Динаміка хлорофілу в процесі старіння сім’ядольних листків Linum usitatissimum, опроміненого рентгенівською радіацією
Дослiджено динамiку хлорофiлу в процесi старiння сiм’ядольних листкiв Linum usitatissimum, пiдданого дiї рiзних доз гострого рентгенiвського опромiнення. Встановлено залежнiсть деградацiї хлорофiлу a та хлорофiлу b вiд дози опромiнення i стадiї онтогенезу сiм’ядольних листкiв. Розглянуто особливос...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2014
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88564 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Динаміка хлорофілу в процесі старіння сім’ядольних листків Linum usitatissimum, опроміненого рентгенівською радіацією / А.М. Берестяна, Д.М. Гродзинський // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 11. — С. 146-155. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-88564 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-885642025-02-23T18:09:00Z Динаміка хлорофілу в процесі старіння сім’ядольних листків Linum usitatissimum, опроміненого рентгенівською радіацією Динамика хлорофилла в процессе старения семядольных листьев Linum usitatissimum, облученного рентгеновской радиацией Dynamics of chlorophyll in aging cotyledon leaves of Linum usitatissimum exposed to x-ray radiation Берестяна, А.М. Гродзинський, Д.М. Біологія Дослiджено динамiку хлорофiлу в процесi старiння сiм’ядольних листкiв Linum usitatissimum, пiдданого дiї рiзних доз гострого рентгенiвського опромiнення. Встановлено залежнiсть деградацiї хлорофiлу a та хлорофiлу b вiд дози опромiнення i стадiї онтогенезу сiм’ядольних листкiв. Розглянуто особливостi розпаду хлорофiлу як одного з параметрiв радiацiйно-iндукованого старiння. Исследовали динамику хлорофилла в процесе старения семядольных листьев Linum usitatissimum, подвергнутого действию разных доз острого рентгеновского облучения. Установлена зависимость деградации хлорофилла a и хлорофилла b от дозы облучения и стадии онтогенеза семядольных листьев. Рассмотрены особенности распада хлорофилла как одного из параметров радиационно-индуцированного старения. The dynamics of the chlorophyll pattern during aging cotyledons Linum usitatissimum irradiated with different doses of acute X-ray irradiation is investigated. The dependence of the degradation of chlorophyll a and chlorophyll b on doses and ontogenetic stages of cotyledon leaves is found. The features of the decay of chlorophyll as one of the parameters of radiation-induced aging are considered. 2014 Article Динаміка хлорофілу в процесі старіння сім’ядольних листків Linum usitatissimum, опроміненого рентгенівською радіацією / А.М. Берестяна, Д.М. Гродзинський // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 11. — С. 146-155. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88564 574.24:57.043:58.149:577.2 uk Доповіді НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Біологія Біологія |
| spellingShingle |
Біологія Біологія Берестяна, А.М. Гродзинський, Д.М. Динаміка хлорофілу в процесі старіння сім’ядольних листків Linum usitatissimum, опроміненого рентгенівською радіацією Доповіді НАН України |
| description |
Дослiджено динамiку хлорофiлу в процесi старiння сiм’ядольних листкiв Linum usitatissimum,
пiдданого дiї рiзних доз гострого рентгенiвського опромiнення. Встановлено залежнiсть деградацiї хлорофiлу a та хлорофiлу b вiд дози опромiнення i стадiї онтогенезу
сiм’ядольних листкiв. Розглянуто особливостi розпаду хлорофiлу як одного з параметрiв радiацiйно-iндукованого старiння. |
| format |
Article |
| author |
Берестяна, А.М. Гродзинський, Д.М. |
| author_facet |
Берестяна, А.М. Гродзинський, Д.М. |
| author_sort |
Берестяна, А.М. |
| title |
Динаміка хлорофілу в процесі старіння сім’ядольних листків Linum usitatissimum, опроміненого рентгенівською радіацією |
| title_short |
Динаміка хлорофілу в процесі старіння сім’ядольних листків Linum usitatissimum, опроміненого рентгенівською радіацією |
| title_full |
Динаміка хлорофілу в процесі старіння сім’ядольних листків Linum usitatissimum, опроміненого рентгенівською радіацією |
| title_fullStr |
Динаміка хлорофілу в процесі старіння сім’ядольних листків Linum usitatissimum, опроміненого рентгенівською радіацією |
| title_full_unstemmed |
Динаміка хлорофілу в процесі старіння сім’ядольних листків Linum usitatissimum, опроміненого рентгенівською радіацією |
