біохімічні зміни у листках тропічних видів орхідних в умовах герметичної камери

Biochemical content of four species of orchids with different morphological structure was examined. It was determined that photosynthetic pigments content increased, activity of enzymes redox was higher and labile sugars quantity decreased in vegetative organs of plants after six months of staying i...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	1999
Автори:	Zaimenko, N.V., Cherevchenko, Т.M.
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/1479
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Plant Introduction
Завантажити файл:

Репозитарії

Plant Introduction

_version_	1860145016060510208
author	Zaimenko, N.V. Cherevchenko, Т.M.
author_facet	Zaimenko, N.V. Cherevchenko, Т.M.
author_sort	Zaimenko, N.V.
baseUrl_str	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/oai
collection	OJS
datestamp_date	2020-01-24T14:22:33Z
description	Biochemical content of four species of orchids with different morphological structure was examined. It was determined that photosynthetic pigments content increased, activity of enzymes redox was higher and labile sugars quantity decreased in vegetative organs of plants after six months of staying in hermetically sealed cabin, in comparison with control.
doi_str_mv	10.5281/zenodo.3366263
first_indexed	2025-07-17T12:52:53Z
format	Article
fulltext	Фізіолого-біохімічні та структурні особливості інтродукованих рослин УДК: 581:1:631.4 БІОХІМІЧНІ З М ІН И У ЛИСТКАХ ТРОПІЧНИХ ВИДІВ ОРХІДНИХ В УМОВАХ ГЕРМЕТИЧНОЇ КАМЕРИ Н. В. ЗАІМЕНКО, Т. М. ЧЕРЕВЧЕНКО Національний ботанічний сад ім. М. М. Гришка НАН України Україна, 01014 Київ, вул. Тїмірязєвська, 1 Досліджено біохімічний склад 4 вн^іа р ізно ї морфоструктури. Виявлено порівняно з контролем збільшення вмісту фотосинтетичних п ігм е н тів , підвищення активності окисно-відновних ферментів та змен шення кількості лабільних ц укр ів у вегета їи в ш х органах рослин, які протягом 6 м іс знаходились у герметич ній камері. В даний час важливого значення набувають дослідження, пов'язані з вивченням особли востей росту і розвитку рослин в умовах замкнутих біосистем, в тому чисп в герме тичних камерах. Аналіз фізіолого-біохімічних змін, які відбуваються в рослинних організ мах під дією мікроклімату герметичної ка мери, дає можливість відібрати оптималь ний для космічних експериментів видовий склад рослин, враховуючи їх екотип і мор- фоструктуру. Визначити безпосередній вплив неваго мості на ростові процеси можливо лише в умовах створення імітованої невагомості — на клиностатах. У Національному ботанічно му саду ім. М.М. Гришка НАН України про тягом двох десятиріч вивчалися особливості розвитку орхідних в умовах довго- (171 д о ба) та короткотривалого космічного польоту (28 діб) [6]. Отримані раніше та зараз в екс периментах на клиностатах дані доводять доцільність подальшого проведення фізіоло го-біохімічних досліджень різних видів ор хідних для розробки технології вирощування рослин під час багатомісячного або навіть багаторічного перебування людини в космо © Н. В. ЗАІМЕНКО, Т. М. ЧЕРЕВЧЕНКО, 1999 сі чи для створення біокомплексів на різних планетах. Слід зауважити, що в літературі повністю відсутні відомості стосовно впливу умов гермооб’єму на ріст та розвиток рослин. Наші попередні дослідження показали сут тєві зміни в біохімічному складі рослин, зо крема виявлено зменшення кількості дицук- рів і підвищення — моноцукрів у листках ор хідних за умов клиностатування [7, 