Системність механізмів радіогормезисних ефектів у рослин
За дозовою залежнiстю ростових параметрiв головного кореня проросткiв гороху встановлено дiапазон гормезисних доз гамма-опромiнення. Оцiнено мiтотичний iндекс (МI) клiтин апiкальної меристеми кореня, рiвень цитокiнiнiв та α-амiлазної активностi в сiм’ядолях контрольних та дослiдних проросткiв. В о...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2016
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99871 |
| 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: | Системність механізмів радіогормезисних ефектів у рослин / О.М. Міхєєв, Л.Г. Овсяннікова, Л.В. Войтенко, В.В. Жук, Д.М. Гродзинський // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2016. — № 4. — С. 106-110. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99871 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-998712025-02-09T23:41:58Z Системність механізмів радіогормезисних ефектів у рослин Системность механизмов радиогормезисных эффектов у растений The system character of the mechanisms of radiohormesis effects in plants Міхєєв, О.М. Овсяннікова, Л.Г. Войтенко, Л.В. Жук, В.В. Гродзинський, Д.М. Біологія За дозовою залежнiстю ростових параметрiв головного кореня проросткiв гороху встановлено дiапазон гормезисних доз гамма-опромiнення. Оцiнено мiтотичний iндекс (МI) клiтин апiкальної меристеми кореня, рiвень цитокiнiнiв та α-амiлазної активностi в сiм’ядолях контрольних та дослiдних проросткiв. В опромiнених коренях виявлено стимуляцiю МI та пiдвищений рiвень синтезу цитокiнiнiв, який передує стимуляцiї МI, що пiдтверджує гiпотезу про можливу роль продуктiв пострадiацiйної деградацiї ДНК в стимуляцiї синтезу цитокiнiнiв. На пiдставi результатiв вивчення динамiки α-амiлазної активностi в сiм’ядолях проросткiв гороху зроблено висновок про вiдносну незалежнiсть ростової активностi коренiв вiд трофiчного фактору на раннiх етапах розвитку проросткiв. По дозовой зависимости ростовых параметров главного корня проростков гороха установлен диапазон гормезисних доз гамма-излучения. Определены митотический индекс (МИ) клеток апикальной меристемы корня, уровень цитокининов и α-амилазной активности в семядолях контрольных и опытных проростков. В облученных корнях выявлены стимуляция МИ и повышенный уровень синтеза цитокининов, который предшествует стимуляции МИ, что подтверждает гипотезу о возможной роли продуктов пострадиационной деградации ДНК в стимуляции синтеза цитокининов. На основании результатов изучения динамики α-амилазной активности в семядолях проростков сделан вывод об относительной независимости ростовой активности их корней от трофического фактора на ранних этапах развития проростков. The range of hormesis doses of gamma -irradiation by the dose dependence of the growth parameters of the main roots of pea seedlings is established. The mitotic index (MI) of cells of the apical meristem of a root, the levels of cytokinins, and the α-amylase activity in cotyledons of seedlings are assessed in control and experience. In the exposed roots, the stimulation of MI and the increased level of synthesis of cytokinins that precedes the stimulation of MI are observed. This confirms the hypothesis about the possible role of post-radiation degradation products of DNA in the synthesis of cytokinins. The results of studies of the dynamics of the α-amylase activity in cotyledons of pea seedlings lead to the conclusion about the relative independence of the growth activity of roots on the trophic factor on the early stages of development of seedlings. 2016 Article Системність механізмів радіогормезисних ефектів у рослин / О.М. Міхєєв, Л.Г. Овсяннікова, Л.В. Войтенко, В.В. Жук, Д.М. Гродзинський // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2016. — № 4. — С. 106-110. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99871 577.34 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 Міхєєв, О.М. Овсяннікова, Л.Г. Войтенко, Л.В. Жук, В.В. Гродзинський, Д.М. Системність механізмів радіогормезисних ефектів у рослин Доповіді НАН України |
| description |
За дозовою залежнiстю ростових параметрiв головного кореня проросткiв гороху встановлено дiапазон гормезисних доз гамма-опромiнення. Оцiнено мiтотичний iндекс (МI)
