Вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи в ранню фазу онтогенезу

Objective – to study the effect of hydroxycinnamic acids and coumarin on physiological and biochemical processes in plants and their role in adaptation to drought. Material and methods. The effect of drought was investigated on plants of Triticum aestivum L. ‘Poliska 90’ growing on 20, 40 and 60 %...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автор:	Rositska, N.V.
Формат:	Стаття
Мова:	Англійська
Опубліковано:	M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 2017
Онлайн доступ:	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/73
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Plant Introduction
Завантажити файл:

Репозитарії

Plant Introduction

_version_	1860120998209126400
author	Rositska, N.V.
author_facet	Rositska, N.V.
author_sort	Rositska, N.V.
baseUrl_str	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/oai
collection	OJS
datestamp_date	2019-11-11T08:14:37Z
description	Objective – to study the effect of hydroxycinnamic acids and coumarin on physiological and biochemical processes in plants and their role in adaptation to drought. Material and methods. The effect of drought was investigated on plants of Triticum aestivum L. ‘Poliska 90’ growing on 20, 40 and 60 % of soil moisture. The seeds were treated with an aqueous solution of hydroxycinnamic acids (cinnamic, caffeic and chlorogenic acids) and coumarin with a concentration of 10-4 M. To determine the vital state of plants, the content of malonic dialdehyde (MDA), proline, phenolic compounds, proteins, photosynthetic pigments, and catalase activity were studied. Results. The stimulation of plant growth in the experimental conditions of both aboveground and underground parts of plants was revealed. A significant decrease in the content of phenolic compounds in plant leaves in the early stages of ontogeny has been established. In particular, the concentration of flavonoids decreased by 30.8–96.1% relative to control, the content of chlorophyll a and b increased respectively by 2.1–2.6 times and 1.8–2.5 times, the concentration of carotenoids – in 2.0–2.7 times, the protein content – by 17–139 %. There was a direct relationship between the level of supply of plants with moisture and the activity of catalase – with increasing water content in the leaves of plants, the activity of the enzyme decreased, in particular, catalase activity was less than 1.2–1.7 times with respect to control. The concentration of MDA in all variants of the experiment decreased with the increase of the soil moisture. The MDA content decreased by 1.1–2.0 times compared to the control, which indicated the best physiological state of the plants. This is confirmed by a decrease in the concentration of proline in 1.7–12.8 times with respect to control. Conclusion. The treatment of winter wheat seeds with hydroxycinnamic acids and coumarin induces adaptive changes in the leaves, which contribute to increasing the resistance of plants to soil drought.
doi_str_mv	10.5281/zenodo.2326554
first_indexed	2025-07-17T12:39:24Z
format	Article
fulltext	95ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2017, № 3 УДК 581.1 Н.В. РОСІЦЬКА Національний ботанічний сад імені М.М. Гришка НАН України Україна, 01014 м. Київ, вул. Тімірязєвська, 1 ВПЛИВ ГІДРОКСИКОРИЧНИХ КИСЛОТ ТА КУМАРИНУ НА ЗАХИСНІ РЕАКЦІЇ У ЛИСТКАХ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ ЗА ДІЇ ПОСУХИ В РАННЮ ФАЗУ ОНТОГЕНЕЗУ Мета — дослідити вплив гідроксикоричних кислот і кумарину на фізіолого-біохімічні процеси у рослин та їх роль в адаптації до посухи. Матеріал та методи. Вплив посухи досліджували на рослинах Triticum aestivum L. ‘Полiська 90’ при вирощуванні за 20, 40 і 60 % вологості ґрунту. Насіння обробляли водним розчином гідроксикоричних кислот (корична, кавова та хлорогенова кислоти) і кумарину концентрацією 10-4 моль. Для встановлення життєвого стану рослин досліджували вміст малонового діальдегіду (МДА), проліну, фенольних сполук, білків, фотосинтетичних пігментів та активність каталази. Результати. Виявлено стимулювання росту як