8]. Вста новлено збільшення вмісту фотосинтетичні- пігментів, особливо хлорофілів, у листках епіфітів. Відбувались певні зміни і в розпо ділі біогенних елементів у рослинах. Так, у наземних видів спостерігалося підвищення вмісту фосфору, калію, кальцію і мангану у вегетативних органах, а у епіфітів, навпаки виявлено зменшення концентрації макро- мікроелементів у тканинах. Мікрогравітац= викликала значні зміни і в складі вільнк амінокислот. Подальше удосконалення технології куль тивування рослин в умовах невагомості не можливе без визначення порогів чутливос~ орхідних до дії мікроклімату гермооб’єму відповідності з їх морфологічними особли востями. У свою чергу, пізнання механізме впливу мікроклімату герметичної камери на 88 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин. 1999, Ns 1 Біохімічні зміни у листках тропічних видів орхідних в умовах герметичної камери рослинні організми дозволить в майбутньо му розробити нові методичні підходи до управління автотрофною ланкою екобіосис- теми і проаналізувати всі основні функціона льні елементи, а саме навколишнє середо вище, рослину і замінник ґрунту. При цьому зослину необхідно розглядати як інформа ційно-ресурсну систему, стратегія життє діяльності якої пов’язана з балансом мате- зіальних і енергетичних ресурсів та ціле спрямованими змінами біохімічного складу зослинного організму згідно з програмою зеалізації генотипу у взаємодії з м ікрокліма том гермооб’єму. У зв ’язку з цим метою зоботи було виявлення біохімічних змін у тропічних орхідних різної морфоструктури після 6 міс утримання рослин у герметичній <амері. Об’єктами досліджень були трирічні рос лини у фазі активного росту з родини орхід них— Cattleya hybrida Hort., Doritis pulcher- ' ma Lindl., Oncidium sphacelatum Lindl., Van da hybrida Hort. Серед 4 видів орхідних, які вивчались, представлені рослини з монопо- ~альним (Doritis pulcherrima, Vanda hybrida) симподіальним (Oncidium sphacelatum, Cat- ■ eya hybrida) типом галуження пагонової си- :теми. Поряд з широкою амплітудою гео графічного положення даним видам прита манні різні форми росту та чітко виражені морфологічні відмінності. Експерименти з вивчення впливу мікро- лімату гермооб’єму на фізіолого-біохімічні “ эказники рослин проводили в камері при ~емпературі 20—22 °С, освітленні 400 лк, во- згості повітря 100% і вихідній вологості во- 'окнистого замінника ґрунту 75 %. Дослід- види орхідних протягом 6 міс утримували ез додаткового поливу. Контрольні росли- ■ вирощували в умовах теплиці при темпе- =турі 18—24 °С, освітленні 2500—5000 лк, злогості повітря 75—85 % і вологості суб- -рату 65—75 % ПВ. Для оцінки функціонального стану рослин .ли використані три інтегральні параметри: ■ ст фотосинтетичних пігментів, вміст вуг- тзодів, активність окисно-відновних фер ментів. Вміст фотосинтетичних пігментів визнача- спектрофотометричним методом за д о помогою спектрофотометра СФ-21 за мето дикою Х.М. Починка [5]. Виміри здійснювали при довжині хвилі 440 (каротиноїди), 644 і 662 нм (хлорофіли). Екстракцію проводили 90%-м ацетоном. Вміст фотосинтетичних піг ментів виражали в міліграмах на 100 г сирої речовини. Вміст лабільних вуглеводів у листках і ту- беридіях рослин визначали за методом Бер трана в модифікації Б’єррі [4]. Активність окисно-відновних ферментів визначали на спектрофотометрі СФ-21 [3], каталази — йодометричним методом [5]. Для приготування ферментної витяжки ви користовували 500 мг сирої рослинної тка нини. Активність пероксидази враховували при довжині хвилі 430 