Влияние засоления на содержание полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L.
Дослiджено вмiст ендогенних вiльних та кон’югованих полiамiнiв i фiтогормонiв у листках та коренях проросткiв Phaseolus vulgaris L. за дiї сольового стресу. Показано, що спрямованiсть вiдповiдi гормонального комплексу та пулу полiамiнiв проросткiв залежить вiд концентрацiї солi i вiдрiзняється у рiз...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19159 |
| 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: | Влияние засоления на содержание полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L. / Н.И. Шевякова, Л.И. Мусатенко, Л.А. Стеценко, Н.П. Веденичева, Л.В. Войтенко, В.Ю. Ракитин, К.М. Сытник, Вл. В. Кузнецов // Доп. НАН України. — 2009. — № 12. — С. 180-185. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860174088429895680 |
|---|---|
| author | Шевякова, Н.И. Мусатенко, Л.И. Стеценко, Л.А. Веденичева, Н.П. Войтенко, Л.В. Ракитин, В.Ю. Сытник, К.М. Кузнецов, Вл.В. |
| author_facet | Шевякова, Н.И. Мусатенко, Л.И. Стеценко, Л.А. Веденичева, Н.П. Войтенко, Л.В. Ракитин, В.Ю. Сытник, К.М. Кузнецов, Вл.В. |
| citation_txt | Влияние засоления на содержание полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L. / Н.И. Шевякова, Л.И. Мусатенко, Л.А. Стеценко, Н.П. Веденичева, Л.В. Войтенко, В.Ю. Ракитин, К.М. Сытник, Вл. В. Кузнецов // Доп. НАН України. — 2009. — № 12. — С. 180-185. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Дослiджено вмiст ендогенних вiльних та кон’югованих полiамiнiв i фiтогормонiв у листках та коренях проросткiв Phaseolus vulgaris L. за дiї сольового стресу. Показано, що спрямованiсть вiдповiдi гормонального комплексу та пулу полiамiнiв проросткiв залежить вiд концентрацiї солi i вiдрiзняється у рiзних органах. Обговорюється взаємозв’язок мiж ендогенними фiтогормонами та полiамiнами при сольовому стресi.
The content of endogenous free and conjugated polyamines and phytohormones in leaves and roots of Phaseolus vulgaris L. seedlings under salinity is studied. Responses of the hormonal complex and the polyamines pool depend on the salt concentration and are different in two organs. Relations between endogenous phytohormones and polyamines under salt stress are discussed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:59:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 581.195.7:632.11/15
© 2009
Н.И. Шевякова, член-корреспондент НАН Украины Л.И. Мусатенко,
Л.А. Стеценко, Н. П. Веденичева, Л.В. Войтенко, В.Ю. Ракитин,
академик НАН Украины К.М. Сытник,
член-корреспондент Рос. АН Вл. В. Кузнецов
Влияние засоления на содержание полиаминов
и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L.
Дослiджено вмiст ендогенних вiльних та кон’югованих полiамiнiв i фiтогормонiв у лис-
тках та коренях проросткiв Phaseolus vulgaris L. за дiї сольового стресу. Показано, що
спрямованiсть вiдповiдi гормонального комплексу та пулу полiамiнiв проросткiв зале-
жить вiд концентрацiї солi i вiдрiзняється у рiзних органах. Обговорюється взаємо-
зв’язок мiж ендогенними фiтогормонами та полiамiнами при сольовому стресi.
Как известно, любое внешнее воздействие приводит к цепи качественных и количественных
преобразований во всем комплексе эндогенных фитогормонов, что, в свою очередь, вызыва-
ет ответ на уровне генома и белкового синтеза. Среди многих вторичных мессенджеров,
задействованных в трансдукции гормональных сигналов, в последнее время привлекают
внимание полиамины — универсальные органические поликатионы с высокой биологиче-
ской активностью. Подобно фитогормонам, полиамины участвуют в процессах репликации,
транскрипции и трансляции, в стабилизации мембран и модуляции активности ферментов,
влияют на экспрессию генома, на рост и развитие растений в целом [1, 2]. Значительное
внимание уделялось прямым и косвенным доказательствам взаимодействия полиаминов
с ростиндуцирующими фитогормонами [3]. Однако системных исследований взаимосвязей
между фитогормонами и полиаминами, в том числе в стрессовых условиях, не проводилось.
Целью проведенного нами исследования было изучение взаимозависимостей содержания
эндогенных полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L. при воздействии
солевого (NaCl) стресса.
