Індукція екзогенним пероксидом водню адаптивної відповіді рослин пшениці на високотемпературний стрес
Показано, що екзогенний H₂O₂ в умовах дiї високотемпературного стресу справляє сигнальну та регуляторну дiю, що виявляється у пiдвищеннi активностi ключового ферменту антиоксидантної системи супероксиддисмутази, стабiлiзацiї активностi аскорбатпероксидази i каталази через регуляцiю окисно-вiдновних...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85650 |
| 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: | Індукція екзогенним пероксидом водню адаптивної відповіді рослин пшениці на високотемпературний стрес / В.В. Жук, Л.М. Бацманова, М.М. Мусієнко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 4. — С. 135–138. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860069998001651712 |
|---|---|
| author | Жук, В.В. Бацманова, Л.М. Мусієнко, М.М. |
| author_facet | Жук, В.В. Бацманова, Л.М. Мусієнко, М.М. |
| citation_txt | Індукція екзогенним пероксидом водню адаптивної відповіді рослин пшениці на високотемпературний стрес / В.В. Жук, Л.М. Бацманова, М.М. Мусієнко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 4. — С. 135–138. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Показано, що екзогенний H₂O₂ в умовах дiї високотемпературного стресу справляє сигнальну та регуляторну дiю, що виявляється у пiдвищеннi активностi ключового ферменту антиоксидантної системи супероксиддисмутази, стабiлiзацiї активностi аскорбатпероксидази i каталази через регуляцiю окисно-вiдновних процесiв.
Показано, что экзогенный H₂O₂ в условиях действия високотемпературного стресса оказывает сигнальное и регуляторное действие, что проявляется в повышении активности ключевого фермента антиоксидантной системы супероксиддисмутазы, стабилизации
активности аскорбатпероксидазы и каталазы через регуляцию окислительно-восстановительных процессов.
It is shown that exogenous H₂O₂ under high temperature stress conditions shows the signaling and
regulation effects that increase the activity of the key enzyme of the antioxidant system, superoxide
dismutase, and stabilize the activity of ascorbate peroxidase and catalase through the regulation of
redox processes.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:09:51Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
4 • 2013
БIОЛОГIЯ
УДК 581.1
В.В. Жук, Л.М. Бацманова, М. М. Мусiєнко
Iндукцiя екзогенним пероксидом водню адаптивної
вiдповiдi рослин пшеницi на високотемпературний стрес
(Представлено академiком НАН України К. М. Ситником)
Показано, що екзогенний H2O2 в умовах дiї високотемпературного стресу справляє сиг-
нальну та регуляторну дiю, що виявляється у пiдвищеннi активностi ключового фер-
менту антиоксидантної системи супероксиддисмутази, стабiлiзацiї активностi аскор-
батпероксидази i каталази через регуляцiю окисно-вiдновних процесiв.
Формування адаптивної вiдповiдi вищих рослин на несприятливi умови середовища тiсно
пов’язане з процесами фотосинтезу, якi є головними джерелами активних форм кисню
(АФК) [1]. Високi температури викликають дисбаланс в роботi фотосистем, що спричиняє
окиснювальний стрес i характеризується рiзким зростанням вмiсту АФК [2]. Концентра-
цiя АФК контролюється швидкiстю продукування i iнтенсивнiстю утилiзацiї антиоксидан-
тами. Синглетний кисень до пероксиду водню (H2O2) вiдновлюється супероксиддисмутазою
(СОД) [3]. Найбiльш довгоживучою формою АФК є H2O2, який транспортується з мiсць
утворення по аквапоринових каналах на значнi вiдстанi i здатний виконувати сигнальнi
функцiї, зокрема в контролi рухiв замикальних клiтин продихiв. Ключову роль у контро-
лi метаболiзму H2O2 надають аскорбат-глутатiоновому циклу, а головним вiдновлювачем
H2O2 вважають аскорбатпероксидазу (АПО), яка функцiонує в хлоропластах [4]. В утилiза-
цiї H2O2 в цитозолi i пероксисомах головну роль вiдiграє каталаза. Останнiми рокам H2O2
розглядають як важливу сигнальну молекулу, яка бере участь у формуваннi вiдповiдi на
стрес [5, 6]. Мета дослiджень полягала у вивченнi дiї екзогенного H2O2 на рослини пшеницi
в умовах високотемпературного стресу.