| title_sort |
динаміка хлорофілу в процесі старіння сім’ядольних листків linum usitatissimum, опроміненого рентгенівською радіацією |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Біологія |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88564 |
| citation_txt |
Динаміка хлорофілу в процесі старіння сім’ядольних листків Linum usitatissimum, опроміненого рентгенівською радіацією / А.М. Берестяна, Д.М. Гродзинський // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 11. — С. 146-155. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT berestânaam dinamíkahlorofíluvprocesístarínnâsímâdolʹnihlistkívlinumusitatissimumopromínenogorentgenívsʹkoûradíacíêû AT grodzinsʹkijdm dinamíkahlorofíluvprocesístarínnâsímâdolʹnihlistkívlinumusitatissimumopromínenogorentgenívsʹkoûradíacíêû AT berestânaam dinamikahlorofillavprocessestareniâsemâdolʹnyhlistʹevlinumusitatissimumoblučennogorentgenovskojradiaciej AT grodzinsʹkijdm dinamikahlorofillavprocessestareniâsemâdolʹnyhlistʹevlinumusitatissimumoblučennogorentgenovskojradiaciej AT berestânaam dynamicsofchlorophyllinagingcotyledonleavesoflinumusitatissimumexposedtoxrayradiation AT grodzinsʹkijdm dynamicsofchlorophyllinagingcotyledonleavesoflinumusitatissimumexposedtoxrayradiation |
| first_indexed |
2025-11-24T08:38:32Z |
| last_indexed |
2025-11-24T08:38:32Z |
| _version_ |
1849660289637679104 |
| fulltext |
УДК 574.24:57.043:58.149:577.2
А.М. Берестяна, академiк НАН України Д.М. Гродзинський
Динамiка хлорофiлу в процесi старiння сiм’ядольних
листкiв Linum usitatissimum, опромiненого
рентгенiвською радiацiєю
Дослiджено динамiку хлорофiлу в процесi старiння сiм’ядольних листкiв Linum usitatis-
simum, пiдданого дiї рiзних доз гострого рентгенiвського опромiнення. Встановлено за-
лежнiсть деградацiї хлорофiлу a та хлорофiлу b вiд дози опромiнення i стадiї онтогенезу
сiм’ядольних листкiв. Розглянуто особливостi розпаду хлорофiлу як одного з параметрiв
радiацiйно-iндукованого старiння.
Вивчення онтогенетичних реакцiй рослин на несприятливий вплив середовища становить
одну з найбiльш цiкавих проблем радiобiологiї. На сьогоднi недостатньо дослiдженим за-
лишається вплив iонiзуючого опромiнення на пiгментний склад монокарпикiв у процесi
старiння. Вiдомо, що одним з вiддалених ефектiв опромiнення є радiацiйно-iндуковане ста-
рiння. Радiацiйний вплив викликає порушення фiзiологiчних та бiохiмiчних властивостей
листка, що виражається в зниженнi вмiсту хлорофiлу та збiльшеннi рiвня захисних компо-
нентiв — антоцiанiв. Змiни вмiсту пiгментiв свiдчать про стресовий характер iонiзуючого
опромiнення та про темпи гiдролiтичних процесiв, асоцiйованих зi старiнням.
Дiя рiзних несприятливих зовнiшнiх факторiв, таких як забруднюючi речовини, iонiзую-
че та короткохвильове опромiнення, призводить до порушення життєдiяльностi, росту та
розвитку рослин, змiни нормальних фiзiологiчних параметрiв i передчасного старiння [1].
Найбiльш чутливою системою до мiнливих умов середовища є пiгментний комплекс. Вмiст
пiгментiв рослинної клiтини знаходиться залежно вiд сигналiв зовнiшнього середовища та
вiд ступеня адаптацiї до них. Хлорофiли виступають основними фоторецепторами фото-
синтезуючої клiтини. Їх концентрацiя корелює з iнтенсивнiстю життєдiяльностi органiзму.
Виробляючи захиснi механiзми, органiзм змiнює вмiст пiгментiв фотосинтезу залежно вiд
ступеня дiї рiзних пошкоджуючих факторiв [2, 3]. Змiни вмiсту та спiввiдношення фотосин-
тетичних пiгментiв у листках служать тестом, що дає можливiсть оцiнити вплив iонiзуючо-
го опромiнення на стан ураження рослини, темпи її вiкової деградацiї. Вивчення динамiки
хлорофiлу листкiв важливо в питаннi встановлення онтогенетичних реакцiй рослин на дiю
антропогенних навантажень [4–6].
Матерiали та методи. Дослiджували динамiку хлорофiлу в процесi старiння сiм’я-
дольних листкiв Linum usitatissimum, пiдданого дiї рiзних доз гострого рентгенiвського
опромiнення. 15-добовi вегетативнi рослини L. usitatissimum опромiнювали в дозах 1, 3,
5, 15 Гр на рентгенiвскiй установцi РУМ-17. Рослини вирощували, вiдбирали сiм’ядольнi
листки на рiзних стадiях їх онтогенезу: С1, С2, С3, С4 — умовно позначених як стадiї, на
яких вiдбувається морфологiчно та бiохiмiчно значущi змiни структури листка, зокрема
пожовтiння 0, 5, 25–50, 50–70% вiдповiдно. Бiоматерiал використовували для вимiрювання
концентрацiї хлорофiлу a, b та суми хлорофiлiв.
