивності дихання листків Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) за різних значень низької температури і вологості повітря |
| title_sort |
динаміка змін інтенсивності дихання листків galanthus nivalis (amaryllidaceae) за різних значень низької температури і вологості повітря |
| author |
Федюк, О.М. Поліщук, О.В. Білявська, Н.О. |
| author_facet |
Федюк, О.М. Поліщук, О.В. Білявська, Н.О. |
| topic |
Фізіологія, анатомія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин |
| topic_facet |
Фізіологія, анатомія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин |
| publishDate |
2016 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Український ботанічний журнал |
| publisher |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Динамика изменений интенсивности дыхания листьев Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) при различных значениях низкой температуры и влажности воздуха Dynamics of changes in the intensity of respiration of Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) leaves under different values of low temperature and humidity |
| description |
Наведено результати оцінки кількісних характеристик
дихання листків Galanthus nivalis, що зазнали впливу
низьких температур і мінливої вологості повітря. У дослідженні використовували листки рослин на етапах вегетації до та під час цвітіння. Інтенсивність поглинання
кисню визначали полярографічним методом за допомогою електрода Кларка. Встановлено, що інтенсивність загального дихання (Vt
) прямо корелює зі змінами
вологості повітря (коефіцієнт кореляції 0,80) і вказує на
потребу рослин G. nivalis у високому рівні відносної вологості. Зниження температури повітря зумовлює зростання частки ціанідрезистентного дихання в загальному
диханні. Виявлені закономірності, ймовірно, пов'язані
з необхідністю залучення рослиною додаткових витрат
енергії на активування метаболічних процесів у ході
адаптації до низьких температур.
Приведены результаты оценки количественных характеристик дыхания листьев Galanthus nivalis, подвергшихся
воздействию низких температур и меняющейся влажности воздуха. В исследовании использовали листья растений на этапах вегетации до и во время цветения. Интенсивность поглощения кислорода определяли полярографическим методом с помощью электрода конструкции
Кларка. Установлено, что интенсивность общего дыхания (Vt
) прямо коррелирует с изменениями влажности
воздуха (коэффициент корреляции 0,80) и это указывает
на потребность растений G. nivalis в высоком уровне относительной влажности. Снижение температуры воздуха вызывает рост доли цианидрезистентного дыхания в
общем дыхании листьев. Выявленные закономерности,
вероятно, связаны с необходимостью привлечения растением дополнительных затрат энергии на активирование метаболических процессов в ходе адаптации к низким температурам.
The results of the evaluation of the quantitative characteristics of respiration in the leaves of Galanthus nivalis
exposed to low temperatures and changing humidity are presented. Leaves at the stages of the growing season and during
flowering were used. The intensity of oxygen uptake was determined by the polarographic method using the Clark
electrode. It was established that the intensity of the total respiration (Vt
) directly correlates with changes in humidity
(correlation coefficient of 0.80) that might indicate a need of G. nivalis plants in the high level of relative humidity.
The lower air temperatures caused the increase in the fraction of cyanide-resistant respiration in the total respiration.
The revealed patterns are likely associated with the plant need in involving additional energy costs for activating their
metabolic processes during adaptation to low temperatures.
|
| issn |
0372-4123 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178445 |
| citation_txt |