Об’єктом дослiдження були рослини озимої м’якої пшеницi (Triticum aestivum L.) сорту
Столична, яку вирощували в умовах водної культури протягом 14 дiб, пiсля чого росли-
ни дослiдних варiантiв були обробленi методом обприскування 10−4 М водним розчином
H2O2. Частину оброблених i необроблених рослин прогрiвали в повiтряному термостатi
при 45 ◦С протягом 3 год. Через годину пiсля дiї високої температури та протягом нас-
тупних трьох дiб вiдбирали зразки тканин першого листка. Ендогенний H2O2 екстрагували
з гомогенiзованої з калiй-фосфатним буфером (pH 6,5) тканини, центрифугували 25 хв
© В. В. Жук, Л.М. Бацманова, М.М. Мусiєнко, 2013
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №4 135
Рис. 1. Вплив високотемпературного стресу та екзогенного H2O2 на вмiст ендогенного H2O2 (а), активнiсть
СОД (б ), АПО (в) та каталази (г) в клiтинах мезофiлу листкiв пшеницi сорту Столична
при 6000 g. До супернатанту додавали 0,1% сульфат титану в 20% H2SO4 i знову цен-
трифугували 15 хв при 6000 g. Iнтенсивнiсть комплексу жовтого забарвлення вимiрювали
при 410 нм [7].
Активнiсть антиоксидантних ферментiв визначали пiсля гомогенiзацiї лискiв у 50 мМ
калiй-фосфатному буферi (pH 7,0) на холодi з додаванням 0,1 мМ ЕДТА. Гомогенат цен-
трифугували 20 хв при 12 000 g. Супернатант вiдбирали для визначення активностi фер-
ментiв [8]. Активнiсть супероксиддисмутази (СОД) (ЕС 1.15.1.1) вимiрювали фотохiмiчним
методом [9]. Одна одиниця СОД визначається як кiлькiсть ферменту, яка необхiдна для 50%
iнгiбування вiдновлення нiтросинього тетразолiю при 560 нм у присутностi рибофлавiну на
свiтлi. Активнiсть каталази (ЕС 1.11.1.6) визначали в реакцiйнiй сумiшi, яка мiстила ка-
лiй-фосфатний буфер (pH 7,0), 0,03% H2O2 i ферментний екстракт [10]. Вимiри падiння
оптичної густини H2O2 проводили при 240 нм. Активнiсть АПО (ЕС 1.11.1.11) визначали
за методом [11]. До ферментативного екстракту додавали калiй-фосфатний буфер (pH 7,0),
аскорбат у концентрацiї 0,5 мМ i запускали реакцiю додаванням 0,1 мМ H2O2. Вимiрювання
падiння оптичної густини аскорбату проводили при 290 нм.
Встановлено, що пiсля дiї високої температури збiльшувався вмiст ендогенного H2O2
вдвiчi порiвняно зi значеннями контролю (рис. 1, а). Дiя екзогенного H2O2 в оптималь-
них умовах вирощування незначно змiнювала ендогенний вмiст H2O2. В листках рослин,
136 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №4
якi до прогрiву були обробленi H2O2, вмiст ендогенного H2O2 був вищим, нiж у контролi,
але нижчим, нiж у листках, якi прогрiвали без обробки. Отже, обробка рослин пшени-
цi екзогенним H2O2 до прогрiву iндукувала зменшення рiвня ендогенного H2O2 пiсля дiї
високотемпературного стресу.
Обробка рослин пшеницi H2O2 iндукувала зростання активностi антиоксидантних фер-
ментiв. Найбiльше пiдвищувалася активнiсть СОД пiсля дiї екзогенного H2O2 в оптималь-
них умовах вирощування рослин (див рис. 1, б ). Прогрiв пiдвищував активнiсть СОД на
другу та третю добу пiсля стресового перiоду. У оброблених до прогрiву H2O2 рослин актив-
нiсть СОД незначно пiдвищувалася через годину пiсля дiї стресу та iстотно зростала на тре-
тю добу вiдновного перiоду. Протягом трьох дiб активнiсть СОД у всiх дослiдних варiантах
була вищою порiвняно з контролем.
Обробка рослин H2O2 на 50% збiльшувала активнiсть АПО в оптимальних умовах
вирощування (див рис. 1, в). Однак пiсля прогрiву необроблених H2O2 рослин пшеницi
активнiсть АПО в клiтинах мезофiлу листкiв зменшувалася на 50% порiвняно з контро-
лем. У оброблених H2O2 рослин активнiсть АПО пiсля дiї високої температури зростала
на 10% порiвняно з контролем i незначно зменшувалася на другу та третю добу вiдновного
перiоду.