Для визначення вмiсту хлорофiлу брали наважку свiжого рослинного матерiалу 100–
150 мг у триразовiй повторностi, розтирали у фарфоровiй ступцi з невеликою кiлькiстю
© А.М. Берестяна, Д.М. Гродзинський, 2014
146 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №11
MgCO3 та 80% ацетону (2–3 мл). Отриманий гомогенат фiльтрували в скляну пробiрку
через фiльтрувальний папiр. Екстракцiю пiгментiв з гомогенату на фiльтрi проводили не-
великими порцiями чистого розчинника доти, поки фiльтрат, що стiкає, не ставав безбарв-
ним. Об’єм витяжки доводили чистим розчинником до 25 мл. Для кiлькiсного розрахунку
концентрацiї хлорофiлiв a та b у витяжцi пiгментiв визначали оптичну густину D екстракту
на спектрофотометрi, наливали в кювету, знiмали показники при значеннях довжини хвилi,
що вiдповiдають максимумам поглинання дослiджуваних пiгментiв у даному розчиннику:
λ = 663 — хлорофiл a, λ = 646 — хлорофiл b. Друга кювета заповнювалася контролем —
чистим розчинником (80% ацетон).
Концентрацiю пiгментiв розраховували за формулою для визначення хлорофiлiв у 80%
ацетонi (за Lichtenthaler) [7]:
Ca = 12,21 ·D663 − 2,81 ·D646,
Cb = 20,13 ·D646 − 5,03 ·D663,
де D663 та D646 — оптична густина витяжки при 663 та 646 нм вiдповiдно; C — концентрацiя
пiгменту у витяжцi, мг/л.
Кiлькiсть пiгментiв виражають у мг на одиницю сирої речовини. Встановивши концен-
трацiю пiгменту у витяжцi, визначають його вмiст у рослиннiй тканинi в мг/г сирої маси
з урахуванням об’єму витяжки та маси наважки:
F =
V · C
P
· 100,
де F — вмiст пiгменту в рослинному матерiалi, мг/г сирої маси; V — об’єм витяжки пiгменту,
мл (25 мл); C — концентрацiя пiгменту, мг/л, пiсля розрахунку за формулами; P — наважка
рослинного матерiалу, г.
Результати та обговорення. Проведено дослiдження вмiсту хлорофiлу a, хлорофiлу b
та їх суми (a + b) в екстрактах листкiв на рiзних стадiях їх онтогенезу при опромiненнi
дозами 1, 3, 5 та 15 Гр iонiзуючої радiацiї. Вмiст хлорофiлiв a та b у сiм’ядольних листках
L. usitatissimum наведено в табл. 1 та на рис. 1. Як видно, опромiнення справляє рiзний
вплив на вмiст хлорофiлу в листках рiзного вiку.
Таблиця 1. Вмiст хлорофiлiв a i b (мг/г сирої маси) в онтогенезi листя Linum usitatissimum, опромiненого
рiзними дозами рентгенiвської радiацiї
Стадiя онтогенезу
листка Пiгмент Контроль 1 Гр 3 Гр 5 Гр 15 Гр
Початковий (С1) Хл. a 1,11± 0,10 0,35± 0,02 0,87± 0,03 1,57± 0,07 0,55± 0,02
Хл. b 0,42± 0,04 0,22± 0,01 0,39± 0,02 0,48± 0,03 0,14± 0,02
Хл. (a+ b) 1,53± 0,06 0,57± 0,02 1,26± 0,05 2,05± 0,04 0,69± 0,03
Середнiй (С2) Хл. a 0,77± 0,03 0,89± 0,04 0,77± 0,04 1,23± 0,04 0,18± 0,03
Хл. b 0,33± 0,01 0,34± 0,02 0,25± 0,02 0,51± 0,02 0,10± 0,01
Хл. (a+ b) 1,1± 0,04 1,23± 0,03 1,02± 0,05 1,74± 0,04 0,28± 0,02
В’янення (С3) Хл. a 0,68± 0,03 0,57± 0,01 0,60± 0,03 0,77± 0,02 0,42± 0,04
Хл. b 0,28± 0,01 0,35± 0,01 0,31± 0,02 0,41± 0,01 0,11± 0,02
Хл. (a+ b) 0,96± 0,02 0,92± 0,02 0,91± 0,03 1,18± 0,02 0,53± 0,03
Кiнцевий (С4) Хл.a 0,42± 0,01 0,48± 0,02 0,40± 0,03 0,58± 0,03 0,23± 0,02
Хл. b 0,16± 0,02 0,19± 0,01 0,21± 0,02 0,16± 0,01 0,10± 0,01
Хл. (a+ b) 0,58± 0,02 0,67± 0,01 0,61± 0,02 0,74± 0,03 0,33± 0,02
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №11 147
Рис. 1. Динамiка хлорофiлу a та хлорофiлу b (мг/г сирої маси) в онтогенезi листя Linum usitatissimum,
опромiненого рiзними дозами рентгенiвської радiацiї. Стадiя онтогенезу листка: а — початкова (С1); б —
середня (С2); в — початок в’янення (С3); г — кiнцева (С4); К — контроль
Розглянемо особливостi змiни вмiсту хлорофiлу залежно вiд дози рентгенiвського опро-
мiнення на кожнiй визначенiй стадiї онтогенезу.