Динаміка змін інтенсивності дихання листків Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) за різних значень низької температури і вологості повітря / О.М. Федюк, О.В. Поліщук, Н.О. Білявська // Український ботанічний журнал. — 2016. — Т. 73, № 3. — С. 283-289. — Бібліогр.: 25 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT fedûkom dinamíkazmíníntensivnostídihannâlistkívgalanthusnivalisamaryllidaceaezaríznihznačenʹnizʹkoítemperaturiívologostípovítrâ AT políŝukov dinamíkazmíníntensivnostídihannâlistkívgalanthusnivalisamaryllidaceaezaríznihznačenʹnizʹkoítemperaturiívologostípovítrâ AT bílâvsʹkano dinamíkazmíníntensivnostídihannâlistkívgalanthusnivalisamaryllidaceaezaríznihznačenʹnizʹkoítemperaturiívologostípovítrâ AT fedûkom dinamikaizmeneniiintensivnostidyhaniâlistʹevgalanthusnivalisamaryllidaceaeprirazličnyhznačeniâhnizkoitemperaturyivlažnostivozduha AT políŝukov dinamikaizmeneniiintensivnostidyhaniâlistʹevgalanthusnivalisamaryllidaceaeprirazličnyhznačeniâhnizkoitemperaturyivlažnostivozduha AT bílâvsʹkano dinamikaizmeneniiintensivnostidyhaniâlistʹevgalanthusnivalisamaryllidaceaeprirazličnyhznačeniâhnizkoitemperaturyivlažnostivozduha AT fedûkom dynamicsofchangesintheintensityofrespirationofgalanthusnivalisamaryllidaceaeleavesunderdifferentvaluesoflowtemperatureandhumidity AT políŝukov dynamicsofchangesintheintensityofrespirationofgalanthusnivalisamaryllidaceaeleavesunderdifferentvaluesoflowtemperatureandhumidity AT bílâvsʹkano dynamicsofchangesintheintensityofrespirationofgalanthusnivalisamaryllidaceaeleavesunderdifferentvaluesoflowtemperatureandhumidity |
| first_indexed |
2025-11-25T07:43:41Z |
| last_indexed |
2025-11-25T07:43:41Z |
| _version_ |
1850507277824425984 |
| fulltext |
283ISSN 0372-4123. Укр. ботан. журн., 2016, 73(3)
Вступ
Рослини в природних умовах зростання зазна
ють упливу різноманітних мінливих факторів зо
внішнього середовища, які можуть сприйматися
як стресори за неадекватної сили їхньої дії. Для
виживаннярослинивикористовуютьрізноманітні
захисні механізми, модифікуючи реакції метабо
лізму, що дає їм змогу пристосовуватися до мін
ливих упливів середовища існування. Відомо, що
несприятливі чинники довкілля тією чи іншою
мірою пригнічують дихальний метаболізм міто
хондрій,знижуючийогоефективністьчерезчаст
кове пригнічення окиснювального фосфорилю
вання (Stupniкova et al., 2006; Shugaev et al., 2008;
Generozovaetal.,2009)танегативнопозначаючись
на рості проростків (Schmitt, Dizengremel, 1989;
Leprinceetal.,2000).
Вивчення адаптивних можливостей рослин і
їхньої стійкості до несприятливих упливів нав
колишнього середовища є однією з центральних
проблембіохіміїтафізіологіїрослин.Особливоак
туальними в цьому напрямку залишаються дослі
дження,спрямованіназ'ясуваннямеханізмівадап
таціїрослиннихоб'єктівдонизькихтемператур.
Дихання – це поетапний компартментований
процес. Перші етапи дихання відбуваються в ци
топлазмі, а основний продукт гліколізу (піруват)
дифундує у спеціалізовані дихальні органели, мі
тохондрії, де зазнає окиснювального декарбокси
люваннявциклітрикарбоновихкислот.Уреакці
яхциклуутворюютьсясполукизвисокимвіднов
ним потенціалом – піридиннуклеотиди НАДН і
ФАДН
2
. На вирішальному етапі відновлювальні
еквіваленти окиснюються з утворенням енергії в
електронтранспортному ланцюзі (ЕТЛ), лока
лізованому у внутрішній мембрані мітохондрій.
ОсновнийЕТЛскладаєтьсязчотирьохтрансмем
бранних білкових мультиферментних комплексів,
двох невеликих за молекулярною масою лабіль
них компонентів (убіхінону та цитохрому с), що
виконуютьфункціюпереносниківелектронівміж
комплексами, і АТФсинтази. Перенесення пари
електронівзаосновнимцитохромнимшляхомвід
НАДНдокиснюзподальшимсинтезомтрьохмо
лекулАТФєуніверсальнимдлярослин (Golovko,
1999)таінгібуєтьсяціанідами.
Необхідно зазначити, що здебільшого дослід
ники вивчають механізми адаптації рослин до дії
якогось одного несприятливого чинника, тоді як
рідшетрапляютьсяроботи,присвяченіз'ясуванню
doi:10.15407/ukrbotj73.03.283
О.М.ФЕДЮК,О.В.ПОЛІЩУК,Н.О.БІЛЯВСЬКА
ІнститутботанікиіменіМ.Г.ХолодногоНАНУкраїни
вул.Терещенківська,2,м.Київ,01004,Україна
membrana@ukr.net
ДИНАМІКА ЗМІН ІНТЕНСИВНОСТІ ДИХАННЯ ЛИСТКІВ GALANTHUS NIVALIS
(AMARYLLIDACEAE) ЗА РІЗНИХ ЗНАЧЕНЬ НИЗЬКОЇ ТЕМПЕРАТУРИ І ВОЛОГОСТІ ПОВІТРЯ
FediukO.M.,PolishсhukO.V.,BilyavskaN.O.Dynamics of changes in the intensity of respiration of Galanthus nivalis
(Amaryllidaceae) leaves under different values of low temperature and humidity.Ukr.Bot.J.,2016,73(3):283—289.
M.G.KholodnyInstituteofBotany,NationalAcademyofSciencesofUkraine
2,TereshchenkivskaStr.,Kyiv,01004,Ukraine
Abstract.Theresultsoftheevaluationofthequantitativecharacteristicsofrespirationintheleavesof Galanthus nivalis
exposedtolowtemperaturesandchanginghumidityarepresented.Leavesatthestagesofthegrowingseasonandduring
flowering were used. The intensity of oxygen uptake was determined by the polarographic method using the Clark
electrode.Itwasestablishedthattheintensityofthetotalrespiration(V
t
)directlycorrelateswithchangesinhumidity
(correlationcoefficientof0.80) thatmight indicateaneedofG. nivalisplants in thehigh levelof relativehumidity.
