Добова динаміка водного режиму листків Betula pendula Roth та їхня адаптивна реакція
The results of investigation water regime influence on accumulation the content of lipid peroxidation product and free proline in Betula pendula Roth leaves were shown. The direct relationship between the lipid peroxidation product content and water degree in the Betula pendula leaves was establishe...
Saved in:
| Date: | 2010 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine
2010
|
| Online Access: | https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/547 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Plant Introduction |
| Download file: |  |
Institution
Plant Introduction| _version_ | 1860122944080969728 |
|---|---|
| author | Rositska, N.V. Zaimenko, N.V. |
| author_facet | Rositska, N.V. Zaimenko, N.V. |
| author_sort | Rositska, N.V. |
| baseUrl_str | https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2019-12-05T11:56:08Z |
| description | The results of investigation water regime influence on accumulation the content of lipid peroxidation product and free proline in Betula pendula Roth leaves were shown. The direct relationship between the lipid peroxidation product content and water degree in the Betula pendula leaves was established. The significant increasing of lipid peroxidation product content and free proline in leaves during the day has been shown adaptive potential growth in plants. |
| doi_str_mv | 10.5281/zenodo.2546965 |
| first_indexed | 2025-07-17T12:43:33Z |
| format | Article |
| fulltext |
66 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2010, № 4
УДК 582.632.1:581.45:58.032:581.57
Н.В. РОСІЦЬКА, Н.В. ЗАІМЕНКО
Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України
Україна, 01014 м. Київ, вул. Тімірязєвська, 1
ДОБОВА ДИНАМІКА ВОДНОГО РЕЖИМУ ЛИСТКІВ BETULA
PENDULA ROTH ТА ЇХНЯ АДАПТИВНА РЕАКЦІЯ
Наведено результати експериментів з вивчення впливу водного режиму листків Betula pendula Roth на динаміку
накопичення продуктів пероксидного окиснення ліпідів та проліну. Встановлено пряму залежність між вмістом
продуктів пероксидного окиснення ліпідів та ступенем оводненості листків берези повислої, істотне підвищення
концентрації продуктів пероксидного окиснення ліпідів та проліну у листках, що свідчить про зростання адап-
тивного потенціалу рослин до водного дефіциту протягом доби.
© Н.В. РОСІЦЬКА, Н.В. ЗАІМЕНКО, 2010
Дефіцит вологи для рослин є сильним стре-
совим фактором, який призводить до по-
рушення нормального функціонування рос-
линного організму. Нетривалість стаціонар-
ного водного балансу рослин обумовлена
флуктуацією чинників навколишнього се-
редовища, динамічністю метаболічних про-
цесів у клітинах і тканинах. Втрата води
рослинами ініціює регуляторні процеси та
спричиняє формування адаптивного по-
тенціалу в несприятливих умовах. Вирі-
шальну роль в адаптації рослин до дії не-
сприятливих факторів довкілля відіграють
біохімічні системи захисту [11].
Однією з швидких і неспецифічних реакцій
рослинних клітин на будь-який стрес, зок ре ма,
водний дефіцит, є накопичення продуктів
пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ). За зви-
чайних умов функціонування організмів ак-
тивність ПОЛ незначна, проте за дії несприят-
ливих факторів відбувається його активація.
Інтенсифікація ПОЛ су про во джу єть ся зміна-
ми у жирнокислотному складі ліпідів мембран
та їх проникності, а також змінами активнос-
ті мем бра но зв’яз аних ферментів. Характер
змін значною мірою залежить від напруже-
ності дії несприятливого фактора, чутливос-
ті організму, стадії його розвитку тощо [1].
Посилення вільнорадикальних процесів і
зміщення рівноваги у бік активізації ПОЛ є
однією з перших неспецифічних ланок за-
гальної стрес-реакції. З огляду на це продук-
ти ПОЛ розглядають як «індикатор» і «пер-
винний медіатор» стресу [14]. Показником
інтенсифікації пероксидного окиснення може
бути не лише збільшення кількості продук-
тів ПОЛ, а й швидкість залучення антиокси-
дантних ресурсів, що здатні підтримувати
ПОЛ у фізіологічно безпечних межах [5].
