Вплив токсичних органічних сполук на фізіолого-біохімічні процеси та анатомічну будову листків видів роду хлорофітум

Effect of benzene, hexane, cyclohexane, toluene on physiological and biochemical characters and comparative anatomical structure of leaves of Chlorophytum Ker-Gawl genus was studied. The highest capability to absorb ksenobiotics is characteristic of Chlorophytum comosum 'Vittatum’. It is shown...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	1999
Автори:	Kharitonova, I.P., Yaroslavskaya, Z.N.
Формат:	Стаття
Мова:	Англійська
Опубліковано:	M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 1999
Онлайн доступ:	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1447
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Plant Introduction
Завантажити файл:

Репозитарії

Plant Introduction

_version_	1860144983140466688
author	Kharitonova, I.P. Yaroslavskaya, Z.N.
author_facet	Kharitonova, I.P. Yaroslavskaya, Z.N.
author_sort	Kharitonova, I.P.
baseUrl_str	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/oai
collection	OJS
datestamp_date	2020-01-22T21:13:19Z
description	Effect of benzene, hexane, cyclohexane, toluene on physiological and biochemical characters and comparative anatomical structure of leaves of Chlorophytum Ker-Gawl genus was studied. The highest capability to absorb ksenobiotics is characteristic of Chlorophytum comosum 'Vittatum’. It is shown the less quantity of free amino acids is accumulated in the leaves being low-resistant to the effect of phytotoxic matters.
doi_str_mv	10.5281/zenodo.3365304
first_indexed	2025-07-17T12:52:34Z
format	Article
fulltext	Фізіолого-біохімічні та структурні особливості інтродукованих рослин УДК 581.1:63:54 ВПЛИВ ТОКСИЧНИХ ОРГАНІЧНИХ СПОЛУК НА Ф ІЗ І0Л 0Г 0 -Б І0Х ІМ ІЧ Н І ПРОЦЕСИ ТА АНАТОМІЧНУ БУДОВУ ЛИСТКІВ ВИДІВ РОДУ ХЛОРОФІТУМ І.П. ХАРИТОНОВА, Ж.М. ЯРОСЛАВСЬКА Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України Україна, 01014 Київ, вул. Тімірязєвська, 1 Вивчали вплив бензолу, гексану, циклогексану, толуолу на фізіолого-біохімічні показники та анатомічну бу дову листків видів роду Chlorophytum Ker-Gawi. Найбільшою здатністю поглинати ксенобіотики характеризу ються рослини Chlorophytum comosum ‘Vittatum’. Показано, що в листках малостійких до фітотоксикантів видів накопичується менша кількість вільних амінокислот, ніж в листках стійких до їх д і ї рослин. Останнім часом все чіткіше вимальовується дуже важлива функція рослин — очищення навколишнього середовища від забрудню вачів, кількість яких з кожним роком неухи льно зростає. Подібно фільтру, рослини здатні очищати повітря від шкідливих домі шок [1]. У рослинних організмах відбуваєть ся детоксикація деяких поглинутих речовин. Нетоксичні продукти, що утворюються при цьому, можуть частково виділятися у зовні шнє середовище. Таким чином, порушення екологічного стану побутових, службових та виробничих приміщень є передумовою для створення принципово нових біологічних си стем. Першочергове значення при цьому мають рослини, і найближчим часом заміни ти їх технічними засобами буде практично неможливо. Відомо, що гетеротрофи здатні засвоюва ти дуже різноманітні хімічні сполуки: білки, жири, вуглеводи, спирти, карбонові кислоти, вуглеводні [2, 3]. Мабуть, не існує такої ор ганічної речовини, яка б не могла бути ви користана яким-небудь гетеротрофним ор- © І.П. ХАРИТОНОВА, Ж.М. ЯРОСЛАВСЬКА, 1999 ганізмом. Автотрофні організми не здатні поглинати органічні сполуки, оскільки їх по треба в енергії покривається за рахунок окиснення неорганічних речовин [4]. Вищі рослини належать до автотрофів, однак всі вони для нормального розвитку потребують наявності в поживному середовищі окрім мінеральних компонентів і певних органічних сполук. Поглинання та використання вищи ми рослинами органічних речовин є не що інше, як схильність до гетеротрофізму. Якщо чисті автотрофи дуже чутливі до сторонніх органічних речовин, а гетеротрофи досить стійкі до них, то вищі рослини в силу по двійного характеру