клiтин апiкальної меристеми кореня, рiвень цитокiнiнiв та α-амiлазної активностi
в сiм’ядолях контрольних та дослiдних проросткiв. В опромiнених коренях виявлено
стимуляцiю МI та пiдвищений рiвень синтезу цитокiнiнiв, який передує стимуляцiї
МI, що пiдтверджує гiпотезу про можливу роль продуктiв пострадiацiйної деградацiї
ДНК в стимуляцiї синтезу цитокiнiнiв. На пiдставi результатiв вивчення динамiки
α-амiлазної активностi в сiм’ядолях проросткiв гороху зроблено висновок про вiдносну
незалежнiсть ростової активностi коренiв вiд трофiчного фактору на раннiх етапах розвитку проросткiв. |
| format |
Article |
| author |
Міхєєв, О.М. Овсяннікова, Л.Г. Войтенко, Л.В. Жук, В.В. Гродзинський, Д.М. |
| author_facet |
Міхєєв, О.М. Овсяннікова, Л.Г. Войтенко, Л.В. Жук, В.В. Гродзинський, Д.М. |
| author_sort |
Міхєєв, О.М. |
| title |
Системність механізмів радіогормезисних ефектів у рослин |
| title_short |
Системність механізмів радіогормезисних ефектів у рослин |
| title_full |
Системність механізмів радіогормезисних ефектів у рослин |
| title_fullStr |
Системність механізмів радіогормезисних ефектів у рослин |
| title_full_unstemmed |
Системність механізмів радіогормезисних ефектів у рослин |
| title_sort |
системність механізмів радіогормезисних ефектів у рослин |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2016 |
| topic_facet |
Біологія |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99871 |
| citation_txt |
Системність механізмів радіогормезисних ефектів у рослин / О.М. Міхєєв, Л.Г. Овсяннікова, Л.В. Войтенко, В.В. Жук, Д.М. Гродзинський // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2016. — № 4. — С. 106-110. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT míhêêvom sistemnístʹmehanízmívradíogormezisnihefektívuroslin AT ovsânníkovalg sistemnístʹmehanízmívradíogormezisnihefektívuroslin AT voitenkolv sistemnístʹmehanízmívradíogormezisnihefektívuroslin AT žukvv sistemnístʹmehanízmívradíogormezisnihefektívuroslin AT grodzinsʹkiidm sistemnístʹmehanízmívradíogormezisnihefektívuroslin AT míhêêvom sistemnostʹmehanizmovradiogormezisnyhéffektovurastenii AT ovsânníkovalg sistemnostʹmehanizmovradiogormezisnyhéffektovurastenii AT voitenkolv sistemnostʹmehanizmovradiogormezisnyhéffektovurastenii AT žukvv sistemnostʹmehanizmovradiogormezisnyhéffektovurastenii AT grodzinsʹkiidm sistemnostʹmehanizmovradiogormezisnyhéffektovurastenii AT míhêêvom thesystemcharacterofthemechanismsofradiohormesiseffectsinplants AT ovsânníkovalg thesystemcharacterofthemechanismsofradiohormesiseffectsinplants AT voitenkolv thesystemcharacterofthemechanismsofradiohormesiseffectsinplants AT žukvv thesystemcharacterofthemechanismsofradiohormesiseffectsinplants AT grodzinsʹkiidm thesystemcharacterofthemechanismsofradiohormesiseffectsinplants |
| first_indexed |
2025-12-01T21:38:31Z |
| last_indexed |
2025-12-01T21:38:31Z |
| _version_ |
1850343546928758784 |
| fulltext |
УДК 577.34 http://dx.doi.org/10.15407/dopovidi2016.04.106
О.М. Мiхєєв1, Л. Г. Овсяннiкова1, Л.В. Войтенко2, В. В. Жук1,
академiк НАН України Д.М. Гродзинський1
1Iнститут клiтинної бiологiї та генетичної iнженерiї НАН України, Київ
2Iнститут ботанiки iм. М. Г. Холодного НАН України, Київ
E-mail: mikhalex7@yahoo.com, phytohormonology@ukr.net
Системнiсть механiзмiв радiогормезисних ефектiв
у рослин
За дозовою залежнiстю ростових параметрiв головного кореня проросткiв гороху вста-
новлено дiапазон гормезисних доз гамма-опромiнення. Оцiнено мiтотичний iндекс (МI)
клiтин апiкальної меристеми кореня, рiвень цитокiнiнiв та α-амiлазної активностi
в сiм’ядолях контрольних та дослiдних проросткiв. В опромiнених коренях виявлено
стимуляцiю МI та пiдвищений рiвень синтезу цитокiнiнiв, який передує стимуляцiї
МI, що пiдтверджує гiпотезу про можливу роль продуктiв пострадiацiйної деградацiї
ДНК в стимуляцiї синтезу цитокiнiнiв. На пiдставi результатiв вивчення динамiки
α-амiлазної активностi в сiм’ядолях проросткiв гороху зроблено висновок про вiдносну
незалежнiсть ростової активностi коренiв вiд трофiчного фактору на раннiх етапах
розвитку проросткiв.