надземної, так і підземної частини рослин у дослідних умовах. Встановлено значне зменшення вмісту фенольних сполук у листках рослин на ранніх стадіях онтогенезу, зокрема концентрація флавоноїдів зменшувалася на 30,8—96,1 % щодо контролю, вміст хлорофілів а і b збільшувався щодо контролю відповідно у 2,1—2,6 та 1,8—2,5 разу, концентрація каротиноїдів — у 2,0—2,7 разу, вміст білків — на 17—139 %. Виявлено залежність між рівнем забезпечення рослин вологою та активністю каталази — зі збільшенням вмісту води у листках рослин зменшувалась активність ферменту, зокрема активність каталази була меншою в 1,2—1,7 разу щодо контролю. Концентрація МДА в усіх варіантах досліду зменшувалася зі збільшенням вологості ґрунту. Вміст МДА був меншим в 1,1—2,0 рази порівняно з контролем, що свідчить про кращий фізіологічний стан рослин. Це підтверджено зменшенням концентрації проліну в 1,7—12,8 разу щодо контролю. Висновок. Обробка насіння озимої пшениці гідроксикоричними кислотами та кумарином індукує адаптаційні зміни у листках, які сприяють підвищенню стійкості рослин до ґрунтової посухи. Ключові слова: посуха, гідроксикоричні кислоти, кумарин, малоновий діальдегід, пролін, каталаза, фотосинте- тичні пігменти. © Н.В. РОСІЦЬКА, 2017 У світі зернові культури займають найбільші посівні площі серед сільськогосподарських рослин, що свідчить про їх важливе продо- вольче, кормове і сировинне значення в на- родному господарстві. Найпоширенішою зер- новою культурою в Україні є озима пшениця. За посівними площами вона посідає перше місце серед найважливіших зернових культур і є головною продовольчою культурою. За да- ними досліджень, лише третина території Ук- раїни відповідає зоні гарантованих врожаїв. На решті території посушливі умови весняно- літнього періоду, несприятливі умови перези- мівлі та перезволоження ґрунту, заморозки, сильні зливи і град зменшують врожаї на 30— 40 % [1, 5, 9]. Застосування біологічно активних речовин дає змогу повніше реалізувати потенційні мож- ливості рослин, підвищити їх стійкість до дії стресових чинників, зокрема до посухи, збіль- шити врожай сільськогосподарських культур. Мета роботи — вивчити вплив гідроксико- ричних кислот і кумарину на фізіолого-біо- хімічні процеси у рослин та їх роль в адаптації до посухи. Матеріал та методи Об’єктом дослідження було обрано сорт Triti- cum aestivum L. Полiська 90 (слабостійкий до посухи). Насіння пшениці замочували у водних роз- чинах гідроксикоричних кислот (корична, ка- вова, хлорогенова) і кумарину концентрацією 10-4 моль (установлено експериментально) або 96 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2017, № 3 Н.В. Росіцька у дистильованій воді (конт роль) протягом 3 год. Рослини вирощували у вегетаційних посуди- нах на темно-сірому опідзоленому ґрунті, во- логість якого підтримували гравіметричним методом на рівні 60 % від повної вологоєм- ності (ПВ) — оптимальне водозабезпечення. Модельну посуху створювали одночасним при- пиненням поливу рослин до 40 та 20 % ПВ на 7 діб у фазу 3—5 листків. Пeрeбiг процeсу пeроксидацiї лiпiдiв ви- вчали за вмiстом тiобарбiтурової кислоти ак- тивних продуктiв (ТБКАП). Концeнтрацiю ТБКАП визначали за вмiстом малонового ді аль дeгiду (МДА) [4]. Пролiн eкстрагували зі свiжозiбраних листкiв 3 % розчином сульфосалiцилової кис- лоти. Кiлькiсний вмiст визначали спeкт ро фо- томeтрично із застосуванням якiсної рeакцiї з нiнгiдриновим рeактивом за мeтодикою Ста- цeнка (1999) [10]. Активнiсть каталази (КФ 1.11.16) визнача- ли за мeтодом Баха й Опарiна за кiлькiстю пeроксиду водню, який розкладався під дiєю фeрмeнту. В контрольному зразку каталазу iнактивували сiрчаною кислотою, а в до слiд- ному частина пeроксиду водню розкладалася пiд дiєю фeрмeнту, рeшту визначали титру- ванням пeрманганатом калiю в кислому сe- рeдовищi. Кiлькiсть пeроксиду водню, який розкладався пiд дiєю фeрмeнту, визначали за рiзницeю мiж дослiдними та контрольними зразками [7]. Для оцінки загального вмісту фенольних сполук наважку рослинного матеріалу (1 г) гомогенізували, додавали 0,5 мл етилового спирту і 7 мл дистильованої води, вносили 0,5 мл реактиву Фоліна—Деніса. Через 3 хв