трофізму повинні займа ти проміжне положення. Аналіз літературних даних щодо дії ксено- біотиків на рослинні організми свідчить про практично повну відсутність комплексних досліджень по вивченню впливу токсичних сполук на фізіолого-біохімічні процеси у тропічних і субтропічних рослин. Зокрема, не з ’ясовані питання взаємозв’язку між по глинанням, метаболізмом і біологічною дією ксенобіотиків, не визначені фізіолого-біохі мічні основи стійкості рослин до токсичних 108 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин. 1999, № 3—4 Вплив токсичних органічних сполук на фізіолого-біохімічні процеси видів роду Хлорофітум речовин і не встановлені види, здатні погли нати та утилізувати такі сполуки, не створені моделі для вивчення процесів детоксикації в різних екобіосистемах, відсутні дослідження з розробки механізмів регуляції активності репараційних ферментних систем і детокси- каційних процесів у рослин. При вивченні поминальної здатності рос лин як модельні об’єкти використані п’ять видів хлорофітума: Chlorophytum comosum (Thunb.) Baker, Chlorophytum comosum 'Va- riegatum’, Chlorophytum comosum ‘Vittatum’, Chlorophytum sparsiflorum Baker, Chlorophy tum capense (L.). Види були розташовані в герметичних скляних посудинах об’ємом 10 л протягом 9 діб. В експеримент відби рали рослини, які пройшли акліматизацію протягом 4 тижнів в умовах, наближених за температурним режимом та освітленістю до екологічних параметрів гермооб’ємів. Це дозволило суттєво скоротити стресові ситу ації, які виникають при переміщенні рослин з теплиць. Температуру повітря в досліді підтримували в межах 20—22 °С, освітле ність — 2,0 клк при 12-годинному фотопе ріоді, для аналізу проб на хроматографі був використаний мікродозатор об'ємом 100 мкл. Концентрація ксенобіотиків у камері склада ла для бензолу (В) — 0,44, гексану (НХ) — 0,33, циклогексану (СНХ) — 0,38, толуолу (Т) — 0,44 г/м3. Рослини здійснюють детоксикацію шкід ливих речовин різноманітними шляхами. Де які ксенобіотики зв ’язуються цитоплазмою рослинних клітин і завдяки цьому втрачають активність. Інші зазнають перетворень на біохімічному рівні, внаслідок чого утворю ються нетоксичні продукти, які включаються до метаболізму рослинних клітин. Останнім часом отримані дані, що леткі фітонциди рослин здатні реагувати в повітрі з леткими забруднювачами, осаджувати та знешко джувати їх [3]. Виявлено, що найбільшою здатністю поглинати ксенобіотики характе ризуються рослини Chlorophytum comosum ‘Vittatum’ . Проведений нами газохромато- графічний аналіз атмосфери контрольної герметичної посудини (без рослин) показав, що через 163 год після початку експеримен ту концентрація ксенобіотиків — бензолу, толуолу, гексану і циклогексану — залишає ться без істотних змін. Проте у присутності рослин концентрація ксенобіотиків протягом 96 год суттєво зменшується. При цьому то луол та бензол рослинами нейтралізуються на 100 %. Інтенсивність поглинання ароматичних спо лук рослинами С. sparsiflorum, С. comosum, С. capense відповідно становить в серед ньому 29,4; 20,3 і 8,25 %. Здатність погли нати значні кількості газоподібних вуглево дів, яка виявлена нами у Chlorophytum co mosum ‘Vittatum’, викликає великий практич ний інтерес для створення надійних систем життєзабезпечення та при розробці біоінже- нерних конструкцій фітофільтрів у закритому просторі. Фотосинтез — найчутливіший процес до дії сторонніх речовин. Вважається, що вплив фітотоксикантів зумовлений пошкодженням хлорофіл-білокліпідних комплексів, які зна ходяться в центрі фотосистем І і II. Зокрема, під дією аміаку спостерігається зменшен ня вмісту хлорофілу, каротину, ксантофілу в ТАБЛИЦЯ 1. Вміст фотосинтетичних пігментів у листках різних видів хлорофітума, м г/100 г маси сирої речовини Вид Хлорофіл Кароти ноїди Хлорофіл Хлорофіли a + b Каротиноїдиa b a + b a/b Chlorophytum comosum 'Variegatum' 19,27 6,00 11,54 25,27 3,21 2,19 С. comosum 'Vittatum' 14,78 4,73 10,61 19,56 3,09 1,84 С. comosum (Thinb.) Baker 23,16 11,05 12,53 34,21 2,09 2,73 C. sparsiflorum 41,47 18,95 16,32 60,42 2,19 3,70 C. capense 62,42 22,21 26,63 84,63 2,81 3,18 HCPo,95 2,74 1,13 1,62 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин. 1999, N° 3—4 109 І.