Семена фасоли (Phaseolus vulgaris L.) сорта Белозерная после стерилизации проращи-
вали в чашках Петри, проростки переносили на водную культуру (среда Джонсон), и через
10 сут в питательную среду опытной группы растений одноразово вносили NaCl до концен-
траций 50, 100, 150 и 200 мМ. Спустя 96 ч экспозиции измеряли морфометрические парамет-
ры опытных и контрольных растений, а первичные листья и корни фиксировали в жидком
азоте. Полиамины экстрагировали 5% HClO4, суспензию фильтровали, для определения
конъюгированных полиаминов осадок и 1/2 объема фильтрата гидролизовали [4], индиви-
дуальные полиамины определяли в виде их бензоильных производных методом ВЭЖХ [5].
Фитогормоны выделяли и очищали по ранее описанной методике [6]. Окончательный ана-
лиз их качественного и количественного содержания проводили методом ВЭЖХ на жид-
костном хроматографе Agilent 1200 LC с диодно-матричным детектором G 1315 B (США),
колонка Eclipse XDB-C 18.
Результаты исследования показали, что биомасса, линейные размеры листьев, корней
и эпикотиля проростков снижались при всех концентрациях NaCl. Концентрация соли
200 мМ оказывала токсическое действие и вызывала некроз и опадение листьев, но кор-
ни при этом еще сохраняли жизнеспособность.
180 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №12
Рис. 1. Содержание свободных полиаминов в проростках фасоли при засолении. 1 — контроль; 2 — 50 мМ
NaCl; 3 — 100 мМ NaCl; 4 — 150 мМ NaCl; 5 — 200 мМ NaCl
В условиях солевого стресса высокий конститутивный уровень свободного путресцина
отмечался в корнях проростков, а спермидина и спермина — в листьях (рис. 1). При за-
солении 100 мМ NaCl наблюдалась аккумуляция всех свободных полиаминов в листьях,
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №12 181
0
н
М
/г
м
ас
сы
с
ы
р
ог
о
ве
щ
ес
тв
а
CперминПутресцин ДАП Кадаверин
10
25
30
5
Спермидин
20
15
40
35
Контроль
150 мМ NaCl
50 мМ NaCl
100 мМ NaCl
Рис. 2. Содержание конъюгатов полиаминов в листьях фасоли при засолении
а при концентрации 150 мМ их содержание резко снижалось и в спектре свободных полиа-
минов появлялся диаминопропан (ДАП) — продукт окислительной деградации спермидина
и спермина. В корнях содержание свободных спермидина и спермина при действии соли
изменялось незначительно, диамины, напротив, активно реагировали на засоление. При
концентрации соли 50–100 мМ содержание свободного путресцина в корнях снижалось,
а при 150–200 мМ NaCl наблюдалась его аккумуляция. По сравнению с путресцином изме-
нения содержания свободного кадаверина в корнях имели противоположный характер. Так,
в контроле определялись его следовые количества, при засолении 100 мМ NaCl аккумуля-
ция свободного кадаверина достигла максимума, с увеличением содержания соли в среде
уровень свободного кадаверина снизился, что свидетельствует об обратно коррелятивном
отношении этих диаминов.
Содержание конъюгатов полиаминов в листьях проростков фасоли увеличивалось в при-
сутствии 50–100 мМ NaCl (рис. 2). Конъюгаты ДАП в связанной форме обнаруживались
лишь при засолении 100 мМ, а при 150 мМ NaCl количество связанных конъюгатов всех
полиаминов, за исключением спермина, резко снижалось.
Анализ полученных результатов показал, что для растений фасоли на стадии 10-днев-
ных проростков полиамины имели наибольшее значение в адаптации к засолению при дейст-
вии 100 мМ NaCl. Это выразилось в транзиторном повышении в листьях проростков как
содержания всех полиаминов в свободной и конъюгированной форме, так и в образовании
конъюгированной формы ДАП. Можно предположить, что для участия полиаминов в ада-
птации проростков к засолению необходимо поддержание их пула на оптимальном уровне,
что регулируется как на уровне их биосинтеза, так и деградации.