Ключовi слова: гамма-опромiнення, радiогормезис, мiтотична активнiсть, цитокiнiни,
α-амiлаза.
Радiогормезиснi ефекти (РГЕ) виявленi у всiх груп органiзмiв i характеризуються стиму-
ляцiєю фiзiологiчних функцiй пiсля дiї невисоких доз iонiзуючого випромiнювання [1, 2].
Дослiдження ефекту радiацiйного гормезису виявили комбiнований характер формуван-
ня даної неспецифiчної реакцiї [3, 4]. Прикрiплений спосiб iснування рослин зумовив по-
силення здатностi реагування на стресовi чинники середовища i виникнення специфiчних
механiзмiв пiдтримання гомеостазу на рiзних рiвнях його прояву [5]. Головна роль у форму-
ваннi вiдповiдi на стресовi чинники у рослин належить сигналам, якi надходять з коренiв.
До найважливiших компонентiв даної сигнальної системи належать фiтогормони цитокi-
нiни, зокрема зеатин i його транспортна форма — зеатин-рибозид [5]. Зеатини специфiчно
синтезуються коренями, однак їх рецептори локалiзованi в клiтинах пагона, якi беруть без-
посередню участь у формуваннi реакцiї рослинного органiзму в цiлому. Незважаючи на
значний iнтерес до проблеми участi цитокiнiнiв у адаптацiї рослин до стресiв їх роль у про-
явах радiацiйного гормезису залишається майже не з’ясованою.
За результатами проведеного нами ранiше дослiдження адаптацiї рослин до дiї iонiзу-
ючої радiацiї виявлено гормезисну дiю гамма-опромiнення на iнтактний рослинний орга-
нiзм [6]. Метою даного дослiдження було вивчення механiзму РГЕ у рослин гороху, сухе
насiння якого було опромiнено гамма-променями.
Об’єктом дослiдження служив горох (Pisum sativum L.) сорту Аронiс, насiння якого
у повiтряно-сухому станi опромiнювали в дозах 2, 5, 10, 50 Гр на гамма-опромiнювачi “Ис-
следователь” з 60Co джерелом гамма-променiв, потужнiстю дози опромiнення на вiдстанi
© О.М. Мiхєєв, Л. Г. Овсяннiкова, Л. В. Войтенко, В. В. Жук, Д. М. Гродзинський, 2016
106 ISSN 1025-6415 Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., 2016, №4
Рис. 1. Активнiсть α-амiлази в сiм’ядолях проросткiв гороху сорту Аронiс пiсля опромiнення сухого насiння
(% до контролю)
0,5 м 3,4 Р/с, енергiєю гамма-квантiв 1,25 МеВ. Насiння пророщували на зволоженому во-
дою фiльрувальному паперi. Проростки вирощували в умовах водної культури. Через 12,
24, 48, 72 год вiд початку пророщування насiння вiддiляли первиннi коренi для визначення
вмiсту цитокiнiнiв зеатинового типу. Вмiст зеатинiв визначали методом рiдинної хромато-
графiї на хроматографi Agilent 1200 LC з дiодно-матричним детектором G 1315B (“Agilent”,
США) i вираховували у нМ/г сирої маси [7]. Одночасно визначали активнiсть α-амiлази
в сiм’ядолях крохмаль-йодним методом [8]. Результати розраховували в умовних одиницях.
Меристеми коренiв фiксували в сумiшi Карнуа (етиловий спирт: оцтова кислота 3 : 1) протя-
гом 2 год. Виготовлення i фарбування препаратiв проводили за стандартною гiстологiчною
процедурою [9]. Мiтотичну активнiсть клiтин кореневої меристеми визначали за кiлькiстю
клiтин у мiтозi (МI — мiтотичний iндекс), при цьому враховували не менше 1000 клiтин
на кожному препаратi. Пiсля початку пророщування протягом чотирьох дiб вимiрювали
довжину первинних коренiв, яку виражали у вiдсотках вiдносно до контролю. Результати
обробленi статистично за допомогою програми ANOVA.
Вивчення активностi α-амiлази в сiм’ядолях гороху пiсля дiї гамма-опромiнення в перiод
проростання насiння свiдчить про зростання її iнгiбування зi збiльшенням дози (рис. 1).