Тому збалансованість між пероксидним окис-
ненням і антиоксидантною активністю є не-
обхідною умовою для підтримання нормаль-
ної життєдіяльності рослинного організму.
Завдяки своїм антиоксидантним влас-
тивостям пролін здатний послаблювати
процеси пероксидного окиснення [15]. У
зв’язку з цим заслуговують на увагу дослі-
дження, присвячені визначенню ролі про-
ліну у підвищенні адаптивного потенціалу
рослин до абіотичних факторів. Відомо, що
його вміст зростає в умовах посухи, засо-
лення, дії низьких та високих температур,
важких металів [5, 6]. Збільшення концен-
трації проліну в тканинах рослин сприяє
підвищенню стійкості організму до дії не-
сприятливих факторів, проте спричиняє
зниження осмотичного і водного потенціа-
лів та збільшення водоутримуючої здат-
67ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2010, № 4
Добова динаміка водного режиму листків Betula pendula Roth та їхня адаптивна реакція
ності клітин [8], унаслідок цього вміст внут-
рішньоклітинного проліну зменшується.
Оскільки останніми роками майже по
всій території України спостерігається при-
гнічення розвитку або навіть усихання де-
рев берези, метою нашої роботи було дослі-
дження добового накопичення ПОЛ та віль-
ного проліну у листках берези повислої.
Експериментальну роботу виконано у
від ділі алелопатії Національного ботанічно-
го саду ім. М.М. Гришка НАН України у
2008–2009 рр. Об’єктами досліджень були
одновікові рослини Betula pendula Roth у
задовільному стані, які ростуть на колекцій-
ній ділянці (контроль), та у пригніченому
стані, які зростають на ботаніко-гео гра фіч-
ній ділянці «Ліси рівнинної частини Украї-
ни» (дослід). Протягом доби через кожні дві
години відбирали листки дерев для дослі-
дження процесів пероксидації ліпідів за
вмістом тіобарбітурової кислоти активних
продуктів (ТБКАП). Концентрацію ТБКАП
визначали за вмістом малонового діальдегі-
ду (МДА) [7], а ступінь адаптації рослин до
стрес-фактора, зокрема, посухи — за вміс-
том проліну [13]. Водний режим листків ви-
вчали за Григорюк та ін. [3], вміст біогенних
елементів у рослинах — за методикою Рінь-
кіса [12]. Повторність досліду 10-разова.
Виявлено суттєві відмінності у забезпе-
ченні рослин берези вологою протягом доби
(рис. 1).
Експериментально доведено, що в ран-
кові години водний дефіцит (ВД) листків є
незначним і становить 14–22 % для рослин з
контрольної ділянки та 25–35 % — з дослід-
ної. Надалі спостерігається поступове збіль-
шення ВД о 16.00 (відповідно 36 та 43 %) та
зменшення ВД в 2–3 рази о 22.00, у дослід-
них листків — у 2 рази більше, ніж у конт-
рольних. Повторне зростання ВД спостері-
гається о 2.00 (дослід) та о 4.00 (контроль). У
рослин з колекційної ділянки ВД о 4.00 до-
сягає показників о 16.00, а у дослідних рос-
лин значення ВД о 2.00 на 10 % перевищує
показник о 16.00. Отже, у рослин берези, які
зростають на ботаніко-гео гра фічній ділянці
«Ліси рівнинної частини України», показ-
ники ВД листків протягом доби у 1,2–2,4
разу вищі порівняно з аналогічними показ-
никами рослин з колекційної ділянки.
Суттєву різницю виявлено в концентрації
біогенних елементів у листках берези пови-
слої залежно від місця зростання (таблиця).