додавали 1 мл насиченого розчину натрію кар- бонату та доводили дистильованою водою до об’єму 10 мл. Через 60 хв за допомогою спект- рофотометра визначали оптичну густину екст- ракту при довжині хвилі, яка максимально від- повідала максимуму поглинання фенолів, — 725—730 нм [3]. Концентрацію білка визначали методом Лоурі [14]. Вмiст хлорофiлiв та каротиноїдiв вивчали в 96 % ацeтоновiй витяжцi бeз попeрeднього їх роздiлeння, а концeнтрацiю пiгмeнтiв обчис- лювали за рiвняннями Хольма—Вeттштeйна i виражали у мг/г сирої маси [8]. Вмiст фо то- синтeтичних пiгмeнтiв визначали спeкт ро фо- томeтрично на приладi “SPEKORD 200”. Вимiри проводили при довжині хвилі 644 нм 0 25 50 75 100 125 150 5�та доба 10�та доба 15�та доба 5�та доба 10�та доба 15�та доба 5�та доба 10�та доба 15�та доба 20 % 40 % 60 % % щ о д о к о н т р о л ю Вологість ґрунту Корична кислота Кумарин Кавова кислота Хлорогенова кислота Рис. 1. Приріст надземної частини озимої пшениці за різних умов зволоження Fig. 1. Increase of aerial part of winter wheat under different moisture conditions 97ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2017, № 3 Вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи... (хлорофiл а), 662 нм (хлорофiл b) i 440 нм (ка- ротиноїди). Рeзультати обробляли з використанням за- гальноприйнятих статистичних мeтодів та коe- фiцiєнта Стьюдeнта за допомогою програми Excel. Результати та обговорення Виявлено стимулювання росту рослин у до- слідних умовах (рис. 1), зокрема у варіанті з коричною кислотою лінійні розміри збільшу- валися на 5—54 % залежно від вологості коре- незростання та віку рослин, у варіанті з кума- рином — на 13—34 %, у варіанті з кавовою кислотою — на 6—28%, у варіанті з хлороге- новою кислотою — на 9—34 % щодо контро- лю. Встановлено позитивний вплив кислот на ріст підземної частини рослин (рис. 2). У разі 20 % від ПВ не виявлено статистично значу- щої відмінності між варіантами досліду, проте при 40—60 % від ПВ лінійні розміри збільшу- валися на 40—51% на тлі коричної кислоти, на 32—55% на тлі кумарину, на 34—52% на тлі кавової кислоти та на 39—65 % на тлі хлороге- нової кислоти. Фенольні сполуки відіграють важливу роль в адаптації рослин до стресових умов. Уста- новлено обернено пропорційну залежність між вмістом фенолів і фотосинтетичною продук- тивністю рослин, а саме: високі концентрації фенольних сполук у тканинах рослин спричи- няли зменшення розмірів листків і гальмува- ли надходження азоту [13]. Тому зниження вмісту фенолів у рослинах може бути однією із причин активування ростових процесів [11]. Експериментально встановлено значне змен- шення вмісту фенольних сполук у листках рос- лин на ранніх стадіях онтогенезу (рис. 3). Об- робка коричною кислотою зменшувала вміст флавоноїдів на 30,8—69,3 % що до контролю, кумарином — на 92,3—96,1 %, кавовою кис- лотою — на 63,1—72,8 % та хлорогеновою кислотою — на 68,8—79,1 %. Поліфункціональність фенольних сполук, зокрема їх анти- і прооксидантні властивості, свідчать про важливість внутрішньоклітинно- го регулювання їх метаболізму. Ймовірно, ан- тиоксидантна функція фенолів реалізується на ранніх стадіях стресової відповіді, а згодом їх нагромадження у тканинах рослин галь- мує ріст і фотосинтетичні процеси. Саме тому зменшення вмісту фенольних сполук доціль- но розглядати як протекторний ефект [11]. Вміст фотосинтетичних пігментів у результаті водного дефіциту зменшується за рахунок при- гнічення їх синтезу [13]. Нами експерименталь- но встановлено, що вміст фотосинтетичних % щ о д о к о н т р о л ю Вологість ґрунту, % Корична кислота Кумарин Кавова кислота Хлорогенова кислота 0 50 100 150 20 40 60 Рис. 2. Приріст підземної частини озимої пшениці за різних умов зволоження Fig. 2. Increase of the underground part of winter wheat under different moisture conditions Рис. 3. Вміст фенольних сполук у листках озимої пшениці за різних умов зволоження Fig. 3. The content of phenolic compounds in leaves of winter wheat under different moisture conditions % щ о д о к о н т р о л ю Вологість ґрунту, % Корична кислота Кумарин Кавова кислота Хлорогенова кислота 0 20 40 60 10 20 30 40 50 60 70 98 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2017, № 3 Н.