При цьому пригнiчення активностi ферменту на 18 год вiд початку замочування зерна
було значнiшим, нiж на 12 год.
Пiсля дiї дози 5 Гр, яка виявляла гормезисну дiю, було визначено сумарний вмiст цито-
кiнiнiв у первинному коренi протягом 36 год вiд початку набрякання зерна (рис. 2). Вмiст
цитокiнiнiв у коренi в дослiдному варiантi порiвняно з контролем значно збiльшився пiсля
20 год проростання i продовжував пiдвищуватися до 24 год.
Мiтотична активнiсть клiтин меристеми первинного кореня до 20 год вiд початку про-
ростання зерна не визначалась у контрольному та дослiдному варiантах (рис. 3).
На 24 год пророщування кiлькiсть клiтин у мiтозi в дослiдному варiантi зростала i пере-
вищувала рiвень контролю на 80% i бiльше, що свiдчить про стимуляцiю пролiферативних
процесiв.
За результатами дослiдження динамiки росту первинного кореня встановлено, що най-
значнiша стимуляцiя ростових процесiв вiдбувалася через 2 доби пiсля опромiнення сухого
насiння у дозi 5 Гр, однак РГЕ отримано пiсля опромiнення зерна також у iнших дозах
(рис. 4).
ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2016, №4 107
Рис. 2. Динамiка вмiсту цитокiнiнiв у коренi проросткiв гороху сорту Аронiс пiсля опромiнення сухого
насiння у дозi 5 Гр (% до контролю)
Рис. 3. Динамiка мiтотичної активностi (МI) клiтин меристеми кореня проросткiв гороху сорту Аронiс пiсля
опромiнення сухого насiння у дозi 5 Гр (% до контролю)
Рис. 4. Динамiка росту первинного кореня проросткiв гороху сорту Аронiс пiсля опромiнення сухого насiння
рiзними дозами гамма-радiацiї (% до контролю)
Отриманi нами результати дають пiдставу вважати, що дiя гамма-променiв на насiння
гороху в станi спокою здатна спричиняти гормезисний ефект у перiод його проростання.
При цьому зменшення активностi α-амiлази в сiм’ядолях пiсля опромiнення зернiвок у дозi
5 Гр не призвело до iнгiбування пролiферативних процесiв у меристемi первинного кореня,
108 ISSN 1025-6415 Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., 2016, №4
що свiдчить про включення альтернативних ресурсiв метаболiтiв i енергiї. Пiдтвердженням
цього стала також стимуляцiя ростових процесiв. Одним з ключових механiзмiв, якi ле-
жать у основi явища радiацiйного гормезису, можна вважати активацiю фiтогормонального
комплексу, зокрема цитокiнiнiв зеатинового типу. Взаємодiя фiтогормонiв з компонентами
сигнальної мережi на рiвнi клiтини, тканини та органiзму в цiлому забезпечує iнтегральну
вiдповiдь рослини на стресовий чинник.
Отже, у формуваннi явища радiацiйного гормезису задiяно комплекс механiзмiв, якi
утворюють комплексну систему i в результатi забезпечують вiдновлення ушкоджень i ком-
пенсаторний ефект посилення ростової функцiї рослини.
Цитована лiтература
1. Calabrese E. J., Baldwin L.A. Radiation hormesis: origins, history, scientific foundation // Hum. Exp.
Toxicol. – 2000. – 19, No 1. – P. 41–75.
2. Lucky T.D. Radiation Hormesis. – Tokyo, Boca Raton: CRC Press, 1991. – 239 p.
3. Кузин А.М. Идеи радиационного гормезиса в атомном веке. – Москва: Наука, 1995. – 158 с.
4. Гродзинский Д.М. Адаптивная стратегия физиологических процессов растений. – Киев: Наук. думка,
2013. – 301 с.
5. Sakakibara H. Cytokinins: activity, biosynthesis, and translocation // Annu. Rev. Plant Biol. – 2006. –
57. – P. 431–449.
6. Мiхєєв О.М., Овсяннiкова Л. Г., Євдокимова С.О. Можлива роль надклiтинних механiзмiв у радiо-
адаптацiйних ефектах рослин // Вiсн. Харкiв. Нац. ун-ту iм. В. Н. Каразiна. Сер. бiологiя. – 2012. –
Вип. 15, № 1008. – С. 233–243.
7. Мусатенко Л.И., Веденичева Н.П., Васюк В.А., Генералова В.Н., Мартын Г.И., Сытник К.М.