П. Харитонова, Ж.М. Ярославська Активність ауксинів у листках деяких видів хлорофітума: 1 — C h lo ro p h y tu m c o m o s u m 'V it t a t u m ', 2 — С . c o m o s u m 'V a r ie g a t u m ', 3 — С . s p a r s i f lo r u m , 4 — С . c a p e n s e , 5 — С . c o m o s u m ( T h u n b . ) B a k e r листках чутливих до дії ксенобіотиків рослин і відбувається відповідне збільшення кілько сті феофітину. В листках стійких видів цих реакцій не спостерігається. Відомо, що мінливість фотосинтетичних реакцій пов’язана із систематичним поло женням рослин, а в межах таксона — з умо вами навколишнього середовища. Оскільки фотосинтетичний апарат у різних видів істо рично формувався під впливом певного комплексу зовнішніх факторів, то і міжвидові генетично обумовлені відмінності в його бу дові і активності великою мірою визнача ються параметрами навколишнього середо вища. Проведеними дослідженнями встано влена суттєва різниця в біосинтезі фотосин тетичних пігментів у дослідних видів (табл. 1). Виявлено, що найбільшим вмістом пігмен тів характеризуються рослини Chlorophytum capense — кількість хлорофілів досягала 84,63, каротиноїдів — 27,63 мг/100 г маси сирої речовини. Вміст пігментів у листках Chlorophytum comosum ‘Vittatum’ наймен ш ий— хлорофіли становлять лише 19,56, каротиноїди — 10,61 мг/100 г маси сирої речовини. Отримане нами зменшення спів відношення вмісту хлорофілів і каротиноїдів має велике значення в пристосуванні того чи іншого виду до стрес-факторів, оскільки відомо, що каротиноїди здатні захищати молекули хлорофілу від деструктивного фо- тоокиснення і тим самим підвищувати адап таційну здатність рослин. Вивчення гормонального статусу дослід них рослин свідчить про наявність високого рівня речовин, що гальмують ростові проце си, та майже відсутність ауксинової актив ності у С. comosum ‘Variegatum’ , С. capense, 110 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин. 1999, № 3 - ї Вплив токсичних органічних сполук на фізіолого-біохімічні процеси видів роду Хлорофітум ТАБЛИЦЯ 2. Кількісно-анатомічна характеристика листкової пластинки видів роду Chlorophytum Ker-Gawl Епідерма Мезофіл Верхня Нижня Вид Кількість продихів Розміри клітини, мкм Кількість продихів Розміри клітини, мкм Кількість хлоро Кількість шарів мезофілузамикаючої епідермальної замикаючої епідермальної пластів у клітині у 1 мм2 h d h d у 1 мм h d /і d С. comosum ‘Vittatum’ 0 0 0 5,68 1,68 12 0,88 0,30 4,00 1,13 14 6 С. sparsiflorum 2 1,08 0,35 4,69 1,04 9 1,04 0,29 6,34 1,06 12 7 С. comosum ‘Variegatum’ 0 0 0 5,42 1,18 16 1,01 0,31 4,77 1,16 19 8 С. capense 0 0 0 6,63 2,16 7 1,11 0,36 5,64 1,35 48 5 С. comosum (Thunb.) Baker 0 0 0 6,97 2,64 6 1,15 0,39 7,55 1,74 54 4 П р и м і т к а , h — висота, d — діаметр клітини. ТАБЛИЦЯ 3. Вміст вільних амінокислот у листках різних видів, м кг/500 мг маси сирої речовини Chlorophytum Амінокислота C. como С. capen С. comosum C. sparsif sum Baker se 'Vittatum' lorum Аспарагінова _ _ 4,15 _ Треонін -- — 4,00 -- Серін -- — 7,68 — Глутамінова 1,73 1,21 8,73 3,41 Гліцин — — 1,46 — Аланін — — 3,32 — Валін — — 0,76 — Гістидін 0,91 0,82 1,12 2,14 Аргінін — — 2,41 — Сума 3,57 3,11 35,33 8,42 С. comosum (рисунок). Отримані результати дозволяють зробити припущення, що інтен сивність перетворення ксенобіотиків у кліти нах залежить від швидкості їх надходження і місця локалізації, а також від активності ферментативних систем, типу реакції і хіміч ної природи ксенобіотика. Стійкість рослин до ксенобіотиків зумов лена також особливостями анатомо-морфо- логічної будови рослин, і в першу чергу ме таболізмом токсичних сполук у рослинних клітинах. Відомо, що стійкі види рослин спроможні інактивувати ксенобіотики значно швидше, ніж чутливі. Порівняльне вивчення кількісно-анатомічних параметрів асиміля ційного апарата листків дослідних