Thelowerairtemperaturescausedtheincreaseinthefractionofcyanideresistantrespirationinthetotalrespiration.
Therevealedpatternsarelikelyassociatedwiththeplantneedininvolvingadditionalenergycostsforactivatingtheir
metabolicprocessesduringadaptationtolowtemperatures.
Key words:airhumidity,Galanthus nivalis,hypothermia,respiration,potassiumcyanide
©О.М.ФЕДЮК,О.В.ПОЛІЩУК,Н.О.БІЛЯВСЬКА,2016
284 ISSN 0372-4123. Ukr. Bot. J., 2016, 73(3)
комбінованоговпливуфакторіврізноїприродина
рослини(Kolupaev,Karpets,2010;Atkinson,Urwin,
2012; Visser et al., 2016). У природних умовах не
сприятливі чинники діють на рослини зазвичай
одночасно, а відповідні реакції на їхній спільний
уплив, зокрема низьких температур і вологості,
можутьпомітновідрізнятисявідефектів,спричи
ненихкожнимізфакторівдовкілля.Дослідженню
ролі дихання в адаптації морозостійких сільсько
господарських рослин до впливу низьких темпе
ратур і вологості середовища присвячено декіль
ка наукових праць (Schmitt, Dizengremel, 1989;
Leprinceetal.,2000;Tayloretal.,2000).Однакроз
робок,спрямованихнавивченнямеханізмівїхньої
сумісної дії на дихання дикорослих рослин, ми
не знайшли, проте вони мають важливе значен
ня, особливо з огляду на вивчення впливу змін
кліматутаохоронивидів,щозникають.Одним із
такихвидів,занесенихдо«ЧервоноїкнигиУкраї
ни»,єGalanthus nivalisL.Нашимипопереднімидо
слідженняминалисткахG. nivalis виявленовплив
факторів навколишнього середовища на структу
румітохондрій(Fediuk,Bilyavska,2015),основною
функцієюякихєдихання.Томуметоюцієїроботи
єкількіснаоцінкадиханнярослинефемероїдного
типу G. nivalis, які розвиваються за умов низьких
температурімінливоївологості.
Об'єкти та ме то ди до слі джень
Умо ви рос ту і схе ма ек спе ри мен ту. В експерименті
використовували рослини G. nivalis, які розвива
лися в природних умовах у відкритому ґрунті на
ділянках лісництв Рівненської області. З ґрунту
вилучали рослини п'ятого року вегетації, в яких
передбачалася поява квітки навесні того ж року.
ВідібранірослинивисаджувалинаділянкиІнсти
туту ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України у
відкритийґрунт,девониперебувалидочасупрове
денняексперименту.
У дослідженні використовували листки, зрізані
зрослинуперіодвід5лютогодо16березня,тобто
наетапахвегетації,дотапідчасцвітіння.Кількіс
ніпоказникидиханнялистківоцінювализаінтен
сивністюпоглинаннякиснювлисткахуперіодидо
тапідчасцвітіннярослини.
Дані цілодобових вимірювань температури та
вологостіатмосферногоповітряотримувализсай
та rp5.ua зі станції Kyiv (Ukraine) з індексом Все
світньої метеорологічної організації (WMO ID)
33345, яка розташована на території аеропорту
«Київ»(Жуляни,50˚24΄пн.ш.,30˚34΄сх.д.,висота
166 м). Ці відомості вибірково порівнювали з да
ними нашої експериментальної ділянки і не вия
вилизначнихвідмінностей,щоуможливлюєвико
ристанняцихпоказників.
Ви мі рю ван ня тка нин но го ди хан ня лист ків. У день
проведенняекспериментузрослинG. nivalisзріза
ли листки і протягом 5 хв доправляли їх у примі
щеннялабораторії.
Інтенсивністьпоглинаннялисткамикиснюви
значалиамперометричнимметодоміззастосуван
нямполярографазелектродомконструкціїКларка.
За30хвдопочаткувимірюваньзметоюстабіліза
ціїроботиелектродайоговитримувализаробочої
напруги 0,60–0,65 В у дистильованій воді. Після
цього попередньо нарізані фрагменти листкових
пластинокзавдовжки2–3ммізавширшки1ммза
гальноюмасою70мгвносиливкоміркуоб'ємом4
млзізотонічнимрозчином,pH5,2.Інтенсивність
поглинаннякиснювимірювалипротягом10–15хв
затемпературизовнішньогосередовища+26°С.