В. Росіцька пігментів у дослідних рослин зростав (рис. 4). У варіанті з коричною кислотою концентра- ція хлорофілу а і b зростала відповідно у 2,5 та 2,3 разу щодо контролю, з кумарином — у 2,0 та 1,8 разу, з кавовою кислотою — у 2,1 та 2,0 разу, з хлорогеновою кислотою — у 2,6 та 2,5 разу. Вміст каротиноїдів також збільшу- вався на тлі коричної кислоти у 2,6 разу порів- няно з контролем, на тлі кумарину — у 2,0 ра- зи, на тлі кавової кислоти — у 2,2 разу та на тлі хлорогенової кислоти — у 2,7 разу. Протеом клітини як динамічний об’єкт за- знає істотного впливу посухи, реагує змінами кількості та складу білків, які можуть залуча- Рис. 4. Вміст фотосинтетичних пігментів у листках озимої пшениці при 20 % вологості коренезростання Fig. 4. The content of photosynthetic pigments in leaves of winter wheat at 20 % soil moisture Корична кислотаКонтроль КумаринКавова кислота Хлорогенова кислота 0 1 2 3 4 Хлорофіл a Хлорофіл b Каротиноїди м г н а 1 0 0 г с и р о ї р е ч о в и н и % щ о д о к о н т р о л ю 0 50 100 150 200 Корична кислота Кумарин Кавова кислота Хлорогенова кислота 20 % 40 % 60 % Рис. 5. Вміст білків у листках озимої пшениці за різ- них умов зволоження Fig. 5. Protein content in leaves of winter wheat under dif- ferent moisture conditions тися до каскаду адаптивних реакцій і для по- долання негативних наслідків дії стресового чинника [2]. Накопичення фенольних сполук у тканинах рослин спричинює значне змен- шення вмісту білків в органах і тканинах [6]. Цю залежність підтверджено отриманими на- ми даними (рис. 5). Вміст білків у досліді був вищим на 25—55 % щодо контролю у варіанті з коричною кислотою, на 17—44 % — у ва- ріанті з кумарином, на 50—71 % — у варіанті з кавовою кислотою та на 92—139 % — у ва- ріанті з хлорогеновою кислотою. При дефіциті води в клітинах листків зрос- тає концентрація Н 2 О 2 , що зазвичай спричи- няє розвиток оксидативної деструкції [12]. Встановлено залежність між рівнем забезпе- чення рослин вологою та активністю катала- зи — зі збільшенням вмісту води у листках рослин зменшувалась активність каталази (таблиця). У дослідних варіантах її активність була меншою незалежно від вологості корене- зростання, зокрема на тлі коричної кислоти активність каталази була меншою в 1,2—1,6 ра- зу щодо контролю, на тлі кумарину і кавової кислоти — в 1,3—1,7 разу, на тлі хлорогенової кислоти — в 1,4—1,7 разу. Окрім перекису водню, в результаті посухи збільшується утворення синглетного кисню, супероксиду, гідроксильних радикалів. Взає- модіючи з ліпідами мембран, активні форми кисню призводять до перекисного окиснення ліпідів [4]. Так, концентрація МДА в усіх ва- ріантах досліду зменшувалася зі збільшенням вологості ґрунту. Вміст МДА при обробці ко- ричною кислотою зменшувався в 1,8—2,0 ра- зи порівняно з контролем, при обробці кума- рином — в 1,1 разу, при обробці кавовою кис- лотою — в 1,3—1,8 разу, при обробці хлороге- новою кислотою — в 1,1—1,2 разу, що свід- чить про кращий фізіологічний стан рослин. Це під тверджено вмістом проліну у дослід- них рослин, який завдяки антиоксидантним властивостям здатний послаблювати проце- си перекисного окиснення. Концентрація про- ліну на тлі коричної кислоти була меншою в 2,5—3,0 разу щодо контролю, на тлі кумари- ну — в 1,7—2,0 рази, на тлі кавової кислоти — 99ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2017, № 3 Вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи... у 3,0—4,7 разу, на тлі хлорогенової кислоти — в 9,4—12,8 разу. Висновки Таким чином, захисні реакції рослин на нега- тивну дію посухи індукуються за участю бага- тьох систем клітини. Встановлено, що перед- посівна обробка насіння пшениці гідрокси- коричними кислотами та кумарином сприяла зниженню подальшого негативного впливу ґрунтової посухи на фізіологічний стан пше- ниці, що свідчить про внутрішньоклітинні перебудови антиоксидантної системи, та, як наслідок, про підвищення адаптації озимої пшениці до дефіциту вологи у ґрунті в ранню фазу онтогенезу. 1. Божко Л.