Найбільші відмінності спостерігались у
концентрації калію і кальцію, які відпові-
дають за водний статус рослин. Відомо, що
рослини з високим вмістом калію краще
утримують воду і більш раціонально вико-
Вміст біогенних елементів (%) у листках берези повислої
Місце
зростання
Елемент
N P K Ca Mg
Колекційна ділянка 0,09 ± 0,0036 0,28 ± 0,0112 5,57 ± 0,1671 0,90 ± 0,0315 0,41 ± 0,0148
Ділянка
«Ліси рівнинної
частини України»
0,11 ± 0,0044 0,39 ± 0,0117 2,85 ± 0,1140 1,67 ± 0,0752 0,68 ± 0,0340
Рис. 1. Добова динаміка водного дефіциту Betula
pendula
68 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2010, № 4
Н.В. Росіцька, Н.В. Заіменко
ристовують її, що є наслідком поліпшеного
контролю за механізмом відкриття та за-
криття продихів [9]. Дефіцит калію пригні-
чує синтез складних полісахаридів, білків і
жирів, інтенсивність фотосинтезу, перебіг
процесів, пов’язаних із синтезом АТФ, а
також призводить до передчасного старін-
ня і відмирання листків [14]. Дефіцит воло-
ги спричиняє значне підвищення рівня
кальцію в клітинах листків, що, ймовірно,
відіграє певну роль у збільшенні стійкості
та адаптації рослин до недостатнього водо-
забезпечення, а також призводить до дис-
балансу іонного обміну [8].
Вміст калію у листках рослин B. pendula
з ботаніко-географічної ділянки «Ліси рів-
нинної частини України» в 2,0 рази мен-
ший, а кальцію — в 1,9 разу більший порів-
няно з рослинами з колекційної ділянки.
Оцінка інтенсивності ПОЛ за величиною
накопичення вторинних продуктів, а саме
ТБКАП, є одним з критеріїв ранньої діаг-
ностики стресу [3]. Аналіз отриманих ре-
зультатів показав, що низька концентрація
МДА спостерігається з 6.00 до 8.00 з підви-
щенням о 10.00 (рис. 2). У рослин з колек-
ційної ділянки у подальшому вміст МДА
зменшується, а з ботаніко-географічної ді-
лянки «Ліси рівнинної частини України» —
збільшується. О 16.00 відмічено підвищення
рівня МДА в тканинах, о 18.00 — зменшення
його концентрації. Протягом наступних чо-
тирьох годин у контрольних рослин вміст
МДА стабілізується, а у дослідних — по-
ступово зменшується. Максимальну кон-
центрацію МДА у листках зафіксовано о
2.00 у рослин з дослідної ділянки та о 4.00 —
з контрольної. Отже, вміст МДА змінює-
ться відповідно до динаміки ВД у лист-
ках.
Значні відмінності виявлено також у
рівні проліну, який у рослинах, які перебу-
вають у пригніченому стані, був більшим.
Аналіз концентрації проліну у листках
(рис. 3) засвідчив, що максимальний вміст
спостерігається о 12.00 та 4.00 в обох варі-
антах. Оскільки пролін може використову-
ватися як джерело енергії та відновних ек-
вівалентів [10], то цим, імовірно, обумовле-
но зниження його вмісту під впливом ВД у
період між 14.00 та 2.00. У дослідних рослин
концентрація проліну була більшою в 1,6–
4,0 рази, ніж у контрольних.
Таким чином, наведені дані дають під-
стави стверджувати, що порушення вод-
ного забезпечення рослин супроводжує-
ться інтенсивним накопиченням МДА та
вільного проліну. Виявлено пряму залеж-
ність між вмістом МДА та ступенем овод-
неності листків рослин берези повислої.
Відмічено дворазове підвищення ВД про-
тягом доби. Найбільші значення ВД спо-
стерігали о 16.00 і 4.00 (контроль) та о 2.00
(дослід), а найменші — о 22.00. Встановлене
істотне підвищення концентрації МДА та
проліну в тканинах свідчить про збільшен-
ня адаптивного потенціалу рослин до вод-
ного стресу протягом доби.
Рис. 2. Динаміка концентрації МДА у листках
Betula pendula протягом доби
Рис. 3. Динаміка вмісту проліну у листках Betula
pendula протягом доби
69ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2010, № 4
Добова динаміка водного режиму листків Betula pendula Roth та їхня адаптивна реакція
1. Бараненко В. Перебіг пероксидного окис-
нення ліпідів та стан системи захисту від окис-
нювальної деструкції в листках веху широколисто-
го на різних етапах розвитку рослин // Онтогенез
рослин у природному та трансформованому се ре-
довищі. Фізіолого-біохімічні та екологічні ас пекти:
Тези доп. ІІ Міжнар. конф. (Львів, 18–21 серпня
2004 р.). — Львів: Сполом, 2004. — С. 213.