Загальну інтенсивність поглинання кисню (V
t
)
визначалибездодаванняінгібіторів.Інтенсивність
ціанідрезистентногодихання(V
kcn
)вимірювалипі
слядодаваннявреакційнесередовищеKCN.Дію
чуконцентраціюKCN(10мМ)добиралиекспери
ментально.
Ста тистич на об роб ка да них. У кожній групі по
казників,наведенихустатті,врахованонеменше
восьмибіологічнихповторіввимірюваньзагальної
інтенсивностідиханнятанеменшетрьохповторів
визначення частки ціанідрезистентного дихання,
щодалозмогудосягтивисокогорівнявідтворюва
ностіфактичнихпараметрівзарахунокзменшення
похибкивибірки.
Інтенсивністьдиханнявизначализакоефіцієн
том лінійної регресії на лінійних ділянках кривої
змінконцентраціїкиснюуполярографічнійкомір
ці.Урегресіївраховано≥1000точок,часовийпро
міжок≥2хв,R2≥0,95.
Для оцінки можливого впливу температури та
вологості на інтенсивність дихання та частку ціа
нідрезистентногодиханняз'ясовуваликоефіцієнти
кореляції цих величин. Враховували середнє зна
чення температури за останню добу (від 14.00 до
14.00)длякожногоекспериментальногоднятасе
реднєцихзначеньдлякожноїгрупиданих.Коре
ляціювважалидостовірною,колиα=0,05.
285ISSN 0372-4123. Укр. ботан. журн., 2016, 73(3)
Ре зуль та ти до слі джень та їх об го во рен ня
Дляоцінкивпливутемпературитавологостісере
довища на інтенсивність дихання листків рослин
G. nivalisпроводиливимірюванняпротягом40днів
вегетації.Температураповітряприцьомузмінюва
ласявід–3,7до+8,5оС,авідноснавологість–від
49до88%(таблиця).
Інтенсивність дихання за цей період становила
в середньому 9,78±0,35 мкмоль О
2
/(г·год). Частка
ціанідрезистентного дихання в середньому
дорівнювала 21,55±2,57 %, що є невисоким
значенням для альтернативного шляху дихання.
Для кореляційного аналізу з метою виявлення
можливих зв'язків між значеннями сумарної
інтенсивностідихання,часткиціанідрезистентного
диханнятазмінамитемпературиівологостіповітря
всю сукупність вимірів поділили на 6 часових
проміжків–6групвимірів(див.таблицю).
Максимальна інтенсивність дихання
12,297±0,993 мкмоль О
2
/(г·год) спостерігалась у
групі№3занайвищоївідносноївологостізавесь
періодексперименту(88%).Значеннятемператури
при цьому було середнім (2,2 оС). Найнижчу
інтенсивність дихання – 7,68±0,24 мкмоль О
2
/
(г·год)–фіксувалибезпосередньопередцим(група
№2)завологості59%ітемператури–3,6оС.Зцих
даних неможливо дійти висновку про те, який
факторбільшевпливавнаінтенсивністьдихання–
вологість чи температура повітря, адже обидва
вонизначнозмінювалисьводнаковомунапрямку.
Можлива залежність інтенсивності дихання від
вологості повітря підтверджується коефіцієнтом
кореляції(0,80),щоєпоказникомвисокоїпрямої
кореляціїідостовірний,колиα=0,05.
Найбільше та найменше значення частки
ціанідрезистентного дихання (групи № 2 і
№ 5, відповідно) спостерігались за найменших
показників інтенсивності дихання та вологості
повітря; ці групи суттєво відрізнялися за
значенням температури повітря (–3,63 і +8,5 оС,
відповідно). Таким чином, імовірно, що низька
температура у групі № 2 спричинила зростання
частки ціанідрезистентного дихання. Кореляція
між значеннями температури повітря та часткою
ціанідрезистентного дихання становила –0,54,
щоєпоказникомсередньоїзворотноїкореляціїта
можевважатисядостовірнимлишедляα=0,1.
Графіки,яківідображаютьзмінивчасівологості,
інтенсивності дихання, температури та частки
ціанідрезистентногодихання,наведенонарисунку
(а, b, с, dвідповідно).Спостерігаєтьсяподібністьу
динаміці змін вологості (а) та змін інтенсивності
дихання (b), тоді як графік змін температури (c)
відображає тенденцію до зростання з часом, а
графік змін частки ціанідрезистентного дихання
(d)–тенденціюдозниженнязчасом.