нм за кількістю пур- пургаліна, що утворився. Активність цито- хромоксидази та аскорбіноксидази обчислю вали за зміною оптичної щільності фосфат ного буфера при довжині хвилі 550 і 279 нм, поліфенолоксидази — з пірокатехіном при довжині хвилі 420 нм. Активність каталази виражали у мікромолях пероксиду водню, що розкладає 1 г рослинного матеріалу. Результати досліджень обробляли стан дартними статистичними методами. Серед ньоарифметичне та похибку вимірювань ви значали на підставі чотирикратної повторно сті з довірчою ймовірністю 0,95. Кількісний та якісно-функціональний стан пігментного апарату рослин необхідно роз глядати як найбільш лабільну субстанцію, через яку поряд з іншими ознаками відбува ється пристосування живих організмів до нових умов існування, зокрема гермооб’є му — важливого чинника впливу на проце си росту в умовах космічного польоту. При цьому співвідношення компонентів пігментів є об ’єктивним показником, який відтворює взаємозв’язок між рослиною та зовнішнім середовищем. Виходячи з цього, ми врахо вували не лише вміст хлорофілів і кароти ноїдів, але й такі показники, як співвідно шення хлорофілів і каротиноїдів, хлорофілу а та хлорофілу b . Проведені нами дослідження показали, що вміст пігментів у листках рослин, які три валий час знаходились у герметичній камері (табл. 1), і контрольного варіанта суттєво від- 5 V 1605-6574. Інтродукція рослин. 1999, № 2 89 Н . В. Заіменко, Т. М . Черевченко ТАБЛИЦЯ 1. Вміст ф отосинтетичних пігм ентів у листках орхідних в умовах герм ооб ’єму, м г/100 г маси сиро ї рослини Хлорофіл Хлорофіл Хлорофіл а + в Варіант досліду а b Каротиноїди а+й а/Ь Каротиноїді Контроль Гермооб’єм Контроль Гермооб’єм Контроль Гермооб’єм Контроль Гермооб'єм НСРо.95 13,84 25,98 5,83 25,97 47,90 50,65 22,08 22,70 1,38 Oncidium sphacelatum 5,55 8,29 19,39 28,16 8,63 48,74 Cattleya hybrida 3,11 3,36 8,94 14,10 7,60 40,07 Vanda hybrida 15,30 82,30 63,20 16,95 27,70 67,60 Doritis pulcherrima 9,87 12,00 31,95 10,20 12,50 32,90 0,97 1,03 2,49 1,17 1,87 1,84 3,13 2,98 3,32 2,20 2,33 5,57 2,66 5,27 2,83 2,41 2,66 2,63 різняються. У дослідних видів орхідних після 6 міс перебування в гермооб'єм і в умовах низького освітлення відбувається підвищен ня в 1,1—4,4 раза вмісту хлорофілів. У зміні концентрації хлорофілів і каротиноїдів відмі чається певний паралелізм, однак концент рація каротиноїдів була стабільнішою. В умовах гермооб’єму доля хлорофілу а значно знижується і значення відношення хлорофілів а/Ь стає меншим. Показане нами зменшення відношення вмісту хлорофілів до вмісту каротиноїдів у досліді відіграє важли ву роль у пристосуванні пігментного апарату до умов гермооб’єму, оскільки відомо, що каротиноїди виконують структурну функцію в поєднанні пігменту Р680 реакційного центру фотосистеми 2 та манганового комплексу [2]. Отримані результати дають підставу від нести рослини ванди і доритису згідно з їх реакцією на умови гермооб'єму до фотола- більного типу, оскільки майже однаковий вміст хлорофілів у листках цих видів у д о сліді і контролі свідчить про велику потен ційну можливість їх оптичного апарату. З літературних джерел відомо про наяв ність чіткої залежності між біосинтезом хло рофілів і активністю ферментних систем, які беруть участь у процесах дихання [1]. Цей зв ’язок існує за рахунок утворення при д и ханні різноманітних проміжних метаболітів, які беруть участь у біосинтезі хлорофілу, і пов’язаний з рівнем забезпеченості проце сів синтезу необхідною енергією. Дослідні рослини відрізняються високою