Стадiя молодого листка (С1). Доза 1 Гр викликала рiзке зниження концентрацiї су-
марного хлорофiлу та хлорофiлiв a i b окремо (див. табл. 1, рис. 1, а). Для виявлення
тенденцiй змiни хлорофiлiв a i b данi табл. 1 пiддали обробцi, прийнявши вихiдну величину
його вмiсту в контролi початкової стадiї С1 за 100%, а наступнi величини змiн по дозах та
стадiях — за X. Отриманi данi вiдносного вмiсту хлорофiлiв a та b (табл. 2 та рис. 2) свiд-
Таблиця 2. Вмiст хлорофiлiв a та b в онтогенезi листя Linum usitatissimum, опромiненого рiзними дозами
рентгенiвської радiацiї, вiдносно значень контролю початкової стадiї (С1), %
Варiант
С1 С2 С3 С4
a b a b a b a b
Контроль 100 100 69,3 78,5 61,2 66,7 38,1 38,0
1 Гр 31,5 52,3 80,1 80,9 51,3 83,3 43,2 45,2
3 Гр 78,3 92,8 69,3 59,5 54,5 73,8 36,0 50,0
5 Гр 141,4 114,2 111,8 121,4 69,3 97,6 52,2 38,0
15 Гр 49,5 33,3 16,3 23,8 37,8 26,1 20,7 23,8
148 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №11
Рис. 2. Вмiст хлорофiлiв a та b в опромiнених зразках вiдносно контролю початкової стадiї (С1)
чать про вiдмiнностi характеру деградацiї пiгментiв у мiру старiння листкiв, опромiнених
рiзними дозами рентгенiвської радiацiї.
Незалежно вiд дози опромiнення, в усiх листках у мiру старiння вмiст хлорофiлiв a i b
знижувався, хоча з рiзною швидкiстю. Концентрацiя сумарного хлорофiлу в дослiджува-
них зразках наведена в табл. 3 i на рис. 3. На стадiї С1 у зразках, опромiнених дозою 1 Гр,
кiлькiсть сумарного хлорофiлу становила 37,2% вiдносно контролю (див. рис. 3, а). Жодна
з iнших доз не спричиняла такого iнтенсивного зниження вмiсту пiгментiв. Кiлькiсть хло-
рофiлiв a i b у даному варiантi дорiвнювала 31,5 та 52,3% вiдносно контролю (див. табл. 2,
рис. 2) вiдповiдно. Спiввiдношення хлорофiлiв a/b становило 1,59 (табл. 4).
Доза 3 Гр викликала помiрне зниження кiлькостi хлорофiлу порiвняно з попередньою
дозою. Вiдносний вмiст сумарного хлорофiлу в даному зразку становив 82,3% вiдносно
контролю, що бiльш нiж у два рази бiльше порiвняно з дозою 1 Гр (див. рис. 3). Вмiст
хлорофiлiв a i b вiдносно контролю був 78,3 та 92,8% вiдповiдно (див. табл. 2, рис. 2).
Спiввiдношення a/b становило 2,23 (див. табл. 4).
При опромiненнi в дозi 5 Гр спостерiгалася цiкава картина щодо пiдвищення вмiсту
хлорофiлу. Вмiст сумарного хлорофiлу вiдносно контролю становив 133,9% (див. рис. 3, а).
Таблиця 3. Вмiст сумарного хлорофiлу в онтогенезi листя Linum usitatissimum, опромiненого рiзними до-
зами рентгенiвської радiацiї, вiдносно контролю початкової стадiї, %
Варiант
Стадiя онтогенезу листка
С1 С2 С3 С4
Контроль 100 71,8 62,7 37,9
1 Гр 37,2 80,3 60,1 43,7
3 Гр 82,3 66,5 59,4 39,8
5 Гр 133,9 113,7 77,1 48,3
15 Гр 45,0 18,3 34,5 21,5
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №11 149
Рис. 3. Вмiст сумарного хлорофiлу в опромiнених зразках вiдносно контролю початкової стадiї (С1). Стадiя
онтогенезу листка: а — початкова (С1); б — середня (С2); в — початок в’янення (С3); г — кiнцева (С4);
К — контроль
Вмiст хлорофiлу a дорiвнював 141,4%, хлорофiлу b — 114,2% вiдносно контролю (див.
табл. 2, рис. 2). Даний феномен спостерiгався тiльки на стадiї С1 та, як буде показа-
но нижче, не повторювався на наступних етапах онтогенезу. Дане явище слiд розглядати
як стимулюючу дiю, особливо вiдносно хлорофiлу a, концентрацiя якого зросла на 41,4%
(див. табл. 2, рис. 2) порiвняно з контролем. Спiввiдношення a/b становило 3,27, що вище,
нiж при дозi 3 Гр, за рахунок збiльшення вмiсту хлорофiлу a (див. табл. 4).
Пiдвищення сумарного вмiсту хлорофiлу можна пояснити тим фактом, що зi збiльшен-
ням дози опромiнення активуються рiзнi компенсаторнi системи, метаболiчнi вiдновлюваль-
нi процеси та репарацiї радiацiйних пошкоджень. У нашому випадку можна припускати
включення адаптивних процесiв при дозi 5 Гр.