Протягом весняного періоду вегетації
рослини в природних умовах зазнають упливу
значних коливань температур і вологості
навколишньогосередовища.Дослідженнядобової
та сезонної динаміки фізіологічних процесів у
рослин показали, що дія абіотичних факторів
може зумовлювати функціональні зміни в
листках, незважаючи на відсутність зовнішньо
виражених ознак пошкодження. Відомо, що на
дихання рослин можуть упливати різноманітні
фактори середовища. Серед них провідними
абіотичними чинниками є температура та
вологість атмосферного повітря (Mazei et al.,
2009). Зниження температури повітря (нижче
Зміни температури, вологості повітряного середовища та показників тканинного дихання в період весняної вегетації
Galanthus nivalis
Changes in temperature, air humidity, and tissue respiration parameters under spring vegetation period of Galanthus nivalis
Показники
Групивимірів
№1 №2 №3 №4 №5 №6
Період
5–11лютого 12–18лютого 19–25лютого
26лютого–
6березня
7–12березня 13–16березня
Температура,˚С –3,7 –3,6 2,2 3,1 8,5 4,9
Відноснавологістьповітря,% 76 59 88 72 49 74
Інтенсивністьдихання,мкмоль/(г·год) 9,11±0,46 7,68±0,24 12,30±1,20 11,91±0,99 8,04±0,70 10,91±0,70
Часткаціанідрезистентногодихання,% 20,34±3,84 39,64±3,30 24,30±2,70 27,85±1,58 19,40±1,46 21,87±6,93
286 ISSN 0372-4123. Ukr. Bot. J., 2016, 73(3)
0 оС) призводить до окиснювального стресу, що
негативнопозначаєтьсянаобмініречовин,кінетиці
окремих ферментативних реакцій тропічних і
субтропічних рослин, зумовлюючи припинення
їхнього дихання та відмирання (Lukatkin, 2005).
Проте морозостійкі види трав'яних рослин
протягом еволюції набули здатності зберігати
нормальну або мінливу інтенсивність дихання та
активність життєвих процесів навіть за мінусових
температур середовища. Це підтверджено
численними результатами досліджень, в яких
об'єктами експериментів були пшениця, жито,
ячмінь(Radyuketal.,2010;Grabelnykhetal.,2011;
Kolupaevetal.,2015).Назв'язокміжтемпературою,
вологістю середовища та інтенсивністю дихання
рослин вказують такі факти: після впливу
низьких температур відбуваються структурні
зміни в кореневій меристемі, які зумовлюють
уповільненняпоглинанняречовин(Lazarevaetal.,
2008);пошкодженнялистківспричинюєзниження
інтенсивності фотосинтезу (Venzhik et al., 2012;
Smashevskii, 2014) й активності деяких ферментів
(Lukatkin, 2003), тоді як за низької відносної
вологостісередовищауповільнюєтьсярістрослин
(Belozerova, Novikova, 2010). Неоднозначними
залишаються погляди дослідників на механізми
адаптивних реакцій морозостійких рослин щодо
впливу температури та вологості довкілля. Це
пов'язанозтим,щонадіюцихабіотичнихфакторів
морозостійкірослинивприроднихумовахможуть
реагуватипорізному.
У наших дослідженнях зосереджено увагу на
вивченні взаємозв'язку між температурою, воло
гістю повітря й інтенсивністю загального та ціа
нідрезистентного дихання листків G. nivalis на
різнихетапахвегетації.Завдякидослідженнямци
тохромного шляху дихання, а також оксидаз, які
виконують термінальну роль, розкрито не тільки
наявність у рослинних клітинах ціанідрезистент
ного(альтернативного)транспортуелектронів,ай
можливістьактивуванняйогорегуляторнихфунк
цій у разі впливу несприятливих абіотичних фак
торів(Garmash,2010;Boroviketal.,2013).Оскільки
ціанідрезистентний шлях транспортування елек
Змінивологості(а),інтенсивностідихання(b),температури(c)тачасткиціанідрезистентногодихання(d),залежно
відінтервалувимірювання.Групивиміріввідображаютьрізнічасовіпроміжки(див.таблицю)
Humidity(a),respirationintensity(b),temperature(c),andcyanideresistantrespirationfraction(d)changesasafunctionof
observationtimeperiod
№ №
№№
287ISSN 0372-4123. Укр. ботан. журн., 2016, 73(3)
тронівактивуєтьсяпіслянасиченняабочасткового
блокуванняцитохромоксидазногомеханізму,оцін
ка частки ціанідрезистентного дихання від інтен
сивностізагальногодиханняпіслядіїціанідуможе
бутидещозавищеною,однакуможливлюєприпу
щення про зміни ємності альтернативного шляху
дихання.
Інтенсивність дихання листків G. nivalis у се
редньому становила 9,78±0,35 мкмоль О
2
/(г·год),
що свідчить про рівень дихання, притаманний
листкамширокогоколарослин(Lambersetal.,1983;
AzcónBietoetal.,1987).Часткаціанідрезистентно
годихання(21,55±2,57%)єневисокою,аджедля
листківдеякихвидіврослинхарактерніпоказники
50%івище(Lambersetal.,1983;AzcónBietoetal.,
1987).Разомзтимунашійроботіцейпоказниква
ріювавуширокихмежах–від19до40%,щоможе
свідчитипроважливупристосувальнурольальтер
нативного шляху дихання у метаболізмі листків
G. nivalis. Коефіцієнт кореляції альтернативного
шляхудиханнязтемпературоюповітрянарівні–
0,54можесвідчитипронеобхідністьйогоактивації
упроцесіпристосуваннядонизькихзначеньтем
ператури.