Ю. Оцінка впливу екстремальних явищ на продуктивність сільськогосподарських культур / Л. Ю. Божко; МОН України; Одес. держ. еколог. ун-т. — Одеса: Екологія, 2013. — 240 с. 2. Вплив температурних стресів на кількісні та якісні характеристики білків ріпаку Brassica napus var. Oleifera / І.В. Косаківська, Д.А. Блюма, А.Ю. Усті- нова, К. Деміревська // Физиология и биохимия культ. растений. — 2011. — Т. 43, № 6. — С. 492— 497. Вплив обробки насіння гідроксикоричними кислотами та кумарином на життєвий стан проростків пшениці Effect of seed treatment by hydroxycinnamic acids and coumarin on vital state of wheat seedlings Варіант Вологість ґрунту, % Активність каталази, мкмоль/(хв · г) сирої речовини Вміст МДА, ммоль/г сирої речовини Вміст проліну, мкг/г сирої речовини Контрольні рослини 20 20,64 ± 0,041 0,014 ± 0,0004 147,56 ± 3,98 40 11,50 ± 0,33 0,01 ± 0,0003 120,56 ± 3,13 60 5,80 ± 0,13 0,008 ± 0,0002 109,86 ± 2,96 Корична кислота 20 12,85 ± 0,46 0,008 ± 0,0002 58,69 ± 1,59 40 7,89 ± 0,22 0,005 ± 0,0001 40,53 ± 1,22 60 5,04 ± 0,17 0,004 ± 0,0001 38,76 ± 1,39 Кумарин 20 12,11 ± 0,50 0,013 ± 0,0003 87,30 ± 3,49 40 7,12 ± 0,24 0,01 ± 0,0003 60,25 ± 1,44 60 4,58 ± 0,11 0,0075 ± 0,0002 45,88 ± 1,10 Кавова кислота 20 12,03 ± 0,38 0,008 ± 0,0002 44,61 ± 2,15 40 6,98 ± 0,27 0,0065 ± 0,0002 40,67 ± 1,14 60 4,58 ± 0,11 0,006 ± 0.0002 23,33 ± 0,93 Хлорогенова кислота 20 11,87 ± 0,41 0,012 ± 0,0003 15,65 ± 0,31 40 6,65 ± 0,15 0,009 ± 0,0002 10,76 ± 0,30 60 4,17 ± 0,15 0,007 ± 0,0002 8,56 ± 0,24 3. Запрометов М.Н. Биохимические методы в физи- ологии растений / М.Н. Запрометов. — М.: Наука, 1971. — 191 c. 4. Кабашникова Л.Ф. Мeтоды оцeнки физио логи- чeс кого состояния растeний в условиях засухи / Л.Ф. Кабашникова, Н.Л. Пшибытко, Л.М. Абрам- чик. — Минск: Бeлорус. навука, 2007. — 42 с. 5. Лялько В.І. Дослідження проблем посушливості на території України з використанням наземної та супутникової інформації / В.І. Лялько, Л.О. Єлі- стратова, О.А. Апостолов // Укр. журн. дистанцій- ного зондування Землі. — 2014. — № 2. — С. 18—28. 6. Маргна У.В. Взаимосвязь метаболизма флаво- ноидов с первичным метаболизмом растений / У.В. Маргна // Итоги науки и техники. Сер. Биол. химия. — М.: ВИНИТИ, 1990. — Вып. 33. — С. 1—176. 7. Плeшков Б.П. Практикум по биохимии растeний / Б. П. Плeшков. — М.: Агропромиздат, 1985. — 255 с. 8. Починок Х.Н. Мeтоды биохимичeского анализа рас тeний / Х.Н. Починок. — К.: Наук. думка, 1976. — 336 с. 9. Сезонні зміни клімату в Україні в ХХІ столітті / Л.В. Паламарчук, Н.В. Гнатюк, С.В. Краковська, І.П. Шедеменко, Г.О. Дюкель // Наук. пр. Укр- НДГМІ. — 2010. — Вип. 259. — С. 104—120. 10. Стацeнко А.П. Биохимичeский прогноз жаростой- кости у зeрновых и бобовых культур / А.П. Стацeн- ко // Достижeния науки и тeхники. — АПК. — 1999. — № 7. — C. 29—30. 100 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2017, № 3 Н.В. Росіцька 11. Фенольні сполуки як компоненти саліцилат-ін ду- кованої адаптивної відповіді рослин пшениці на токсичну дію кадмію хлориду / М. Кобилецька, І. Бой- ко, Я. Кавулич, О. Терек // Біологічні Студії / Studia Biologica. — 2013. — Т. 7, № 2. — С. 75—82. 12. Oxidative burst and hypoosmotic stress in tobacco cell suspensions / A. Cazalé, M, Rouet-Mayer, H. Barbier- Brygoo, Y. Mathieu, C. Lauriére // Plant Physiology. — 1998. — Vol. 116. — P. 650—669. 13. Photosynthetic capacity is negatively correlated with the concentration of leaf phenolic compounds across a range of different species / S. Sumbele, M.N. Fotelli, D. Nikolopoulos, G. Tooulakou, V. Liakoura, G. Lia- kopoulos, P. Bresta, E. Dotsika, M.A. Adams, G. Ka- rabourniotis // AoB PLANTS, 2012; doi: 10.1093/ aobpla/pls025. 14. Protein measurement with the folin phenol reagent / O.H. Lowry, W.J. Rosebrough, A.D. Farr, R.U. Raucull // J. Biol. Chem. — 1951. — Vol. 193, N 1. — P. 265—275. Рекомендувала В.А. Дерев’янко Надійшла 30.05.2017 REFERENCES 1. Bozhko, L.Iu. (2013), Otsinka vplyvu ekstremalnykh yavyshch na produktyvnist silskohospodarskykh kultur [Assessing the impact of extreme events on the pro- ductivity of crops]. Odesa: Ekolohiia, 240 p. 2. Kosakivska, I.V., Bliuma, D.A., Ustinova, A.Iu. and Demirevska, K. (2011), Vplyv temperaturnykh stresiv na kilkisni ta yakisni kharakterystyky bilkiv ripaku Brassica napus var. Oleifera [The influence of temper- ature stress on quantitative and qualitative characteris- tics of proteins rape Brassica napus var. Oleifera]. Fyzyolohyia y byokhymyia kult. rastenyi [Physiology and biochemistry of cultivated plants], vol. 43, N 6, pp. 492—497. 