Существенные изменения наблюдались также в содержании свободных и связанных фи-
тогормонов. Так, добавление в питательную среду NaCl вызывало весьма значительный
подъем уровня свободной АБК в листьях (особенно при концентрации 100 мМ) и менее
заметное — в корнях (рис. 3), где повышалась и концентрация связанной АБК, тогда как
182 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №12
0
н
г/
г
м
ас
сы
с
ы
р
ог
о
ве
щ
ес
тв
а
31 2 3
20
10
1
80
ИУК свободная
АБК связанная
ИУК связанная
АБК свободная
40
50
30
60
70
2
Корень Лист
Рис. 3. Содержание ИУК и АБК в проростках фасоли при засолении: 1 — контроль; 2 — 50 мМ NaCl; 3 —
100 мМ NaCl
н
г/
г
м
ас
сы
с
ы
р
ог
о
ве
щ
ес
тв
а
31 2 3
50
0
1
Зеатинглюкозид
Изопентениладенозин
Зеатин
Зеатинрибозид
250
2
Корень Лист
350
100
150
200
300
Изопентениладенин
Рис. 4. Содержание цитокининов в проростках фасоли при засолении: 1 — контроль; 2 — 50 мМ NaCl; 3 —
100 мМ NaCl
в листьях она снижалась. Уровень свободной ИУК в корнях под действием засоления изме-
нялся несущественно, а связанной — снижался вдвое при концентрации 50 мМ и увеличи-
вался втрое при концентрации 100 мМ. Содержание свободной и связанной ИУК в листьях
изменялось сходным образом: в присутствии 50 мМ NaCl концентрация гормонов снижа-
лась, а при 100 мМ — повышалась почти в 2 раза (см. рис. 3). Такое зависимое от концентра-
ции влияние оказывала NaCl и на содержание цитокининов. В корнях под влиянием 50 мМ
NaCl резко возрастал уровень зеатина, зеатинрибозида и зеатинглюкозида, тогда как при
засолении 100 мМ NaCl содержание этих цитокининов повышалось не более, чем в 3 раза
по сравнению с контролем (рис. 4). В листьях наблюдалась обратная ситуация: при кон-
центрации 50 мМ NaCl уровень зеатиновых цитокининов снижался, а при 100 мМ — резко
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №12 183
увеличивался в десятки раз (см. рис. 4). Наблюдаемые изменения содержания изопентенил-
аденозина в листьях и корнях были подобны таковым для цитокининов зеатинового ряда,
уровень же изопентениладенина изменялся несущественно.
Таким образом, под действием засоления происходят существенные изменения гормо-
нального баланса фасоли, зависимые как от концентрации соли, так и от органа растения.
Ранее было показано, что при засолении концентрация АБК в растительных тканях рез-
ко увеличивается [7]. Под действием NaCl наблюдали как уменьшение содержания ИУК
в растениях томата [8], ириса [7], так и накопление ИУК в листьях пшеницы [9], корнях
кукурузы [10]. Очевидно, при интерпретации полученных данных необходимо учитывать
как концентрацию соли, так и тип растительной ткани, а также продолжительность стрес-
са [9]. Имеются сведения о снижении содержания цитокининов в ответ на солевой стресс,
однако уровень различных их форм изменялся в различной степени [10, 11]. В целом можно
сказать, что под влиянием засоления происходят изменения фитогормонального баланса,
которые приводят к снижению ростовых показателей у различных растений.
В проведенных нами экспериментах накопление свободной АБК в корнях и листьях
происходило параллельно с увеличением содержания кадаверина в этих органах, а в ли-
стьях, кроме того, — с возрастанием уровня путресцина и спермина. Аккумуляция сперми-
на, кадаверина и путресцина в листьях при добавлении в питательную среду 100 мМ NaCl
совпадала с накоплением цитокининов. Следует отметить, что уровни полиаминов под вли-
янием засоления изменялись относительно пропорционально концентрации раствора, тогда
как большинство фитогормонов реагировали на разные концентрации противоположным
образом, особенно это заметно в случае цитокининов (например, увеличение содержания
в корнях при 50 мМ и снижение — при 100 мМ NaCl).
Взаимосвязь между полиаминами и фитогормонами была установлена ранее в экспери-
ментах с экзогенными обработками растений. Нанесение путресцина индуцировало возра-
стание содержания эндогенной ИУК и уменьшение активности ИУК-оксидазы у Vigna radi-
ata L. [12], снижало вызванное солевым стрессом увеличение содержания АБК и повыша-
ло сниженное содержание цитокининов у растений гороха [11]. Аналогичные данные были
получены для гороха и при водном стрессе [13]. Ряд полиаминов (спермин, спермидин, пу-
тресцин, кадаверин) подавляли цитокининовые эффекты у амарантуса и арабидопсиса [3].
Как показали наши данные, в ответ на засоление изменяется уровень как полиаминов, так
и фитогормонов. Прослеживается совпадение накопления свободных АБК и полиаминов
в листьях в зависимости от концентрации соли. Изменения эндогенного содержания ИУК
и цитокининов в сравнении с полиаминами имеют сложный характер. Полученные данные
характеризуют взаимодействие полиаминов и фитогормонов в процессе адаптации к солево-
му стрессу у Phaseolus vulgaris, растений гликофитного типа, слабоустойчивых к засолению.