Слідзазначити,щокоефіцієнткореляціїсумар
ноїінтенсивностідиханнязтемпературоюповітря
становив 0,22, це є низьким значенням і підтвер
джуєслабкийзв'язокзагальногодиханнязтемпе
ратуроюнавколишньогосередовища.Можнапри
пустити, що збільшення інтенсивності альтерна
тивногодиханнязанизькихтемпературпов'язане
знеобхідністюенергетичнотапластичнозабезпе
читимінімальнийрівеньметаболізмунатлізмен
шенняінтенсивностівсіххімічнихреакційворга
нізмізізниженнямтемператури.
Ми плануємо здійснити низку дослідів, метою
яких буде подальше вивчення механізмів дихан
ня листків G. nivalis у період весняної вегетації та
впливу на них інгібітора ціанідрезистентного ди
ханнясаліцилгідроксамовоїкислоти.
Ви снов ки
Такимчином,урезультатінашихдослідженьвияв
лено,щовперіодвесняноївегетаціїінтенсивність
дихання листків G. nivalis залежить від вологості
та температури середовища. Показано, що інтен
сивність загального дихання (V
t
) прямо корелює
зізмінамивологостіповітря(коефіцієнткореляції
0,80)івказуєнапотребурослинG. nivalis увисоко
мурівнівідносноївологості(72–88%).Зростання
частки ціанідрезистентного дихання в загальному
диханнілистків G. nivalisкорелюєзізниженоютем
пературою повітря (коефіцієнт кореляції – 0,53).
Виявлені закономірності, ймовірно, пов'язані з
необхідністюзалученнярослиноюдодатковихви
тратенергіїнаактивуванняметаболічнихпроцесів
уходіадаптаціїдонизькихтемператур.
СПИСОКЛІТЕРАТУРИ
Atkinson N.J., Urwin P.E. The interaction of plant biotic
andabioticstresses:fromgenestothefield,J. Exp. Bot.,
2012,63(10):3523–3543.
AzcónBieto J., Murillo J., Penuelas J. Cyanideresistant
respirationinphotosyntheticorgansoffreshwateraquat
icplants,Plant Physiol.,1987,84(3):701–706.
Belozerova A.A., Novikova P.N. Usp. sovr. estestvoznaniia,
2010, 7: 18–19. [Белозерова А.А., Новикова П.Н.
Влияние дефицита влаги на изменчивость
количественных признаков яровой пшеницы
(Triticum aestivum L.) // Успехи совр. естествозна-
ния.–2010.–Вып.7.–С.18–19].
Borovik O.A., Grabelnykh O.I., Korolеva N.A.,
Pobezhimova T.P., Voinikov V.K. J. Stress Physiol.
Biochem., 2013, 9(4): 115–121. [Боровик О.А.,
ГрабельныхО.И.,КоролеваН.А.,ПобежимоваТ.П.,
Войников В.К. Связь между активностью альтер
нативного пути дыхания, содержанием сахаров и
морозоустойчивостью озимой пшеницы // J. Stress
Physiol. Biochem.–2013.–9(4).–С.115–121].
Fediuk О.M., Bilyavska N.O. Visn. Kharkiv. nat-
sion. ahrarn. univ-tu, 2015, 2(35): 58–63. [Фе
дюк О.М., Білявська Н.О. Ультраструктурні зміни
мітохондрій листків Galanthus nivalis L. при веге
тації за умов гіпотермії // Вісн. Харків. нац. аграр.
ун-ту. –2015.–2(35).–C.58–63].
Garmash E.V. Izvestiia Komi nauchnogo tcentra UrO RAN,
2010, 3: 26–31. [Гармаш Е.В. Альтернативный путь
дыхания в растениях: регуляция и функции // Из-
вестия Коми науч. центра УрО РАН.–2010.–Вып.
3.–С.26–31].
Generozova I.P., Maevskaya S.N., Shugaev A.G.
Fiziol. rasteniy,2009,56(1):45–52.[ГенерозоваИ.П.,
МаевскаяС.Н.,ШугаевА.Г.Ингибированиеметабо
лической активности митохондрий в этиолирован
ныхпроросткахгороха,подвергнутыхводномустрес
су//Физиол. растений.–2009.–56(1).–С.45–52].
GolovkoT.K.Dykhanye rastenyi (fyzyolohycheskye aspekty),
St.Petersburg: Nauka, 1999, 204 рр. [Головко Т.К.
Дыхание растений (физиологические аспекты). –
СПб.:Наука,1999.–204с.].