активністю цитохромоксидази, а ванда і до- ритис — також поліфенолоксидази (табл. 2). Можна припустити, що за здійснення синте зу зелених пігментів у листках ванди і до ритису в умовах гермооб'єму відповідальні ферменти, які містять мідь, зокрема поліфе- нолоксидаза, і котрі, включаючись у процеси дихання, підтримують синтез хлорофілу під час стресової ситуації на деякому середньо му рівні. Роль цитохромоксидази, ферменту, що містить залізо, в утворенні зелених піг ментів у листках всіх дослідних видів орхід них пояснюється виникненням різних попе редників хлорофілів, які водночас є компо нентами ферментних систем, пов'язаних із синтезом хлорофіл-білкового комплексу. В різних умовах зовнішнього середовища, зокрема неоднакового рівня освітлення в гермооб’ємі і теплиці та водночас водоза- безпечення рослин, у процесі фотосинтезу утворюються різноманітні продукти у відпо відності з потребами рослинних організмів і направленістю їх життєвих процесів. 90 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин. 1999, № 2 Біохімічні зміни у листках тропічних видів орхідних в умовах герметичної камери - J *^7 У зв ’язку з тим що від особливостей на копичення і відтоку асимілятів залежать рос тові та формоутворювальні процеси, ми досліджували вплив умов гермооб’єму на зміст лабільних вуглеводів (цукрів і крох малю), які є переважною групою речовин, що відкладаються в запас. Аналізуючи дані ~абл. З, можна бачити, що шестимісячне перебування орхідей в герметичній камері гуттєво вплинуло на вміст вуглеводів як в 'истках, так і в туберидіях. Спостерігалось э;зке зменшення вмісту цукрів у вегетатив- -их органах всіх дослідних видів і незначне - двищення вмісту крохмалю в листках ван ди і доритису. Отриману залежність, оче видно, можна пояснити змінами активності еакцій фотофосфорилювання в тканинах :ослин, що відбуваються за умов високого змісту хлорофілів у листках при низькому :івні освітлення. Це, в свою чергу, призво лить до значних змін цілого ряду процесів у поропластах і клітинах внаслідок зменшен- -я співвідношення вмісту АТФ і відновника, -;0 суттєво впливає на фотосинтетичне від- -эвлення вуглекислого газу. Проведений порівняльний аналіз приросту ' омаси дослідних видів орхідних в умовах ермооб’єму і теплиці показав, що довго- -5ЛИЦЯ 2. Активність окисно-в ідновних ферментів листках орхідних в умовах герм ооб ’єму, ІДНОС. од. Заріант досліду Ц ит ох ро м- ок си да за Пе ро кс ид аз а П ол іф ен ол - ок си да за А ск ор бі но кс и- да за Ка та ла за Oncidium sphacelatum ічтроль 3,97 37,95 1,05 23,17 112,55 Чрмооб’єм 6,18 45,63 1,27 27,85 149,73 Cattleya hybrida :нтроль 8,79 9,27 2,75 12,79 99,56 тЗМООб’ЄМ 15,95 10,73 3,09 13,47 138,29 Vanda hybrida итрол ь 2,38 4,15 1,29 56,12 718,33 г-мооб’єм 6,02 4,82 4,33 57,38 727,25 Doritis pulcherrima : -ітроль 4,15 22,97 3,42 15,78 168,35 іім ооб ’єм 8,43 24,11 7,11 16,57 193,61 ТАБЛИЦЯ 3. Вплив умов герм ооб ’єм у на вм іст лабільних вуглеводів у вегетативних органах орхідних, % на масу абсолютно сухої речовини Орган Варіант Моно- цукри Дицук- ри Крох маль Oncidium sphacelatum Листки Контроль Гермооб’єм 4,09 3,08 4,94 4,25 4,50 2,62 Туберидії Контроль Гермооб’єм 5,13 3,49 6,21 4,42 4,86 3,07 Cattleya hybrida Листки Контроль Гермооб’єм 4,37 3,65 2,73 2,41 3,97 3,25 Туберидії Контроль Гермооб’єм 6,82 5,11 3,30 2,78 7,20 5,97 Vanda hybrida Листки Контроль Гермооб’єм 5,03 4,98 5,64 5,33 6,02 6,96 Doritis pulcherrima Листки Контроль Гермооб’єм 4,75 4,51 5,18 4,96 5,37 6,08 НСР0.95 0,87 0,79 0,83 тривале