При дозi 15 Гр вiдмiчено рiзке зниження кiлькостi сумарного хлорофiлу даної стадiї,
однак менше, нiж при найменшiй дозi — 1 Гр. Так, у зразках, опромiнених дозою 15 Гр,
вiдносна кiлькiсть сумарного хлорофiлу дорiвнювала 45% вiдносно контролю (див. табл. 3,
Таблиця 4. Вiдношення хлорофiлу a/b в онтогенезi листя Linum usitatissimum, опромiненого рiзними дозами
рентгенiвської радiацiї
Стадiя онтогенезу
листа Контроль 1 Гр 3 Гр 5 Гр 15 Гр
Початкова (С1) 2,64 1,59 2,23 3,27 3,92
Середня (С2) 2,33 2,61 3,08 2,41 1,80
В’янення (С3) 2,42 1,62 1,93 1,87 3,81
Кiнцева (С4) 2,62 2,52 1,90 3,62 2,30
150 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №11
рис. 3). Вмiст хлорофiлу a становив 49,5%, хлорофiлу b — 33,3% вiдносно контролю (див.
табл. 2, рис. 2). Особливо вiдрiзняється найменший вмiст хлорофiлу b серед iнших дослiдних
зразкiв даної стадiї. Спiввiдношення a/b становило 3,92 за рахунок зниження хлорофiлу b
(див. табл. 4).
Середня стадiя онтогенезу сiм’ядольного листка (С2). На цiй стадiї вiдбувалося деяке
зниження показникiв контролю, що можна пояснити процесами вiкової деградацiї хлорофi-
лу в нормальних умовах (див. табл. 1, рис. 1). При опромiненнi в дозi 1 Гр спостерiгалося
зростання вмiсту хлорофiлу порiвняно з попередньою стадiєю. Так, вмiст хлорофiлу a до-
рiвнював 80,1%, а хлорофiлу b — 80,9% вiдносно контролю першої стадiї (див. табл. 2,
рис. 2). Це можна пояснити тим, що з часом пiсля опромiнення вiдбувається елiмiнування
пошкоджень та вiдновлення нормального гомеостазу. Спiввiдношення a/b становило 2,61
(див. табл. 4).
Доза 3 Гр викликала зниження кiлькостi хлорофiлу. Вмiст хлорофiлу a дорiвню-
вав 69,3%, хлорофiлу b — 59,5% вiдносно контролю (див. табл. 2, рис. 2). Отже, порiвняно
з попередньою стадiєю, рiвень хлорофiлу a зменшився на 9%, хлорофiлу b — на 33,3%. Вмiст
сумарного хлорофiлу знизився на 15,8% (див. табл. 3, рис. 3, в).
Доза 5 Гр, як i на попереднiй стадiї, спричиняла деяке збiльшення вмiсту сумарного хло-
рофiлу, який становив 113,7% вiдносно контролю початкової стадiї (див. табл. 3, рис. 3, в).
Вiдносний вмiст хлорофiлу a дорiвнював 111,8%, хлорофiлу b— 121,4% (див. табл. 2, рис. 2).
Варто вiдзначити, що кiлькiсть хлорофiлу b помiтно зросла порiвняно з попередньою ста-
дiєю, а кiлькiсть хлорофiлу a— знизилася. Спiввiдношення a/b становило 2,41 (див. табл. 4).
Це може свiдчити про включення захисних механiзмiв, в яких задiяний хлорофiл b. Коли
дiя абiотичного стресу переважає над вiдновними механiзмами, вiдбувається розпад хлоро-
фiлу b, що служить дiагностичною ознакою стану рослини [8].
Вплив дози 5 Гр виявлявся в стабiльному пiдвищеннi вiдносного вмiсту хлорофiлу a
та хлорофiлу b на стадiях С1 та С2 порiвняно з контролем початкової стадiї (див. рис. 2).
На наступних стадiях, як буде описано нижче, спостерiгалася деградацiя хлорофiлу, що
за темпами вiдповiдала швидкостi деградацiї в контролi. Вочевидь, стимулюючий ефект,
отриманий вiд даної дози, в процесi старiння листка почав затухати та зiйшов нанiвець.
При дозi 15 Гр на данiй стадiї вiдмiчено помiтне зниження кiлькостi хлорофiлу порiв-
няно з попередньою стадiєю. Так, вмiст сумарного хлорофiлу становив 18,3% (див. табл. 3,
рис. 3, в), хлорофiлу a — 16,3%, хлорофiлу b — 23,8% вiдносно контролю першої стадiї
(див. табл. 2, рис. 2.). Спiввiдношення a/b дорiвнювало 1,80 (див. табл. 4). У даному випад-
ку спостерiгалася деградацiя хлорофiлу, обумовлена опромiненням у високiй дозi, що, як
i на попереднiй стадiї, викликало руйнування хлорофiлу в два рази порiвняно з контролем.
Подальшi темпи розпаду пiгментiв адекватнi темпам вiкової деградацiї в ходi старiння.
Стадiя початку в’янення (С3). На цiй стадiї показники в контрольних зразках знижу-
валися вiдповiдно до процесiв вiкової деградацiї клiтинних компонент. Кiлькiсть сумарного
хлорофiлу становила 62,7% вiдносно контролю початкової стадiї онтогенезу (див. табл. 3,
рис. 3, в). Спiввiдношення a/b дорiвнювало 2,42 (див. табл. 4).