Активнiсть каталази в клiтинах мезофiлу першого листка в контрольному варiантi зрос-
тала бiльш нiж удвiчi протягом трьох дiб дослiду, що свiдчить про швидке старiння листка
(див. рис. 1, г). Обробка рослин H2O2 зменшувала активнiсть каталази на третю добу. Про-
грiв оброблених та необроблених H2O2 рослин спричиняв незначнi коливання активностi
каталази. Вивчення динамiки активностi каталази свiдчить про те, що екзогенний H2O2
та дiя високотемпературного стресу затримували процеси старiння клiтин мезофiлу пер-
шого листка пшеницi, якi характеризуються рiзким зростанням активностi каталази, що
переважно функцiонує в пероксисомах.
Таким чином, за допомогою екзогенного H2O2 було показано сигнальну дiю цiєї форми
АФК на фотосинтезуючi клiтини, яка виявилась у виглядi регуляцiї активностi антиокси-
дантних ферментiв за незначного впливу на ендогенний пул H2O2.
1. Foyer Ch.H., Noctor G. Redox regulation in photosynthetic organisms: signaling, acclimation, and practical
implications // Antioxidants and Redox Signaling. – 2009. – 11, No 4. – P. 861–889.
2. Suzuki N., Mittler R. Reactive oxygen species and temperature stresses: a delicate balance between signaling
and destruction // Physiol. Plant. – 2006. – 126. – P. 45–51.
3. Бараненко В. В. Супероксиддисмутаза в клетках растений // Цитология. – 2006. – 48, № 6. – С. 465–
474.
4. Foyer Ch. H., Noctor G. Ascorbate and glutathione: the heart of the redox hub // Plant Physiol. – 2011. –
155. – P. 2–18.
5. Hung S.-H., Yu Ch.-W., Lin Ch.Y. Hydrogen peroxide functions as a sress signal in plants // Bot. Bull.
Acad. Sin. – 2005. – 46. – P. 1–10.
6. Stone J. R., Yang S. Hydrogen peroxide signaling // Cur. Opin. Plant Biol. – 2002. – 5. – P. 388–395.
7. Chen L.-M., Kao C.-H. Effect of excess copper on rice leaves: evidence for involvement of lipid peroxida-
tion // Bot. Bull. Acad. Sin. – 1999. – 40. – P. 283–287.
8. Rios-Gonzalez K., Erdei L., Lips S. H. The activity of antioxidant enzymes in maize and sunflower seedlings
as affected by salinity and different nitrogen sources // Plant Sci. – 2002. – 162. – P. 923–930.
9. Beyer W.F. Jr., Fridovich I. Assaying for superoxide dismutase activity: somelarge consequences of minor
changes in conditions // Anal. Biochim. – 1987. – 161. – P. 559–566.
10. Upadhyaya A., Sankhla D., Davis T.D. et al. Effect of paclobutrazol on the activities of some enzymes
of activated oxygen metabolism and lipid peroxidation in senescing soybean leaves // J. Plant Physiol. –
1985. – 121. – P. 453–461.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №4 137
11. Nakano Y., Asada K. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate specific peroxidase in spinach chloro-
plasts // Plant Cell Physiol. – 1981. – 22, No 5. – P. 867–880.
Надiйшло до редакцiї 10.10.2012Київський нацiональний унiверситет
iм. Тараса Шевченка
В.В. Жук, Л.М. Бацманова, Н. Н. Мусиенко
Индукция экзогенным пероксидом водорода адаптивного ответа
растений пшеницы на высокотемпературный стресс
Показано, что экзогенный H2O2 в условиях действия високотемпературного стресса ока-
зывает сигнальное и регуляторное действие, что проявляется в повышении активнос-
ти ключевого фермента антиоксидантной системы супероксиддисмутазы, стабилизации
активности аскорбатпероксидазы и каталазы через регуляцию окислительно-восстанови-
тельных процессов.
V.V. Zhuk, L. M. Batsmanova, M. M. Mysienko
Induction of the adaptive reaction of wheat plants by exogenous
hydrogen peroxide to high temperature stress
It is shown that exogenous H2O2 under high temperature stress conditions shows the signaling and
regulation effects that increase the activity of the key enzyme of the antioxidant system, superoxide
dismutase, and stabilize the activity of ascorbate peroxidase and catalase through the regulation of
redox processes.