2. Бацманова Л.М., Буюн Л.І., Ковальська Л.А.,
Таран Н.Ю. Про-антиоксиданти деяких видів тро-
пічних орхідних за низькотемпературної адап тації //
Укр. ботан. журн. — 2008. — 65, № 6. — С. 912–921.
3. Григорюк И.А., Ткачев В.И., Савинский С.В.,
Мусиенко Н.Н. Современные методы исследований
и оценки засухо- и жароустойчивости растений. —
К.: Наук. світ, 2003. — 139 с.
4. Григорюк І.П., Нижник Т.П. Фізіологічні
основи регуляції посухостійкості картоплі. —
Хмельницький; Київ: Вид-во Сергія Пантюка,
2004. — 236 с.
5. Гришко В.М., Демура Т.А. Перебіг процесів
пероксидного окиснення ліпідів та роль аскорбінової
кислоти у формуванні адаптаційного синдрому
рослин за сумісної дії кадмію та нікелю // Доп. НАН
України. — 2009. — № 2. — С. 154–162.
6. Долгова Л.Г., Самойлова М.В. Вміст проліну
як показник стійкості рослин-інтродуцентів роду
Amelanchier Medic. // Актуальні питання біології,
екології та хімії. — 2009. — 1, № 3. — С. 29–34.
7. Кабашникова Л.Ф., Пшибытко Н.Л, Аб-
рам чик Л.М. Методы оценки физиологического
состояния растений в условиях засухи. — Минск:
Белорус. наука, 2007. — 42 с.
8. Клеточные механизмы адаптации растений
к неблагоприятным воздействиям экологических
факторов в естественных условиях / Под ред. чл.-
кор. НАН Украины Е.Л. Кордюм. — К.: Наук. думка,
2003. — 277 с.
9. Коць С.Я., Петерсон Н.В. Мінеральні еле-
менти і добрива в живленні рослин. — К.: Логос,
2005. — 150 с.
10. Лобачевська О.В. Вміст вільного проліну та
активність антиоксидантного захисту у мохопо-
дібних за стресових умов // Чорномор. ботан.
журн. — 2008. — 4, № 2. — С. 230–236.
11. Маменко Т.П. Водообмін та активність ан-
тиоксидантних ферментів у листках озимої пше-
ниці після тривалої ґрунтової посухи // Наукові,
прикладні та освітні аспекти фізіології, генетики,
біотехнології рослин і мікроорганізмів: Матеріа-
ли ХІ конф. молодих вчених (Київ, 22–24 червня,
2010 р.). — К., 2010. — С. 111–113.
12. Ринькис Г.Я., Ноллендорф В.Ф. Сбаланси-
рованное питание растений макро- и микро эле-
ментами. — Рига: Зинатне, 1982. — 202 с.
13. Стаценко А.П. Биохимический прогноз
жаростойкости у зерновых и бобовых культур //
Достижения науки и техники. АПК. — 1999. —
№ 7. — C. 29–30.
14. Ткачук К.С., Жукова Т.В. Фізіологічна роль
та ефективність використання калію і кальцію рос-
линами. — К.: ДІА, 2009. — 112 с.
15. Чижикова О.А., Паладіна Т.О. Активність
ключових ферментів синтезу та розкладу проліну в
проростках кукурудзи за умов засолення та оброб-
ки синтетичними регуляторами росту // Доп. НАН
України. — 2007. — № 3. — С. 191–195.
16. Шматько И.Г., Григорюк И.А., Шведова О.Е.
Устойчивость растений к водному и температурно-
му стрессам. — К.: Наук. думка, 1989. — 224 с.
Рекомендувала до друку Н.І. Джуренко
Н.В. Росицкая, Н.В. Заименко
Национальный ботанический сад им. Н.Н. Гришко
НАН Украины, Украина, г. Киев
СУТОЧНАЯ ДИНАМИКА ВОДНОГО РЕЖИМА
ЛИСТЬЕВ BETULA PENDULA ROTH И ИХ
АДАПТИВНАЯ РЕАКЦИЯ
Приведены результаты экспериментов по изуче-
нию влияния водного режима листьев Betula pendula
Roth на динамику накопления продуктов пероксид-
ного окисления липидов и пролина. Установлена
прямая зависимость между содержанием продуктов
пероксидного окисления липидов и степенью обвод-
ненности листьев березы, существенное повышение
концентрации продуктов пероксидного окисления
липидов и пролина в листьях, что свидетельствует
об увеличении адаптивного потенциала растений к
водному дефициту в течение суток.