Доза 1 Гр викликала значне зниження вмiсту хлорофiлу a порiвняно з показником по-
передньої стадiї для даної дози. Вмiст пiгменту становив 51,3%, що вище, нiж на стадiї
С1, коли опромiнення даною дозою спричиняло рiзкий розпад хлорофiлу a. Концентрацiя
хлорофiлу b на стадiї С3 була навiть трохи вищою, нiж на попереднiй, та становила 83,3%
вiдносно контролю стадiї С1 (див. табл. 2, рис. 2). Це, iмовiрно, може означати, що по-
шкодження, отримане на початковiй стадiї (С1) вiд дози 1 Гр, в процесi старiння “випра-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №11 151
вилося” завдяки роботi репарацiйних систем. Спiввiдношення a/b дорiвнювало 1,62 (див.
табл. 4).
При опромiненнi дозою 3 Гр вмiст хлорофiлу a зменшився порiвняно з показником по-
передньої стадiї i становив 54,5%, а вмiст хлорофiлу b дещо пiдвищився i становив 73,8%,
що на 14,3% вище, нiж на стадiї С2 (див. табл. 2, рис. 2). Збiльшення вмiсту хлорофiлу b
вiдбувається при адаптацiї рослин до опромiнення. Спiввiдношення a/b дорiвнювало 1,93
за рахунок розпаду хлорофiлу a (див. табл. 4).
При застосуваннi дози 5 Гр вмiст хлорофiлу a становив 69,3%, хлорофiлу b — 97,6% вiд-
носно контролю початкової стадiї (див. табл. 2, рис. 2). Спiввiдношення a/b становило 1,87
(див. табл. 4). Цi показники значно нижчi, нiж на двох попереднiх стадiях. На стадiї почат-
ку в’янення (С3) згладжується стимулюючий даною дозою ефект, що спостерiгався ранiше.
Однак цi значення все ж таки вищi, нiж у зразках, опромiнених бiльш низькими дозами.
Це свiдчить про зниження темпiв деградацiї в зразках, опромiнених дозою 5 Гр. Кiлькiсть
хлорофiлу b була вищою, нiж у контролi цiєї стадiї, i становила 97,6%, що, ймовiрно, свiд-
чить про включення захисних систем пiд дiєю опромiнення (див. табл. 2, рис. 2). Це також
узгоджується з деякими лiтературними даними [9, 10].
Доза 15 Гр викликала рiзке зниження вмiсту хлорофiлу b, який становив 26,1%, але був
на 3,7% вищим, нiж на стадiї С2. Вмiст хлорофiлу a також збiльшився порiвняно з попе-
редньою стадiєю, що уповiльнило темпи вiкової деградацiї (див. табл. 2, рис. 2). Спiввiдно-
шення a/b становило 3,81 (див. табл. 4).
Кiнцева стадiя онтогенезу (С4). На цiй стадiї показник контролю був нижчий, нiж на
стадiї початку в’янення i становив 37,9% сумарного хлорофiлу вiдносно контролю стадiї С1
(див. табл. 3, рис. 3, г). Причому кiлькiсть хлорофiлу a та хлорофiлу b була однаковою
i становила 38,1 та 38,0% вiдповiдно (див. табл. 2, рис. 2.). Спiввiдношення a/b дорiвню-
вало 2,62 (див. табл. 4).
Доза 1 Гр викликала аналогiчне рiвномiрне зменшення вмiсту пiгментiв, який стано-
вив 43,2% (хл. a) та 45,2% (хл. b) (див. табл. 2, рис. 2). Вирiвнювання вмiсту хлорофiлiв a
та b вiдбулося за рахунок падiння останнього порiвняно зi стадiєю С3, що характерно для
старiння. Саме розпад хлорофiлу b супроводжує змiни при старiннi листка. Спiввiдношен-
ня a/b дорiвнювало 2,52 (див. табл. 4).
При опромiненнi в дозi 3 Гр вiдмiчено зменшення показникiв хлорофiлу a та b, темпи
якого були аналогiчнi попереднiй стадiї — 36,0 та 50,0% вiдповiдно (див. табл. 2, рис. 2).
Спiввiдношення a/b дорiвнювало 1,90 (див. табл. 4).
При дозi 5 Гр спостерiгалося рiзке зниження кiлькостi хлорофiлу b, яка на данiй стадiї
становила 38,0%, що на 59,6% нижче, нiж на попереднiй стадiї (С3). Вмiст хлорофiлу a
знизився менше i становив 52,2% (див. табл. 2, рис. 2). Спiввiдношення a/b дорiвнювало 3,62
(див. табл. 4).
При дозi 15 Гр, як i на попереднiх стадiях, вмiст пiгментiв був низьким: хлорофiлу a
20,7%, хлорофiлу b та 23,8%, зменшувався вiдповiдно до вiкових темпiв розпаду пiгменту
(див. табл. 2, рис. 2). Для цiєї дози характерно рiвномiрне зменшення хлорофiлiв a та b.
Спiввiдношення a/b дорiвнювало 2,30 (див. табл. 4).
Опромiнення викликає комплекс реакцiй фотосинтетичного апарату, зокрема змiни пiг-
ментного складу рослини. Отриманi данi свiдчать про стресовий характер iонiзуючого опро-
мiнення. Аналiз вмiсту хлорофiлiв у листках показав, що опромiненi зразки в обраному
дiапазонi доз вiдрiзнялися за кiлькiсними характеристиками пiгментного складу порiвняно
з контролем.