138 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №4
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-85650 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:09:51Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Жук, В.В. Бацманова, Л.М. Мусієнко, М.М. 2015-08-11T13:16:58Z 2015-08-11T13:16:58Z 2013 Індукція екзогенним пероксидом водню адаптивної відповіді рослин пшениці на високотемпературний стрес / В.В. Жук, Л.М. Бацманова, М.М. Мусієнко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 4. — С. 135–138. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85650 581.1 Показано, що екзогенний H₂O₂ в умовах дiї високотемпературного стресу справляє сигнальну та регуляторну дiю, що виявляється у пiдвищеннi активностi ключового ферменту антиоксидантної системи супероксиддисмутази, стабiлiзацiї активностi аскорбатпероксидази i каталази через регуляцiю окисно-вiдновних процесiв. Показано, что экзогенный H₂O₂ в условиях действия високотемпературного стресса оказывает сигнальное и регуляторное действие, что проявляется в повышении активности ключевого фермента антиоксидантной системы супероксиддисмутазы, стабилизации
 активности аскорбатпероксидазы и каталазы через регуляцию окислительно-восстановительных процессов. It is shown that exogenous H₂O₂ under high temperature stress conditions shows the signaling and
 regulation effects that increase the activity of the key enzyme of the antioxidant system, superoxide
 dismutase, and stabilize the activity of ascorbate peroxidase and catalase through the regulation of
 redox processes. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Біологія Індукція екзогенним пероксидом водню адаптивної відповіді рослин пшениці на високотемпературний стрес Индукция экзогенным пероксидом водорода адаптивного ответа растений пшеницы на высокотемпературный стресс Induction of the adaptive reaction of wheat plants by exogenous hydrogen peroxide to high temperature stress Article published earlier |
| spellingShingle | Індукція екзогенним пероксидом водню адаптивної відповіді рослин пшениці на високотемпературний стрес Жук, В.В. Бацманова, Л.М. Мусієнко, М.М. Біологія |
| title | Індукція екзогенним пероксидом водню адаптивної відповіді рослин пшениці на високотемпературний стрес |
| title_alt | Индукция экзогенным пероксидом водорода адаптивного ответа растений пшеницы на высокотемпературный стресс Induction of the adaptive reaction of wheat plants by exogenous hydrogen peroxide to high temperature stress |
| title_full | Індукція екзогенним пероксидом водню адаптивної відповіді рослин пшениці на високотемпературний стрес |
| title_fullStr | Індукція екзогенним пероксидом водню адаптивної відповіді рослин пшениці на високотемпературний стрес |
| title_full_unstemmed | Індукція екзогенним пероксидом водню адаптивної відповіді рослин пшениці на високотемпературний стрес |
| title_short | Індукція екзогенним пероксидом водню адаптивної відповіді рослин пшениці на високотемпературний стрес |
| title_sort | індукція екзогенним пероксидом водню адаптивної відповіді рослин пшениці на високотемпературний стрес |
| topic | Біологія |
| topic_facet | Біологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85650 |
| work_keys_str_mv | AT žukvv índukcíâekzogennimperoksidomvodnûadaptivnoívídpovídíroslinpšenicínavisokotemperaturniistres AT bacmanovalm índukcíâekzogennimperoksidomvodnûadaptivnoívídpovídíroslinpšenicínavisokotemperaturniistres AT musíênkomm índukcíâekzogennimperoksidomvodnûadaptivnoívídpovídíroslinpšenicínavisokotemperaturniistres AT žukvv indukciâékzogennymperoksidomvodorodaadaptivnogootvetarasteniipšenicynavysokotemperaturnyistress AT bacmanovalm indukciâékzogennymperoksidomvodorodaadaptivnogootvetarasteniipšenicynavysokotemperaturnyistress AT musíênkomm indukciâékzogennymperoksidomvodorodaadaptivnogootvetarasteniipšenicynavysokotemperaturnyistress AT žukvv inductionoftheadaptivereactionofwheatplantsbyexogenoushydrogenperoxidetohightemperaturestress AT bacmanovalm inductionoftheadaptivereactionofwheatplantsbyexogenoushydrogenperoxidetohightemperaturestress AT musíênkomm inductionoftheadaptivereactionofwheatplantsbyexogenoushydrogenperoxidetohightemperaturestress |