3. Zaprometov, M.N. (1971), Byokhymycheskye metodы v fyzyolohyy rastenyi [Biochemical methods in plant physiology]. Moscow: Nauka, 191 p. 4. Kabashnykova, L.F., Pshybutko, N.L. and Abramchyk, L.M. (2007), Metodu otsenky fyzyolohycheskoho sos- toianyia rastenyi v uslovyiakh zasukhy [Methods of as- sessing the physiological state of plants under condi- tions of drought]. Mynsk: Belorusskaia navuka, 42 p. 5. Lialko, V.I., Yelistratova, L.O. and Apostolov, O.A. (2014), Doslidzhennia problem posushlyvosti na tery- torii Ukrainy z vykorystanniam nazemnoi ta suput- nykovoi informatsii [Studies of aridity in Ukraine us- ing ground and satellite data]. Ukrainskyi zhurnal dys- tantsiinoho zonduvannia Zemli [Ukrainian Journal of Remote Sensing], N 2, pp. 18—28. 6. Marhna, U.V. (1990), Vzaymosviaz metabolyzma flavonoydov s pervychnym metabolyzmom rastenyi [In terrelation of the metabolism of flavonoids with the primary plant metabolism]. Ytohy nauky y tekh- nyky. Ser. Byol. khymyia [The results of science and technology. Ser. Biological chemistry], N 33, pp. 1—176. 7. Pleshkov, B.P. (1985), Praktykum po byokhymyy ras- tenyi [Workshop on plant biochemistry]. Moscow: Ahropromyzdat, 255 p. 8. Pochynok, Kh.N. (1976), Metody byokhymycheskoho analyza rastenyy [Methods of biochemical analysis of plants]. Kyiv: Naukova dumka, 336 p. 9. Palamarchuk, L.V., Hnatiuk, N.V., Krakovska, S.V., Shedemenko, I.P. and Diukel, H.O. (2010), Sezonni zmi ny klimatu v Ukraini v ХХІ stolitti [Seasonal cli- mate in Ukraine in the XXI century]. Nauk. pra tsi UkrNDHMI [Science. UkrNDHMI work], vol. 259, pp. 104—120. 10. Statsenko, A.P. (1999), Biokhimicheskiy prognoz zha- rostoykosti u zernovikh i bobovikh kultur [Biochemical forecast of heat resistance in grain and legume crops]. Dostizheniya nauki i tekhniki. APK [Achievements of science and technology. AIC], N 7, pp. 29—30. 11. Kobyletska, M., Boyko, I., Kavulych, Ya. and Terek, O. (2013), Fenolni spoluky yak komponenty salitsylaty- indukovanoyi adaptyvnoyi vidpovidi roslyn pshenytsi na toksychnu diyu kadmiyu khlorydu [Phenolic com- pounds as components of salicylate-induced adaptive response of wheat to the toxic effects of cadmium chlo- ride]. Biolohichni Studiyi [Studia Biologica], vol. 7, N 2, pp. 75—82. 12. Cazalé, A., Rouet-Mayer, M., Barbier-Brygoo, H., Ma- thieu, Y. and Lauriére, C. (1998), Oxidative burst and hypoosmotic stress in tobacco cell suspensions. Plant Physiology, vol. 116, pp. 650—669. 13. Sumbele, S., Fotelli, M.N., Nikolopoulos, D., Tooula- kou, G., Liakoura, V., Liakopoulos, G., Bresta, P., Dot- sika, E., Adams, M.A. and Karabourniotis, G. (2012), Photosynthetic capacity is negatively correlated with the concentration of leaf phenolic compounds across a range of different species. AoB PLANTS, 2012; doi: 10.1093/aobpla/pls025. 14. Lowry, O.H., Rosebrough, W.J., Farr, A.D., Rau cull, R.U. (1951), Protein measurement with the folin phenol rea- gent. J. Biol. Chem., vol. 193, N 1, pp. 265—275. Recommended by V.A. Derevyanko Received 30.05.2017 101ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2017, № 3 Вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи... Н.В. Росицкая Национальный ботанический сад имени Н.