рослин видів Chlorophytum показало видоспецифічні відмінності в кількості хлоропластів у мезо- фільних клітинах і кількості продихів на оди ницю площі епідермальної поверхні листка. Найбільшу кількість продихів (19) на листо вій пластинці має С. comosum ‘Variegatum’, найменшу (9) — С. comosum (Thunb.) Baker. При цьому розміри замикаючих клітин знач но відрізняються за довжиною (табл. 2): у С. comosum Baker вони найбільші (0,39), у С. sparsiflorum — найменші (0,29). Продихи у 4 видів рослин (С. comosum 'Vittatum', С. comosum ‘Variegatum’ , С. capense, С. co mosum) розміщені з нижньої сторони лист ка (гіпостоматичний тип), і тільки у С. spar siflorum листова пластинка значно ширша, ніж у інших видів, і має продихи, розміще ні з обох сторін листка (амфістоматичний тип). Особливого значення у процесах метабо лізму рослин набувають амінокислоти, оскіль ки в реакціях синтезу вільних амінокислот концентруються вуглеводний, азотний та енергетичний обміни. Притаманність кожної амінокислоти відповідним енергетичним умо вам свідчить, що саме із вмістом тієї чи ін шої амінокислоти пов’язані зміни в будові тканин або функціонуванні всього рослинно го організму в певних умовах зовнішнього середовища. Проведені дослідження вияви ли значні відмінності в кількісному та якіс- ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин. 1999, № 3—4 111 I.П. Харитонова, Ж.М. Ярославська ному складі вільних амінокислот у видів, що вивчаються (табл. 3). Встановлено дуже ни зький рівень амінокислот у листках дослід них рослин, за виключенням С. comosum ‘Vittatum’. Виходячи з цього, можна припус тити, що в листках малостійких до фітоток- сикантів видів буде накопичуватись менша кількість вільних амінокислот, ніж в листках стійких до їх дії рослин. Таким чином, отримані результати свід чать про доцільність дослідження фізіолого- біохімічної стійкості рослин до дії органічних сполук. Показано, що вміст фотосинтетич них пігментів, кількісний і якісний склад ві льних амінокислот та активність ауксинів у листках рослин можуть служити діагностич ними критеріями при визначенні здатності того чи іншого виду до знешкодження лет ких токсичних сполук. 1. Дмитриев И.С. Как очистить воздух в квартире 11 Наука и жизнь. — 1990. — № 4. — С. 110—111. 2. Дурмишидзе С.В. Метаболизм растениями некоторых органических соединений, загрязняющих атмосфе р у // Прикл. биохимия и микробиология. — 1977.— 13, № 6 . - С. 838—846. 3. Дурмишидзе С.В. Биохимия растений и охрана окру жающей среды / / Там же. — 1982. — 18, № 6 . — С. 741—750. 4. Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. — Киев: Наук, думка, 1978. — 246 с. Надійшла 10.03.2000 ВЛИЯНИЕ ТОКСИЧНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И АНАТОМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЛИСТЬЕВ ВИДОВ РОДА ХЛОРОФИТУМ И. П. Харитонова, Ж.Н. Ярославская Национальный ботанический сад им. Н.Н. Гришко НАН Украины, Киев Изучали влияние бензола, гексана, циклогексана, то луола на физиолого-биохимические показатели и ана томическое строение листьев видов рода Chlorophytum Ker-Gawl. Наибольшей способностью поглощать ксено биотики характеризуются растения Chlorophytum como sum 'Vittatum'. Показано, что в листьях малоустойчи вых к действию фитотоксикантов видов накапливается меньшее количество свободных аминокислот, чем в листьях стойких к их действию растений. EFFECT OF ORGANIC TOXIC SUBSTANCES TO PHYSIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL PROCESSES AND ANATOMICAL STRUCTURE OF LEAVES OF CHLOROPHYTUM KER-GAWL GENUS I.P. Kharitonova, Zh.N. Yaroslavskaya M.M. Grishko National Botanical Gardens, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv Effect of benzene, hexane, cyclohexane, toluene on phy siological and biochemical characters and comparative anatomical structure of leaves of Chlorophytum Ker-Gawl genus was studied. The highest capability to absorb kse- nobiotics is characteristic of Chlorophytum comosum 'Vit tatum’. It is shown the less quantity of free amino acids is accumulated in the leaves being low-resistant to the effect of phytotoxic matters. 112 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин. 1999, № 3—4
