Комбінована дія нітропрусиду натрію та 24-епібрасиноліду на редокс-гомеостаз і теплостійкість проростків пшениці/

Abstract

Брасиностероїди є одним з ключових класів фітогормонів, задіяних в адаптації рослин до дії несприятливих чинників. Їх ефекти реалізуються з участю сигнальних посередників, у тому числі активних форм кисню та азоту. Оксид азоту (Нітроген оксид – NO) здатний індукувати різноманітні адаптивні реакції рослин. Водночас фізіологічні ефекти комбінованого впливу на рослини донорів NO і екзогенних брасиностероїдів майже не досліджені. Вивчали роздільний і комбінований впливи обробки насіння або коренів проростків пшениці (Triticum aestivum L.) донором NO нітропрусидом натрію (НПН) та 24-епібрасинолідом (24-ЕБЛ) у широкому діапазоні концентрацій на їх теплостійкість та показники редокс-гомеостазу. НПН в концентраціях діапазону 0,2-2 мМ спричиняв підвищення стійкості проростків до ушкоджуючого прогріву. Такий же ефект чинила обробка проростків або насіння 24-ЕБЛ в концентраціях 20-200 нМ. Комбінована обробка проростків або насіння двома сполуками у низьких концентраціях (0,2 мМ НПН та 20 нМ 24-ЕБЛ) чинила найбільший захисний ефект, що перевершував вплив оптимальних концентрацій кожної зі сполук. Обробка проростків НПН та 24-ЕБЛ або їх комбінацією в оптимальній концентрації спричиняли транзиторне підвищення вмісту пероксиду водню (Гідроген пероксиду – H2O2) у коренях. Водночас вищі концентрації цих речовин і особливо їх комбінації викликали більш тривалий ефект зростання кількості H2O2 у коренях. Обробка насіння 24-ЕБЛ у високих концентраціях та його поєднання з НПН також спричиняли збільшення вмісту пероксиду водню у коренях. НПН у помірних концентраціях та його поєднання з 24-ЕБЛ дещо знижували вміст малонового діальдегіду у коренях, водночас високі концентрації донора NO і особливо його поєднання з 24-ЕБЛ спричиняли прояв окиснювального стресу. Відзначається, що ефект синергізму стрес протекторної дії НПН і 24-ЕБЛ при використанні їх у відносно низьких концентраціях може бути пов’язаний з посиленням трансдукції сигналу брасиностероїду в генетичний апарат за додаткового надходження в клітини NO, який є одним із посередників в реалізації фізіологічної дії 24-ЕБЛ. Проте комбінована обробка НПН і 24-ЕБЛ у високих концентраціях призводила до накопичення пероксиду водню та продуктів пероксидного окиснення ліпідів.

Brassinosteroids are one of the key classes of phytohormones, involved into the adaptation of plants to the action of adverse factors. Their effects are realized with the participation of sig nal mediators, including reactive oxygen and nitrogen species. Nitric oxide (NO) is capable to induce various ada ptive responses of plants. At the same time physiological effects of combined influence of NO donors and exogenous brassinosteroids on plants are almost not investigated. The separate and combined influences of treatment of seeds or roots of plantlets of wheat (Triticum aestivum L.) with NO donor sodium nitroprusside (SNP) and 24-epibrassinolide (24-EBL) in the wide range of concentration on their heat resistance and indicators the redox homeostasis have been studied. SNP in the concentration range of 0,2-2 mM caused the increase in resistance of plantlets to the damaging heating. The treatment of plantlets or seeds with 24-EBL in concentration of 20-200 nM had the same effect. The cotreatment of plantlets or seeds with two compounds in low concentration (0,2 mM of SNP and 20 nM of 24-EBL) had the greatest protective effect, which exceeded the influence of the optimal concentrations of each of the compounds separately. The treatment of plantlets with SNP and 24- EBL or their combination in optimum concentration caused the transitional increase in the content of hydrogen peroxide (H2O2) in roots. At the same time high concentration of these compounds and especially their combination caused longer effect of growth of quantity of H2O2 in roots. The treatment of seeds with 24-EBL in high concentration and its combination with SNP also affected the increase of content of hydrogen peroxide in roots. SNP in moderate concentration and its comination with 24-EBL reduced to some extent the content of malonic dialdehyde in roots, at the same time their high concentration and especially their combination with 24-EBL caused the manifestation of the effect of oxidative stress. It is noted that the effect of synergism of stressprotective influence of SNP and 24-EBL at their use in rather low concentration can be bound to the intensifying of the signal transduction of brassinosteroids to the genetic apparatus at the additional influx of NO, which is one of the mediators in realization of physiological action 24-EBL, into the cells. At the same time the cotreatment with SNP and 24-EBL in high concentration led to the accumulation of hydrogen peroxide and products of lipid peroxidation.

Брассиностероиды являются одним из ключевых классов фитогормонов, задействованных в адаптации растений к действию неблагоприятных факторов. Их эффекты реализуются сучастием сигнальных посредников, в том числе активных форм кислорода и азота. Оксид азота (NO) способен индуцировать различные адаптивные реакции растений. В то же время физиологические эффекты комбинированного воздействия на растения доноров NO и экзогенных брассиностероидов почти не исследованы. Изучали раздельное и комбинированное влияние обработки семян или корней проростков пшеницы (Triticum aestivum L.) донором NO нитропруссидом натрия (НПН) и 24-эпибрассинолидом (24-ЭБЛ) в широком диапазоне концентраций на их теплоустойчивость и показатели редокс-гомеостаза. НПН в концентрациях диапазона 0,2-2 мМ вызывал повышение устойчивости проростков к повреждающему прогреву. Такой же эффект оказывала обработка проростков или семян 24-ЭБЛ в концентрациях 20-200 нМ. Комбинированная обработка проростков или семян двумя соединениями в низких концентрациях (0,2 мМ НПН и 20 нМ 24-ЭБЛ) оказывала наибольшее защитное действие, которое превосходило влияние оптимальных концентраций каждого из соединений. Обработка проростков НПН и 24-ЭБЛ или их комбинацией в оптимальной концентрации вызывала транзиторное повышение содержания пероксида водорода (H2O2) в корнях. В то же время высокие концентрации этих веществ и особенно их комбинации вызвали более длительный эффект увеличения количества H2O2 в корнях. Обработка семян 24-ЭБЛ в высоких концентрациях и ее сочетание с НПН также вызывали увеличение содержания пероксида водорода в корнях. НПН в умеренных концентрациях и его комбинация с 24-ЭБЛ несколько снижали содержание малонового диальдегида в корнях, в то же время высокие концентрации донора NO и особенно их сочетание с 24-ЭБЛ вызывали проявление эффекта окислительного стресса. Отмечается, что эффект синергизма стресс-протекторного действия НПН и 24-ЭБЛ при использовании их в относительно низких концентрациях может быть связан с усилением трансдукции сигнала брассиностероидов в генетический аппарат при дополнительном поступлении в клетки NO, который является одним из посредников в реализации физиологического действия 24-ЭБЛ. Однако комбинированная обработка НПН и 24-ЭБЛ в высоких концентрациях приводила к накоплению пероксида водорода и продуктов пероксидного окисления липидов.