Grabelnykh O.I., Pobezhimova T.P., Korzun A.M.,
Voznenko S.A., Koroleva N.A., Pavlovskaia N.S.,
BorovikO.A.,VoinikovV.K.J. Stress Physiol. Biochem.,
2011, 7(4): 447–456. [Грабельных О.И., Побежимо
ваТ.П.,КорзунА.М.,ВозненкоС.А.,КоролеваН.А.,
ПавловскаяН.С.,БоровикО.А.,ВойниковВ.К.Уча
стие цианидрезистентного дыхания в термогенера
циииантиокислительнойзащитеклеткивпророст
288 ISSN 0372-4123. Ukr. Bot. J., 2016, 73(3)
кахозимойпшеницыприхолодовомвоздействии//
J. Stress Physiol. Biochem.–2011.–7(4).–С.447–456].
Kolupaev Yu.E., Karpets Yu.V. Formyrovanye adaptyvnykh
reaktsyi rastenyi na deystvye abyotycheskykh stressorov,
Kyiv: Osnova, 2010, 351 pp. [Колупаев Ю.Е., Кар
пецЮ.В.Формирование адаптивных реакций расте-
ний на действие абиотических стрессоров. – Киев:
Основа,2010.–351с.].
KolupaevYu.E.,RiabchunN.I.,VainerA.A.,IastrebT.O.,
OboznyiA.I.Fiziol. rasteniy,2015,62(4):533–541.[Ко
лупаевЮ.Е.,РябчунН.И.,ВайнерА.А.,ЯстребТ.О.,
Обозный А.И. Активность антиоксидантных фер
ментов и содержание осмолитов в проростках ози
мыхзлаковпризакаливанииикриострессе//Физи-
ол. растений.–2015.–62(4).–С.533–541].
Lambers H., Day D.A., AzcónBieto J. Cyanideresistant
respirationinrootsandleaves.Measurementswithintact
tissues and isolated mitochondria, Plant Physiol., 1983,
58(2):148–154.
LazarevaE.M.,ChentcovYu.S.,SmirnovaE.A.Tsitologyia,
2008,50(7):597–613.[ЛазареваЕ.М.,ЧенцовЮ.С.,
Смирнова Е.А. Влияние низкой температуры на
системы микротрубочек в клетках корневой мери
стемы ярового и озимого сортов пшеницы Triticum
aestivumL.//Цитология. –2008.–50(7).–С.597–613].
LeprinceO.,HarrenF.J.M.,BuitinkJ.,AlberdaM.,Hoek
straF.A.Metabolicdisfunctionandunabatedrespiration
precedethelossofmembraneintegrityduringdehydra
tionofgerminatingradicles,Plant Physiol.,2000,122(2):
597–608.
Lukatkin A.S. Fiziol. rasteniy, 2003, 50(2): 271–274. [Лу
каткин А.С. Вклад окислительного стресса в раз
витиехолодовогоповреждениявлистьяхтеплолю
бивых растений. Повреждение клеточных мембран
приохлаждениитеплолюбивыхрастений//Физиол.
растений.–2003.–50(2).–С.271–274].
Lukatkin A.S. Fiziol. rasteniy, 2005, 52(4): 608–613. [Лу
каткинА.С.Инициацияиразвитиехолодовогопо
вреждениявлистьяхтеплолюбивыхрастений//Фи-
зиол. растений.–2005.–52(4).–С.608–613].
Mazei N.G., Shilenkov A.V, Vial Yu.A. Izv. Penz. gos.
pedagog. univ. im. V.G. Belinsky,2009,18:36–38.[Ма
зейН.Г.,ШиленковА.В,ВяльЮ.А.Влияниенизких
температурнадыханиепрорастающихсемянгречи
хи//Изв. Пензенского гос. пед. ун-та им. В.Г. Белин-
ского.–2009.–Вып.18.–С.36–38].
Radyuk M.S., Domanskaya I.N., Shcherbakov R.A.,
Shalygo N.V. Izv. NAN Belarusi, 2010, 4: 75–79.
[Радюк М.С., Доманская И.Н., Щербаков Р.А.,
ШалыгоН.В.Влияниенизкотемпературногострес
санасодержаниедегидриновишаперонаБТШ70в
зеленыхпроросткахячменя(Hordeum vulgare)//Изв.
НАН Беларуси.–2010.–Вып.4.–С.75–79].
Schmitt N., Dizengremel P. Effect of osmotic stress on
mitochondria isolated from etiolated mung bean and
sorghumseedlings,Plant Physiol. Biochem.,1989,27(1):
17–26.
Shugaev A.G., Generozova I.P., Shugaeva N.A.,
Vyskrebentceva E.I. Fiziol. rasteniy, 2008, 55(3):
374–380. [Шугаев А.Г., Генерозова И.П., Шу
гаева Н.А., Выскребенцева Э.И. Метаболичес
кая активность митохондрий растений в ги
пертонических растворах сахарозы // Физиол.