Для выявления общих закономерностей солеустойчивости представляет интерес проследить
взаимодействие полиаминов и фитогормонов у растений-галофитов.
1. Кузнецов Вл. В., Радюкина Н.Л., Шевякова Н.И. Полиамины при стрессе: биологическая роль,
метаболизм и регуляция // Физиология растений. – 2006. – 53. – С. 658–683.
2. Paschalidis K.A., Roubelakis-Angelakis K.A. Spatial and temporal distribution of polyamine levels and
polyamine anabolism in different organs (Tissues of tobacco plants. Correlations with age, cell division,
expansion and differentiation) // Plant Physiol. – 2005. – 138. – P. 142–152.
3. Ракова Н.Ю., Романов Г.А. Полиамины препятствуют проявлению первичных эффектов цитокини-
нов // Физиология растений. – 2005. – 52, № 1. – С. 59–67.
4. Langebarteis C., Kerner K., Leonardi S. et al. Biochemical plant responses to ozone. I. Differential induction
of polyamine and ethylene biosynthesis in tobacco // Plant Physiol. – 1991. – 95. – P. 882–887.
184 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №12
5. Flores H. E., Galston A.W. Analysis of polyamines in higher plants by performance liquid chromatogra-
phy // Ibid. – 1982. – 69. – P. 701–708.
6. Мусатенко Л.И., Веденичева Н.П., Васюк В.А. и др. Комплекс фитогормонов в проростках различ-
ных по устойчивости к повышенным температурам гибридов кукурузы // Физиология растений. –
2003. – 50, № 4. – С. 499–504.
7. Yongyin W., Mopper S., Hasenstein K.H. Effects of salinity on endogenous ABA, IAA, JA and SA in Iris
hexagona // J. Chem. Ecol. – 2001. – 27, No 2. – P. 327–342.
8. Albacete A., Ghanem M.E., Mart́ınez-Andújar C. et al. Hormonal changes in relation to biomass parti-
tioning and shoot growth impairment in salinized tomato (Solanum lycopersicum L.) plants // J. Exp.
Bot. – 2008. – 59, No 15. – P. 4119–4131.
9. Ахиярова Г. Р., Сабиржанова И.Б., Веселов Д.С., Фрике В. Участие гормонов в возобновлении роста
побегов пшеницы при кратковременном засолении NaCl // Физиология растений. – 2005. – 52, № 6. –
С. 891–896.
10. Калинина Н.А., Драговоз И. В., Яворская В.К. Фитогормональный баланс корней кукурузы на фоне
действия хлоридного засоления и 6-БАП // Уч. зап. Таврич. нац. ун-та им. В. И. Вернадского. –
2001. – № 14(53), ч. 1. – С. 84–87.
11. Hussein M.M., Nadia H., EL-Gereadly M., EL-Desuki M. Role of puterscine in resistance to salinity of
pea plants (Pisum sativum L.) // J. Appl. Sci. Res. – 2006. – 2(9). – P. 598–604.
12. Nag S., Saha K., Choudhuri M.A. Role of auxin and polyamines in adventitious root formation in relation
to change in compounds involved in rooting // J. Plant Growth Regulation. – 2001. – 20, No 2. – P. 182–194.
13. Sairam R.K., Aruna T. Physiology and molecular biology of salinity stress tolerance in plants // Curr.
Sci. – 2004. – 86, No 3. – P. 407–421.