перебування рослин в герметичній камері загалом негативно впливало на рос тові процеси. Так, приріст біомаси катлеТ і онцидіуму в досліді зменшувався порівняно з контролем відповідно на 157 і 238 %. Для ванди і доритису ці величини становили ли ше 6,3 і 8,9 %. Таким чином, результати проведених до сліджень показали значний вплив умов гер мооб’єму на фізіолого-біохімічні процеси орхідних і дозволили визначити шляхи під вищення адаптаційної здатності рослин за рахунок удосконалення технології їх виро щування та оптимізації поживного середо вища. Зокрема, в подальших дослідженнях необхідно визначити оптимальний рівень освітлення в герметичній камері з метою створення задовільних умов для росту ор хідних різного екотипу і морфоструктури. Отримані дані також показали, що рослини ванди і доритису менш уразливі до дії низь кої освітленості, ніж інші дослідні види, що може бути пов’язане з високою активністю поліфенолоксидази, яка каталізується спо луками міді. У зв ’язку з цим додаткове вве дення міді в поживне середовище сприяти :'J 1605-6574. Інтродукція рослин. 1999, № 2 91 Н . В. Заіменко, Т. М . Черевненко ме підвищенню адаптації рослин на нестачу світла. Крім того, встановлені біохімічні від мінності у різних видів орхідних мають вели ке значення для розмежування впливу умов гермооб’єму і невагомості на рослинні орга нізми під час тривалого космічного польоту. 1. Биохимия и биофизика фотосинтеза/ Под ред. А. А. Красновского. — М.: Наука, 1965. — 320 с. 2. Васильева Л. Ю. Роль каротиноидов в фотосинтети- ческом аппарате / / Биофизика. — 1997. — 42, № 1. — С. 156—159. 3. Гавриленко В. Ф., Ладыгина М. £., Хандобина Л. М. Большой практикум по физиологии растений. — М.: Высш. шк., 1975. — 392 с. 4. Методы биохимического исследования растений / Под ред. А. И. Ермакова. — Л.: Колос, 1972. — 272 с. 5. Починок X. Н. Методы биохимического анализа рас тений. — Киев: Наук, думка, 1976. — 336 с. 6. Черевченко Т. М., Майко Т. К., Богатырь В. Б., Коса- ковская И. В. Перспективы использования тропиче ских орхидей для космических исследований / / Кос мическая биология и биотехнология. — Киев Наук, думка, 1981. — С. 41—45. 7. Черевченко Т. М., Заіменко Н. В. Тропічні орхідеї — об'єкт досліджень космічної ботаніки та елемент ди зайну кабіни космічних кораблів і орбітальних стан цій / / Косміч. наука і технологія. — 1998. — 4, № 5/6. — С. 141—147. 8. Cherevchenko Т., Zaimenko N., Majko Т., Sytnjan- skaja N. Effect of simulated microgravitation on phyto hormones and cell structure of tropical orchids / / Adv. Space Res. — 1996. — 17, № 6/7. — P. 107—110. Надійшла 05.01.2000 БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ЛИСТЬЯХ ТРОПИЧЕСКИХ ВИДОВ ОРХИДНЫХ В УСЛОВИЯХ ГЕРМЕТИЧЕСКОЙ КАМЕРЫ Н. В. Заименко, Т. М. Черевченко Национальный ботанический сад им. Н. Н. Гришко НАН Украины, Киев Исследован биохимический состав 4 видов орхидных различной морфоструктуры. Установлено по сравнению с контролем увеличение содержания фотосинтетичес- ких пигментов, повышение активности окислительно восстановительных ферментов и уменьшение количе ства лабильных сахаров в вегетативных органах расте ний, которые на протяжении 6 мес находились в гер метической камере. BIOCHEMICAL CHANGES IN LEAVES OF TROPICAL SPECIES OF ORCHIDS UNDER THE CONDITIONS OF HERMETICALLY SEALED CABIN N. V. Zaimenko, Т. M. Cherevchenko М. M. Grishko National Botanical Gardens, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv Biochemical content of four species of orchids with diffe rent morphological structure was exemined. It was deter mined that photosynthetic pigments content increased, activity of enzymes redox was higher and labile sugars quantity decreased in vegetative organs of plants after six months of staying in hermetically sealed cabin, in com parison with control. 92 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин. 1999, Ns 2