152 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №11
Вiдмiчалося очiкуване достовiрне зниження вмiсту хлорофiлу a, хлорофiлу b та суми
хлорофiлiв в онтогенезi як дослiдних, так i контрольних зразкiв. Особливо в усiх дослiд-
жуваних зразках було виражено зниження вмiсту хлорофiлу a порiвняно з контролем у про-
цесi старiння. Зменшення спiввiдношення хлорофiлiв a/b може виступати показником реак-
цiї пластид на процеси радiацiйно-iндукованого старiння.
Згiдно з даними лiтератури, вмiст суми хлорофiлiв в листках коливається в межах 0,3–
5 мг/г бiоматерiалу, залежно вiд умов вирощування та виду рослини [6]. Вмiст хлорофiлу a
в листках приблизно в 3 рази бiльший, нiж хлорофiлу b. У мiру переходу вiд одного етапу
органогенезу до iншого змiнюється склад пiгментiв. Зниження вмiсту в листках хлорофiлу
є одним з важливих показникiв старiння, а обумовлена опромiненням деградацiя хлорофiлу
може свiдчити про прискорення гiдролiтичних реакцiй та розвиток радiацiйно-iндукованого
старiння [1, 3, 11].
Дози вiд 1 до 15 Гр опромiнення виявили певнi ефекти. Максимальний вмiст суми хло-
рофiлiв a+b вiдмiчено в зразках, опромiнених дозою 5 Гр. Доза в 5 Гр сприяла збiльшенню
вмiсту хлорофiлу в листках. Це не суперечить лiтературним даними, оскiльки в рядi ро-
бiт вiдмiчається позитивний ефект опромiнення. Дана доза справляла стимулюючу дiю на
вмiст хлорофiлiв a та b дослiджуваних об’єктiв [3]. Причому кiлькiсть хлорофiлу в даних
зразках перевищувала показники контрольних зразкiв тiльки на стадiях С1 i С2. У про-
цесi в’янення вмiст достовiрно зменшувався, як i в iнших зразках. Доза 5 Гр — ключова
для прояву ушкодження iонiзуючою радiацiєю та активацiї репарацiйних систем. Спiввiд-
ношення хлорофiлiв a/b знижувалося при 1 та 15 Гр. Максимум хлорофiлу a вiдмiчався
в молодих листках, мiнiмум — на стадiї старiння листка. Максимальний вмiст хлорофiлу b
вiдмiчено на стадiї С2.
Вплив дози 1 Гр супроводжувався рiзкими змiнами дослiджуваних показникiв та ви-
значається як пороговий для реалiзацiї пошкодження, викликаного радiацiєю. Вмiст хло-
рофiлу a опромiнених рослин при дозi 1 Гр сильно знижувався, однак при опромiненнi 3 Гр
знаходився в межах контрольних значень. Вмiст хлорофiлу b пiд дiєю дози 1 Гр також
рiзко знижувався, а при дозах 3 i 5 Гр змiнювався незначно. Реакцiю на дозу 1 Гр на стадiї
С1 можна пояснити вiдповiддю рослин на малi дози опромiнення. Варто вiдзначити, що
опромiнення в дозi 15 Гр на стадiї С1 не викликало ефектiв бiльш рiзкого зменшення хло-
рофiлу порiвняно з дозою 1 Гр. Опромiнення у високiй дозi спричинило зниження вмiсту
пiгментiв, що прискорило процеси природного старiння листкiв. Про це свiдчить зниження
вмiсту хлорофiлiв a та b, починаючи зi стадiї С2. Це спостереження спiввiдноситься з лiте-
ратурними даними про нелiнiйне наростання ефекту вiд радiацiйного опромiнення [12]. На
наступних стадiях — С2, С3, С4 в зразках, опромiнених дозою 15 Гр, спостерiгався наймен-
ший вмiст пiгментiв. Проведений аналiз показав, що iснує зв’язок мiж вмiстом пiгментiв та
радiацiйно-iндукованим старiнням.
Зниження вмiсту хлорофiлiв, яке спостерiгається, можливо, обумовлене ослабленням
життєздатностi рослини при ураженнi iонiзуючою радiацiєю. Структурно-функцiональнi
змiни органiзму, викликанi опромiненням, спричиняють падiння фотосинтетичної активнос-
тi. Як вже зазначалося, вплив iонiзуючої радiацiї викликає зменшення вмiсту хлорофiлiв
та прискорює старiння листка. Нами показано, що вмiст зелених пiгментiв як у контролi,
так i в опромiнених зразках достовiрно знижується в процесi старiння.
Вiдзначимо, що через методичну складнiсть дослiдження старiння на цiлiсних рослин-
них органiзмах для аналiзу найчастiше використовують iзольованi та iнтактнi органи рос-
лин. Ще мало вивчено питання оцiнки дiї екологiчних факторiв, що впливають на реалiза-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №11 153
цiю ендогенної регуляцiї старiння рослинних органiв. Ми дослiджували вплив iонiзуючого
опромiнення на процеси старiння рослинних органiв, що детектується за змiнами концен-
трацiї пiгментiв.