Поступило в редакцию 26.07.2009Институт физиологии растений
им. К.А. Тимирязева Рос. АН, Москва
Институт ботаники им. Н. Г. Холодного
НАН Украины, Киев
N. I. Shevyakova, Corresponding Member of the NAS of Ukraine L. I. Musatenko,
L.A. Stetsenko, N.P. Vedenicheva, L. V. Vojtenko, V.Yu. Rakitin,
Academician of the NAS of Ukraine K.M. Sytnik,
Corresponding Member of the Russian AS Vl. V. Kuznetsov
Salinity effect on polyamines and phytohormones content in Phaseolus
vulgaris L. seedlings
The content of endogenous free and conjugated polyamines and phytohormones in leaves and roots
of Phaseolus vulgaris L. seedlings under salinity is studied. Responses of the hormonal complex and
the polyamines pool depend on the salt concentration and are different in two organs. Relations
between endogenous phytohormones and polyamines under salt stress are discussed.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №12 185
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-19159 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:59:19Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шевякова, Н.И. Мусатенко, Л.И. Стеценко, Л.А. Веденичева, Н.П. Войтенко, Л.В. Ракитин, В.Ю. Сытник, К.М. Кузнецов, Вл.В. 2011-04-20T18:02:40Z 2011-04-20T18:02:40Z 2009 Влияние засоления на содержание полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L. / Н.И. Шевякова, Л.И. Мусатенко, Л.А. Стеценко, Н.П. Веденичева, Л.В. Войтенко, В.Ю. Ракитин, К.М. Сытник, Вл. В. Кузнецов // Доп. НАН України. — 2009. — № 12. — С. 180-185. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19159 581.195.7:632.11/15 Дослiджено вмiст ендогенних вiльних та кон’югованих полiамiнiв i фiтогормонiв у листках та коренях проросткiв Phaseolus vulgaris L. за дiї сольового стресу. Показано, що спрямованiсть вiдповiдi гормонального комплексу та пулу полiамiнiв проросткiв залежить вiд концентрацiї солi i вiдрiзняється у рiзних органах. Обговорюється взаємозв’язок мiж ендогенними фiтогормонами та полiамiнами при сольовому стресi. The content of endogenous free and conjugated polyamines and phytohormones in leaves and roots of Phaseolus vulgaris L. seedlings under salinity is studied. Responses of the hormonal complex and the polyamines pool depend on the salt concentration and are different in two organs. Relations between endogenous phytohormones and polyamines under salt stress are discussed. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Біологія Влияние засоления на содержание полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L. Salinity effect on polyamines and phytohormones content in Phaseolus vulgaris L. seedlings Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние засоления на содержание полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L. Шевякова, Н.И. Мусатенко, Л.И. Стеценко, Л.А. Веденичева, Н.П. Войтенко, Л.В. Ракитин, В.Ю. Сытник, К.М. Кузнецов, Вл.В. Біологія |
| title | Влияние засоления на содержание полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L. |
| title_alt | Salinity effect on polyamines and phytohormones content in Phaseolus vulgaris L. seedlings |
| title_full | Влияние засоления на содержание полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L. |
| title_fullStr | Влияние засоления на содержание полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L. |
| title_full_unstemmed | Влияние засоления на содержание полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L. |
| title_short | Влияние засоления на содержание полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L. |
| title_sort | влияние засоления на содержание полиаминов и фитогормонов в проростках phaseolus vulgaris l. |
| topic | Біологія |
| topic_facet | Біологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19159 |
| work_keys_str_mv | AT ševâkovani vliâniezasoleniânasoderžaniepoliaminovifitogormonovvprorostkahphaseolusvulgarisl AT musatenkoli vliâniezasoleniânasoderžaniepoliaminovifitogormonovvprorostkahphaseolusvulgarisl AT stecenkola vliâniezasoleniânasoderžaniepoliaminovifitogormonovvprorostkahphaseolusvulgarisl AT vedeničevanp vliâniezasoleniânasoderžaniepoliaminovifitogormonovvprorostkahphaseolusvulgarisl AT voitenkolv vliâniezasoleniânasoderžaniepoliaminovifitogormonovvprorostkahphaseolusvulgarisl AT rakitinvû vliâniezasoleniânasoderžaniepoliaminovifitogormonovvprorostkahphaseolusvulgarisl AT sytnikkm vliâniezasoleniânasoderžaniepoliaminovifitogormonovvprorostkahphaseolusvulgarisl AT kuznecovvlv vliâniezasoleniânasoderžaniepoliaminovifitogormonovvprorostkahphaseolusvulgarisl AT ševâkovani salinityeffectonpolyaminesandphytohormonescontentinphaseolusvulgarislseedlings AT musatenkoli salinityeffectonpolyaminesandphytohormonescontentinphaseolusvulgarislseedlings AT stecenkola salinityeffectonpolyaminesandphytohormonescontentinphaseolusvulgarislseedlings AT vedeničevanp salinityeffectonpolyaminesandphytohormonescontentinphaseolusvulgarislseedlings AT voitenkolv salinityeffectonpolyaminesandphytohormonescontentinphaseolusvulgarislseedlings AT rakitinvû salinityeffectonpolyaminesandphytohormonescontentinphaseolusvulgarislseedlings AT sytnikkm salinityeffectonpolyaminesandphytohormonescontentinphaseolusvulgarislseedlings AT kuznecovvlv salinityeffectonpolyaminesandphytohormonescontentinphaseolusvulgarislseedlings |