id	oai:ojs2.plantintroduction.org:article-1479
institution	Plant Introduction
keywords_txt_mv	keywords
language	English
last_indexed	2025-07-17T12:52:53Z
publishDate	1999
publisher	M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine
record_format	ojs
resource_txt_mv	wwwplantintroductionorg/6e/f3fb7d2189f61384181415e35c50ab6e.pdf
spelling	oai:ojs2.plantintroduction.org:article-14792020-01-24T14:22:33Z Biochemical changes in leaves of tropical species of orchids under the conditions of hermetically sealed cabin біохімічні зміни у листках тропічних видів орхідних в умовах герметичної камери Zaimenko, N.V. Cherevchenko, Т.M. Biochemical content of four species of orchids with different morphological structure was examined. It was determined that photosynthetic pigments content increased, activity of enzymes redox was higher and labile sugars quantity decreased in vegetative organs of plants after six months of staying in hermetically sealed cabin, in comparison with control. Досліджено біохімічний склад 4 видів орхідних різної морфоструктури. Виявлено порівняно з контролем збільшення вмісту фотосинтетичних пігментів, підвищення активності окисно-відновних ферментів та зменшення кількості лабільних цукрів у вегетативних органах рослин, які протягом 6 міс. знаходились у герметичній камері. M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 1999-06-01 Article Article application/pdf https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1479 10.5281/zenodo.3366263 Plant Introduction; Vol 2 (1999); 88-92 Інтродукція Рослин; Том 2 (1999); 88-92 2663-290X 1605-6574 10.5281/zenodo.3377896 en https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1479/1427 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
spellingShingle	Zaimenko, N.V. Cherevchenko, Т.M. біохімічні зміни у листках тропічних видів орхідних в умовах герметичної камери
title	біохімічні зміни у листках тропічних видів орхідних в умовах герметичної камери
title_alt	Biochemical changes in leaves of tropical species of orchids under the conditions of hermetically sealed cabin
title_full	біохімічні зміни у листках тропічних видів орхідних в умовах герметичної камери
title_fullStr	біохімічні зміни у листках тропічних видів орхідних в умовах герметичної камери
title_full_unstemmed	біохімічні зміни у листках тропічних видів орхідних в умовах герметичної камери
title_short	біохімічні зміни у листках тропічних видів орхідних в умовах герметичної камери
title_sort	біохімічні зміни у листках тропічних видів орхідних в умовах герметичної камери
url	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1479
work_keys_str_mv	AT zaimenkonv biochemicalchangesinleavesoftropicalspeciesoforchidsundertheconditionsofhermeticallysealedcabin AT cherevchenkotm biochemicalchangesinleavesoftropicalspeciesoforchidsundertheconditionsofhermeticallysealedcabin AT zaimenkonv bíohímíčnízmíniulistkahtropíčnihvidívorhídnihvumovahgermetičnoíkameri AT cherevchenkotm bíohímíčnízmíniulistkahtropíčnihvidívorhídnihvumovahgermetičnoíkameri

біохімічні зміни у листках тропічних видів орхідних в умовах герметичної камери

Репозитарії

Схожі ресурси