растений.–2008.–55(3).–С.374–380].
Smashevskii N.D. Astrakhanskii vestnik ekologicheskogo
obrazovaniia,2014,2(28):165–180.[СмашевскийН.Д.
Экология фотосинтеза // Астрахан. вестник экол.
образования. –2014.–2(28).–С.165–180].
StupniкovaI.,BenamarA.,TolleterD.,GreletJ.,Borovskii
G.,DorneA.J.MacherelD.Peaseedmitochondriaare
endowed with a remarkable tolerance to extreme phys
iological temperatures, Plant Physiol., 2006, 140(1):
326–335.
Taylor N.L., Day D.A., Millar A.H. Environmental stress
causesoxidativedamagetoplantmitochondrialeadingto
inhibitionofglycinedecarboxylase,J. Biol. Chem., 2002,
277(45):42663–42668.
VenzhikYu.V.,TitovA.F.,TalanovaV.V.,MiroslavovE.A.,
KoteevaN.K.Tsitologyia,2012,54(12):916–924.[Вен
жик Ю.В., Титов А.Ф., Таланова В.В., Миросла
вов Е.А., Котеева Н.К. Структурнофункциональ
ная реорганизация фотосинтетического аппарата
растений пшеницы при холодовой адаптации //
Цитология. –2012.–54(12).–С.916–924].
VisserE.J.W.,ZhangQ.,GruyterDeF.,MartensS.,Huber
H. Shade affects responses to drought and flooding –
acclimationtomultiplestresses inbittersweet(Solanum
dulcamaraL.),Plant Biol.,2016,18(S1):112–119.
Рекомендуєдодруку Надійшла26.01.2016
І.В.Косаківська
289ISSN 0372-4123. Укр. ботан. журн., 2016, 73(3)
ФедюкО.М.,ПоліщукО.В.,БілявськаН.О. Динаміка
змін інтенсивності дихання листків Galanthus nivalis
(Amaryllidaceae) за різних значень низької температури і
вологості повітря.– Укр.ботан.журн.–2016.–73(3):
283—289.
ІнститутботанікиіменіМ.Г.ХолодногоНАНУкраїни
вул.Терещенківська,2,м.Київ,01004,Україна
Наведено результати оцінки кількісних характеристик
дихання листків Galanthus nivalis, що зазнали впливу
низьких температур і мінливої вологості повітря. У до
слідженнівикористовувалилисткирослиннаетапахве
гетаціїдотапідчасцвітіння.Інтенсивністьпоглинання
кисню визначали полярографічним методом за допо
могою електрода Кларка. Встановлено, що інтенсив
ністьзагальногодихання(V
t
)прямокорелюєзізмінами
вологостіповітря(коефіцієнткореляції0,80)івказуєна
потребурослинG. nivalis увисокомурівнівідносноїво
логості.Зниженнятемпературиповітрязумовлюєзрос
таннячасткиціанідрезистентногодиханнявзагальному
диханні. Виявлені закономірності, ймовірно, пов'язані
з необхідністю залучення рослиною додаткових витрат
енергії на активування метаболічних процесів у ході
адаптаціїдонизькихтемператур.
Ключові слова:Galanthus nivalis,вологістьповітря,
гіпотермія,дихання,ціанідкалію.
ФедюкО.М.,ПолищукА.В.,БелявскаяН.А.Динамика
изменений интенсивности дыхания листьев Galanthus
nivalis (Amaryllidaceae) при различных значениях низкой
температуры и влажности воздуха.– Укр.ботан.журн.–
2016.–73(3):283—289.
ИнститутботаникиимениН.Г.ХолодногоНАН
Украины
ул.Терещенковская,2,г.Киев,01004,Украина
Приведенырезультатыоценкиколичественныххаракте
ристикдыханиялистьевGalanthus nivalis,подвергшихся
воздействиюнизкихтемпературименяющейсявлажно
стивоздуха.Висследованиииспользовалилистьярасте
нийнаэтапахвегетациидоивовремяцветения.Интен
сивностьпоглощениякислородаопределялиполярогра
фическим методом с помощью электрода конструкции
Кларка. Установлено, что интенсивность общего дыха
ния (V
t
) прямо коррелирует с изменениями влажности
воздуха(коэффициенткорреляции0,80)иэтоуказывает
напотребностьрастенийG. nivalisввысокомуровнеот
носительнойвлажности.Снижениетемпературывозду
хавызываетростдолицианидрезистентногодыханияв
общемдыханиилистьев.Выявленныезакономерности,
вероятно,связаныснеобходимостьюпривлечениярас
тениемдополнительныхзатратэнергиинаактивирова
ниеметаболическихпроцессоввходеадаптациикниз
кимтемпературам.
Ключевые слова:Galanthus nivalis,влажностьвоздуха,
гипотермия,дыхание,цианидкалия.
|