Результати дослiдження ефекту опромiнення проросткiв рiзними дозами iонiзуючого
випромiнювання показали наявнiсть помiтних змiн вмiсту хлорофiлiв a та b в iнтактних
сiм’ядольних листках Linum usitatissimum на рiзних стадiях їх онтогенезу. Значнi змiни
у вмiстi хлорофiлiв a, b та значення їх спiввiдношення вiдмiченi при рентгенiвському опро-
мiненнi в дозах 5 та 15 Гр. Вплив iнших використаних доз менше дiяв на вмiст пiгментiв
пластид. Найбiльш чутливими до дiї радiацiйного опромiнення виявилися рослини на стадiї
С1. На наступних стадiях спостерiгалося прискорення темпiв деградацiї сумарного хлоро-
фiлу в зразках, опромiнених найвищою дозою — 15 Гр. У всiх зразках вмiст хлорофiлу a
був бiльшим, нiж хлорофiлу b, що свiдчить про бiльш швидкий розпад останнього. Вста-
новлено, що мiшенню рентгенiвського опромiнення був хлорофiл b. Спостерiгалося явище
радiацiйно-iндукованого старiння.
1. Sakuraba Y., Schelbert S., Park S.-Y. STAY-GREEN and Chlorophyll Catabolic Enzymes Interact at Light-
Harvesting Complex II for Chlorophyll Detoxification during Leaf Senescence in Arabidopsis // J. ListPlant
Cellv. – 2012. – 24, No 2. – P. 507–518.
2. Kenneth J.H., Eggink L., Chen М. Chlorophylls, ligands and assembly of light-harvesting complexes in
chloroplasts // Photosynth. Res. – 2007. – 94. – P. 387–400.
3. Широкова Н.П. Действие картолина на содержание хлорофилла, рост и продуктивность сортов пше-
ницы Омская-23 и Росинка // Вестн. ТГПУ. – 2010. – 3, № 93. – С. 18–21.
4. Arbona V., Manzi M., Ollas C. Metabolomics as a Tool to Investigate Abiotic Stress Tolerance in Plants //
Int. J. Mol Sci. – 2013. – 14, No 3. – P. 4885–4911.
5. Rea G., Lambreva M., Polticelli F. Directed Evolution and In Silico Analysis of Reaction Centre Proteins
Reveal Molecular Signatures of Photosynthesis Adaptation to Radiation Pressure // PLoS One. – 2011. –
6, No 1. – P. 1–11.
6. Воейков А.И. Антропогенное воздействие человека на природу. – Москва: Мир, 1987. – 496 с.
7. Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids, the pigments of photosynthetic biomembranes // Met-
hods Enzymol. – 1987. – 148. – P. 350–382.
8. Sakuraba Y., Tanaka R., Yamasato A. Determination of a Chloroplast Degron in the Regulatory Domain
of Chlorophyllide a Oxygenase // J. Biol. Chem. – 2009. – 284, No 52. – P. 36689–36699.
9. Eggink L. L., Park H., Hoober J.K. The role of chlorophyll b in photosynthesis: Hypothesis // Plant Biol. –
2001. – 1, No 2. – P. 1–7.
10. Biswal A.K., Pattanayak G.K., Pandey S. Light Intensity-Dependent Modulation of Chlorophyll b Bio-
synthesis and Photosynthesis by Overexpression of Chlorophyllide a Oxygenase in Tobacco // Plant Phy-
siol. – 2012. – 159, No 1. – P. 433–449.
11. Park S.-Y., Yu J.-W., Park J.-S. et al. The Senescence-Induced Staygreen Protein Regulates Chlorophyll
Degradation // Plant Cell. – 2007. – 19, No 5. – P. 1649–1664.
12. Гродзинский Д.М., Гуща Н.И., Перковская Г.Ю. и др. Влияние хронического облучения на адаптив-
ный потенциал растений // Радиобиология растений. – 2002. – 42, № 2. – С. 155–158.
Надiйшло до редакцiї 08.08.2014Iнститут клiтинної бiологiї
та генетичної iнженерiї
НАН України, Київ
154 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №11
А.Н. Берестяная, академик НАН Украины Д.М. Гродзинский
Динамика хлорофилла в процессе старения семядольных листьев
Linum usitatissimum, облученного рентгеновской радиацией
Исследовали динамику хлорофилла в процесе старения семядольных листьев Linum usitatis-
simum, подвергнутого действию разных доз острого рентгеновского облучения. Установлена
зависимость деградации хлорофилла a и хлорофилла b от дозы облучения и стадии онто-
генеза семядольных листьев. Рассмотрены особенности распада хлорофилла как одного из
параметров радиационно-индуцированного старения.
A.М. Berestyana, Academician of the NAS of Ukraine D.M. Grodzinsky
Dynamics of chlorophyll in aging cotyledon leaves of Linum
usitatissimum exposed to x-ray radiation
The dynamics of the chlorophyll pattern during aging cotyledons Linum usitatissimum irradiated
with different doses of acute X-ray irradiation is investigated. The dependence of the degradation
of chlorophyll a and chlorophyll b on doses and ontogenetic stages of cotyledon leaves is found.
The features of the decay of chlorophyll as one of the parameters of radiation-induced aging are
considered.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №11 155
|