Н. Гришко НАН Украины, Украина, г. Киев ВЛИЯНИЕ ГИДРОКСИКОРИЧНЫХ КИСЛОТ И КУМАРИНА НА ЗАЩИТНЫЕ РЕАКЦИИ В ЛИСТЬЯХ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ ДЕЙСТВИИ ЗАСУХИ В РАННЮЮ ФАЗУ ОНТОГЕНЕЗА Цель работы — исследование влияния гидроксико- ричных кислот и кумарина на физиолого-био хи ми- ческие процессы у растений и их роль в адаптации к засухе. Материал и методы. Влияние засухи исследовали на растениях Triticum aestivum L. ‘Полесская 90’ при выращивании при 20, 40 и 60 % влажности почвы. Се- мена обрабатывали водным раствором гидроксико- ричных кислот (коричная, кофейная и хлорогеновая кислоты) и кумарина в концентрации 10-4 моль. Для определения жизненного состояния растений иссле- довали содержание малонового диальдегида (МДА), пролина, фенольных соединений, белков, фотосин- тетических пигментов и активность каталазы. Результаты. Выявлено стимулирование роста как надземной, так и подземной части растений в опыт- ных условиях. Установлено значительное уменьше- ние содержания фенольных соединений в листьях растений на ранних стадиях онтогенеза, в частности концентрация флавоноидов уменьшалась на 30,8— 96,1 % относительно контроля, содержание хлоро- филлов а и b увеличивалось соответственно в 2,1—2,6 и 1,8—2,5 раза относительно контроля, концентра- ция каротиноидов — в 2,0—2,7 раза, содержание бел- ков — на 17—139 %. Виявлена зависимость между уровнем обеспечения растений влагой и активно- стью каталазы — с увеличением содержания воды в листьях растений уменьшалась активность фермен- та, в частности активность каталазы была меньше в 1,2—1,7 раза относительно контроля. Концентрация МДА во всех вариантах опыта уменьшалась с увели- чением влажности почвы. Содержание МДА было меньшим в 1,1—2,0 раза по сравнению с контролем, что свидетельствовало о лучшем физиологическом состоянии растений. Это подтверждено уменьшени- ем концентрации пролина в 1,7—12,8 раза относи- тельно контроля. Вывод. Обработка семян озимой пшеницы гид- роксикоричными кислотами и кумарином индуци- рует адаптационные изменения в листьях, которые способствуют повышению устойчивости растений к почвенной засухе. Ключевые слова: засуха, гидроксикоричные кислоты, кумарин, малоновый диальдегид, пролин, каталаза, фотосинтетическое пигменты. N.V. Rositska M.M. Gryshko National Botanical Garden, National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine, Kyiv EFFECT OF HYDROXYCINNAMIC ACIDS AND COUMARIN ON PROTECTIVE REACTIONS OF WINTER WHEAT LEAVES UNDER DROUGHT IN THE EARLY PHASE OF ONTOGENESIS Objective — to study the effect of hydroxycinnamic acids and coumarin on physiological and biochemical processes in plants and their role in adaptation to drought. Material and methods. The effect of drought was inves- tigated on plants of Triticum aestivum L. ‘Poliska 90’ growing on 20, 40 and 60 % of soil moisture. The seeds were treated with an aqueous solution of hydroxycinnam- ic acids (cinnamic, caffeic and chlorogenic acids) and coumarin with a concentration of 10-4 M. To determine the vital state of plants, the content of malonic dialdehyde (MDA), proline, phenolic compounds, proteins, photo- synthetic pigments, and catalase activity were studied. Results. The stimulation of plant growth in the experi- mental conditions of both aboveground and underground parts of plants was revealed. A significant decrease in the content of phenolic compounds in plant leaves in the ear- ly stages of ontogeny has been established. In particular, the concentration of flavonoids decreased by 30.8—96.1% relative to control, the content of chlorophyll a and b in- creased respectively by 2.1—2.6 times and 1.8—2.5 times, the concentration of carotenoids — in 2.0—2.7 times, the protein content — by 17—139 %. There was a direct rela- tionship between the level of supply of plants with mois- ture and the activity of catalase — with increasing water content in the leaves of plants, the activity of the enzyme decreased, in particular, catalase activity was less than 1.2—1.7 times with respect to control. The concentration of MDA in all variants of the experiment decreased with the increase of the soil moisture. The MDA content de- creased by 1.1—2.0 times compared to the control, which indicated the best physiological state of the plants. This is confirmed by a decrease in the concentration of proline in 1.7—12.8 times with respect to control. Conclusion. The treatment of winter wheat seeds with hydroxycinnamic acids and coumarin induces adaptive changes in the leaves, which contribute to increasing the resistance of plants to soil drought. Key words: drought, hydroxycinnamic acids, coumarin, malonic dialdehyde, proline, catalase, photosynthetic pig- ments.