N.V. Rositska, N.V. Zaimenko
M.M. Gryshko National Botanical Gardens,
National Academy of Sciences of Ukraine,
Ukraine, Kyiv
THE DYNAMICS OF DAILY WATER REGIME
OF BETULA PENDULA ROTH LEAVES
AND THEIR ADAPTIVE REACTION
The results of investigation water regime influence
on accumulation the content of lipid peroxidation
product and free proline in Betula pendula Roth
leaves were shown. The direct relationship between
the lipid peroxidation product content and water de-
gree in the Betula pendula leaves was established.
The significant increasing of lipid peroxidation prod-
uct content and free proline in leaves during the day
has been shown adaptive potential growth in plants.
|
| id | oai:ojs2.plantintroduction.org:article-547 |
| institution | Plant Introduction |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2025-07-17T12:43:33Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwplantintroductionorg/33/f13e8af5875efad2b5bcfa31e5db5c33.pdf |
| spelling | oai:ojs2.plantintroduction.org:article-5472019-12-05T11:56:08Z The dynamics of daily water regime of Betula pendula Roth leaves and their adaptive reaction Добова динаміка водного режиму листків Betula pendula Roth та їхня адаптивна реакція Rositska, N.V. Zaimenko, N.V. The results of investigation water regime influence on accumulation the content of lipid peroxidation product and free proline in Betula pendula Roth leaves were shown. The direct relationship between the lipid peroxidation product content and water degree in the Betula pendula leaves was established. The significant increasing of lipid peroxidation product content and free proline in leaves during the day has been shown adaptive potential growth in plants. Наведено результати експериментів з вивчення впливу водного режиму листків Betula pendula Roth на динаміку накопичення продуктів пероксидного окиснення ліпідів та проліну. Встановлено пряму залежність між вмістом продуктів пероксидного окиснення ліпідів та ступенем оводненості листків берези повислої, істотне підвищення концентрації продуктів пероксидного окиснення ліпідів та проліну у листках, що свідчить про зростання адаптивного потенціалу рослин до водного дефіциту протягом доби. M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 2010-12-01 Article Article application/pdf https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/547 10.5281/zenodo.2546965 Plant Introduction; Vol 48 (2010); 66-69 Інтродукція Рослин; Том 48 (2010); 66-69 2663-290X 1605-6574 10.5281/zenodo.3377777 en https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/547/523 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | Rositska, N.V. Zaimenko, N.V. Добова динаміка водного режиму листків Betula pendula Roth та їхня адаптивна реакція |
| title | Добова динаміка водного режиму листків Betula pendula Roth та їхня адаптивна реакція |
| title_alt | The dynamics of daily water regime of Betula pendula Roth leaves and their adaptive reaction |
| title_full | Добова динаміка водного режиму листків Betula pendula Roth та їхня адаптивна реакція |
| title_fullStr | Добова динаміка водного режиму листків Betula pendula Roth та їхня адаптивна реакція |
| title_full_unstemmed | Добова динаміка водного режиму листків Betula pendula Roth та їхня адаптивна реакція |
| title_short | Добова динаміка водного режиму листків Betula pendula Roth та їхня адаптивна реакція |
| title_sort | добова динаміка водного режиму листків betula pendula roth та їхня адаптивна реакція |
| url | https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/547 |
| work_keys_str_mv | AT rositskanv thedynamicsofdailywaterregimeofbetulapendularothleavesandtheiradaptivereaction AT zaimenkonv thedynamicsofdailywaterregimeofbetulapendularothleavesandtheiradaptivereaction AT rositskanv dobovadinamíkavodnogorežimulistkívbetulapendularothtaíhnâadaptivnareakcíâ AT zaimenkonv dobovadinamíkavodnogorežimulistkívbetulapendularothtaíhnâadaptivnareakcíâ AT rositskanv dynamicsofdailywaterregimeofbetulapendularothleavesandtheiradaptivereaction AT zaimenkonv dynamicsofdailywaterregimeofbetulapendularothleavesandtheiradaptivereaction |