Комплекс фитогормонов в проростках различных по устойчивости к повышенным температурам
гибридов кукурузы // Физиология растений. – 2003. – 50. – С. 499–504.
8. Fursov O.V., Khaidarova G. S., Darkanbayev T.B. Purification, separation and some properties of α-amy-
lase component of germinating wheat grains // Biochem. Physiol. Pflanzen. – 1986. – 181. – P. 177–187.
9. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. – Москва: Агропромиздат, 1988. – 271 с.
References
1. Calabrese E. J., Baldwin L.A. Hum. Exp. Toxicol., 2000, 19, No 1: 41–75.
2. Lucky T.D. Radiation Hormesis, Tokyo: Boca Raton Publ., CRC Press, 1991.
3. Kyzin А.М. Ideas of radiation hormesis in the atomic age, Moscow: Nauka, 1995 (in Russian).
4. Grodzinsky D.M. Adaptive strategies of plant physiological processes, Kiev, Nauk. dymka, 2013 (in Russi-
an).
5. Sakakibara H. Annu. Rev. Plant Biol., 2006, 57: 431–449.
6. Mikhyeyev O.M., Ovsyannikova L.G., Evdokimova S. О. J. V. N. Karazin Kharkiv National University.
Ser. biology, 2012, Iss. 15, No 1008: 233–243 (in Ukrainian).
7. Musatenko L. I., Vedenicheva N.P., Vasyuk V.A., Generalova V.N., Martyn G. I., Sytnik K.M. Russian
J. Plant Physiol., 2003, 50: 444–448.
8. Fursov O.V., Khaidarova G. S., Darkanbayev T.B. Biochem. Physiol. Pflanzen, 1986, 181: 177–187.
9. Pausheva Z. P. Practical work on plant cytology, Moscow: Agropromizdat, 1988 (in Russian).
Надiйшло до редакцiї 22.09.2015
ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2016, №4 109
А.Н. Михеев1, Л. Г. Овсянникова1, Л. В. Войтенко2, В. В. Жук1,
академик НАН Украины Д.М. Гродзинский1
1Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев
2Институт ботаники им. Н. Г. Холодного НАН Украини, Киев
E-mail: mikhalex7@yahoo.com, phytohormonology@ukr.net
Системность механизмов радиогормезисных эффектов у растений
По дозовой зависимости ростовых параметров главного корня проростков гороха установ-
лен диапазон гормезисних доз гамма-излучения. Определены митотический индекс (МИ)
клеток апикальной меристемы корня, уровень цитокининов и α-амилазной активности
в семядолях контрольных и опытных проростков. В облученных корнях выявлены стиму-
ляция МИ и повышенный уровень синтеза цитокининов, который предшествует стиму-
ляции МИ, что подтверждает гипотезу о возможной роли продуктов пострадиационной
деградации ДНК в стимуляции синтеза цитокининов. На основании результатов изучения
динамики α-амилазной активности в семядолях проростков сделан вывод об относитель-
ной независимости ростовой активности их корней от трофического фактора на ранних
этапах развития проростков.
Ключевые слова: гамма-излучение, радиогормезис, митотическая активность, цитокинины,
α-амилаза.
A.N. Mikhyeyev1, L. G. Ovsyannikova1, L.V. Voitenko2, V. V. Zhuk1,
Academician of the NAS of Ukraine D.M. Grodzinsky1
1Institute of Cell Biology and Genetic Engineering of the NAS of Ukraine, Kiev
2 M.G. Kholodny Institute of Botany of the NAS of Ukraine, Kiev
E-mail: mikhalex7@yahoo.com, phytohormonology@ukr.net
The system character of the mechanisms of radiohormesis effects in
plants
The range of hormesis doses of gamma -irradiation by the dose dependence of the growth parameters
of the main roots of pea seedlings is established. The mitotic index (MI) of cells of the apical
meristem of a root, the levels of cytokinins, and the α-amylase activity in cotyledons of seedlings
are assessed in control and experience. In the exposed roots, the stimulation of MI and the increased
level of synthesis of cytokinins that precedes the stimulation of MI are observed. This confirms the
hypothesis about the possible role of post-radiation degradation products of DNA in the synthesis
of cytokinins. The results of studies of the dynamics of the α-amylase activity in cotyledons of pea
seedlings lead to the conclusion about the relative independence of the growth activity of roots on
the trophic factor on the early stages of development of seedlings.
Keywords: gamma-irradiation, radiohormesis, mitotic activity, cytokinins, α-amylase.
110 ISSN 1025-6415 Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., 2016, №4
|