id	oai:ojs2.plantintroduction.org:article-73
institution	Plant Introduction
keywords_txt_mv	keywords
language	English
last_indexed	2025-07-17T12:39:24Z
publishDate	2017
publisher	M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine
record_format	ojs
resource_txt_mv	wwwplantintroductionorg/4e/eda95e6d701e2c13a1ab76723c27914e.pdf
spelling	oai:ojs2.plantintroduction.org:article-732019-11-11T08:14:37Z Effect of hydroxycinnamic acids and coumarin on protective reactions of winter wheat leaves under drought in the early phase of ontogenesis Вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи в ранню фазу онтогенезу Rositska, N.V. Objective – to study the effect of hydroxycinnamic acids and coumarin on physiological and biochemical processes in plants and their role in adaptation to drought. Material and methods. The effect of drought was investigated on plants of Triticum aestivum L. ‘Poliska 90’ growing on 20, 40 and 60 % of soil moisture. The seeds were treated with an aqueous solution of hydroxycinnamic acids (cinnamic, caffeic and chlorogenic acids) and coumarin with a concentration of 10-4 M. To determine the vital state of plants, the content of malonic dialdehyde (MDA), proline, phenolic compounds, proteins, photosynthetic pigments, and catalase activity were studied. Results. The stimulation of plant growth in the experimental conditions of both aboveground and underground parts of plants was revealed. A significant decrease in the content of phenolic compounds in plant leaves in the early stages of ontogeny has been established. In particular, the concentration of flavonoids decreased by 30.8–96.1% relative to control, the content of chlorophyll a and b increased respectively by 2.1–2.6 times and 1.8–2.5 times, the concentration of carotenoids – in 2.0–2.7 times, the protein content – by 17–139 %. There was a direct relationship between the level of supply of plants with moisture and the activity of catalase – with increasing water content in the leaves of plants, the activity of the enzyme decreased, in particular, catalase activity was less than 1.2–1.7 times with respect to control. The concentration of MDA in all variants of the experiment decreased with the increase of the soil moisture. The MDA content decreased by 1.1–2.0 times compared to the control, which indicated the best physiological state of the plants. This is confirmed by a decrease in the concentration of proline in 1.7–12.8 times with respect to control. Conclusion. The treatment of winter wheat seeds with hydroxycinnamic acids and coumarin induces adaptive changes in the leaves, which contribute to increasing the resistance of plants to soil drought. Мета – дослідити вплив гідроксикоричних кислот і кумарину на фізіолого-біохімічні процеси у рослин та їх роль в адаптації до посухи. Матеріал та методи. Вплив посухи досліджували на рослинах Triticum aestivum L. ‘Полiська 90’ при вирощуванні за 20, 40 і 60 % вологості ґрунту. Насіння обробляли водним розчином гідроксикоричних кислот (корична, кавова та хлорогенова кислоти) і кумарину концентрацією 10-4 моль. Для встановлення життєвого стану рослин досліджували вміст малонового діальдегіду (МДА), проліну, фенольних сполук, білків, фотосинтетичних пігментів та активність каталази. Результати. Виявлено стимулювання росту як надземної, так і підземної частини рослин у дослідних умовах. Встановлено значне зменшення вмісту фенольних сполук у листках рослин на ранніх стадіях онтогенезу, зокрема концентрація флавоноїдів зменшувалася на 30,8–96,1 % щодо контролю, вміст хлорофілів а і b збільшувався щодо контролю відповідно у 2,1–2,6 та 1,8–2,5 разу, концентрація каротиноїдів – у 2,0–2,7 разу, вміст білків – на 17–139 %. Виявлено залежність між рівнем забезпечення рослин вологою та активністю каталази – зі збільшенням вмісту води у листках рослин зменшувалась активність ферменту, зокрема активність каталази була меншою в 1,2–1,7 разу щодо контролю. Концентрація МДА в усіх варіантах досліду зменшувалася зі збільшенням вологості ґрунту. Вміст МДА був меншим в 1,1–2,0 рази порівняно з контролем, що свідчить про кращий фізіологічний стан рослин. Це підтверджено зменшенням концентрації проліну в 1,7–12,8 разу щодо контролю. Висновок. Обробка насіння озимої пшениці гідроксикоричними кислотами та кумарином індукує адаптаційні зміни у листках, які сприяють підвищенню стійкості рослин до ґрунтової посухи. M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 2017-08-01 Article Article application/pdf https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/73 10.5281/zenodo.2326554 Plant Introduction; Vol 75 (2017); 95-101 Інтродукція Рослин; Том 75 (2017); 95-101 2663-290X 1605-6574 10.5281/zenodo.3377692 en https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/73/66 Copyright (c) 2018 The Author(s) http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
spellingShingle	Rositska, N.V. Вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи в ранню фазу онтогенезу
title	Вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи в ранню фазу онтогенезу
title_alt	Effect of hydroxycinnamic acids and coumarin on protective reactions of winter wheat leaves under drought in the early phase of ontogenesis
title_full	Вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи в ранню фазу онтогенезу
title_fullStr	Вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи в ранню фазу онтогенезу
title_full_unstemmed	Вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи в ранню фазу онтогенезу
title_short	Вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи в ранню фазу онтогенезу
title_sort	вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи в ранню фазу онтогенезу
url	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/73
work_keys_str_mv	AT rositskanv effectofhydroxycinnamicacidsandcoumarinonprotectivereactionsofwinterwheatleavesunderdroughtintheearlyphaseofontogenesis AT rositskanv vplivgídroksikoričnihkislottakumarinunazahisníreakcííulistkahozimoípšenicízadííposuhivrannûfazuontogenezu

Вплив гідроксикоричних кислот та кумарину на захисні реакції у листках озимої пшениці за дії посухи в ранню фазу онтогенезу

Репозитарії

Схожі ресурси