id	oai:ojs2.plantintroduction.org:article-1447
institution	Plant Introduction
keywords_txt_mv	keywords
language	English
last_indexed	2025-07-17T12:52:34Z
publishDate	1999
publisher	M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine
record_format	ojs
resource_txt_mv	wwwplantintroductionorg/a2/d460cc56139111f66ac117aa3ca256a2.pdf
spelling	oai:ojs2.plantintroduction.org:article-14472020-01-22T21:13:19Z Effect of organic toxic substances to physiological and biochemical processes and anatomical structure of leaves of Chlorophytum Ker-Gawl genus Вплив токсичних органічних сполук на фізіолого-біохімічні процеси та анатомічну будову листків видів роду хлорофітум Kharitonova, I.P. Yaroslavskaya, Z.N. Effect of benzene, hexane, cyclohexane, toluene on physiological and biochemical characters and comparative anatomical structure of leaves of Chlorophytum Ker-Gawl genus was studied. The highest capability to absorb ksenobiotics is characteristic of Chlorophytum comosum 'Vittatum’. It is shown the less quantity of free amino acids is accumulated in the leaves being low-resistant to the effect of phytotoxic matters. Вивчали вплив бензолу, гексану, циклогексану, толуолу на фізіолого-біохімічні показники та анатомічну будову листків видів роду Chlorophytum Ker-Gawi. Найбільшою здатністю поглинати ксенобіотики характеризуються рослини Chlorophytum comosum ‘Vittatum’. Показано, що в листках малостійких до фітотоксикантів видів накопичується менша кількість вільних амінокислот, ніж в листках стійких до їх дії рослин. M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 1999-12-01 Article Article application/pdf https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1447 10.5281/zenodo.3365304 Plant Introduction; Vol 3 (1999); 108-112 Інтродукція Рослин; Том 3 (1999); 108-112 2663-290X 1605-6574 10.5281/zenodo.3377891 en https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1447/1396 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
spellingShingle	Kharitonova, I.P. Yaroslavskaya, Z.N. Вплив токсичних органічних сполук на фізіолого-біохімічні процеси та анатомічну будову листків видів роду хлорофітум
title	Вплив токсичних органічних сполук на фізіолого-біохімічні процеси та анатомічну будову листків видів роду хлорофітум
title_alt	Effect of organic toxic substances to physiological and biochemical processes and anatomical structure of leaves of Chlorophytum Ker-Gawl genus
title_full	Вплив токсичних органічних сполук на фізіолого-біохімічні процеси та анатомічну будову листків видів роду хлорофітум
title_fullStr	Вплив токсичних органічних сполук на фізіолого-біохімічні процеси та анатомічну будову листків видів роду хлорофітум
title_full_unstemmed	Вплив токсичних органічних сполук на фізіолого-біохімічні процеси та анатомічну будову листків видів роду хлорофітум
title_short	Вплив токсичних органічних сполук на фізіолого-біохімічні процеси та анатомічну будову листків видів роду хлорофітум
title_sort	вплив токсичних органічних сполук на фізіолого-біохімічні процеси та анатомічну будову листків видів роду хлорофітум
url	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1447
work_keys_str_mv	AT kharitonovaip effectoforganictoxicsubstancestophysiologicalandbiochemicalprocessesandanatomicalstructureofleavesofchlorophytumkergawlgenus AT yaroslavskayazn effectoforganictoxicsubstancestophysiologicalandbiochemicalprocessesandanatomicalstructureofleavesofchlorophytumkergawlgenus AT kharitonovaip vplivtoksičnihorganíčnihspoluknafízíologobíohímíčníprocesitaanatomíčnubudovulistkívvidívroduhlorofítum AT yaroslavskayazn vplivtoksičnihorganíčnihspoluknafízíologobíohímíčníprocesitaanatomíčnubudovulistkívvidívroduhlorofítum

Вплив токсичних органічних сполук на фізіолого-біохімічні процеси та анатомічну будову листків видів роду хлорофітум

Репозитарії

Схожі ресурси