АФК-залежний стрес-протекторний вплив діамінів на проростки пшениці за умов гіпертермії

Abstract

Кокорев О.І. АФК-залежний стрес-протекторний вплив діамінів на проростки пшениці за умов гіпертермії. Поліаміни нині розглядаються як стресові метаболіти рослин, що чинять прямий протекторний вплив на біомакромолекули, а також залучаються до клітинних сигнально-регуляторних процесів. Найбільш поширеним діаміном в рослинних клітинах є путресцин. Водночас у рослинах, зокрема у злакових, виявлений ще один діамін – кадаверин, функції якого досліджені слабо. Зважаючи на це, порівнювали вплив путресцину і кадаверину на виживаність проростків пшениці (Triticum aestivum L.) після ушкоджувального нагрівання. Також вивчали вплив вказаних діамінів на вміст пероксиду водню в коренях проростків і ймовірний зв’язок між індкуванням діамінами теплостійкості проростків і змінами їх редоксгомеостазу. Встановлено, що передобробка коренів проростків обома діамінами в концентраціях 0,25-2 мМ приблизно однаковою мірою підвищувала виживаність після потенційно летального теплового стресу (прогрів у водяному термостаті за температури 45,5°С, 10 хв). Найбільш помітний захисний ефект діаміни виявляли при їх використанні в концентрації 1 мМ. Під впливом як путресцину, так і кадаверину спостерігалося транзиторне збільшення в коренях вмісту пероксиду водню з максимумом через 2 год від початку обробки. Такий ефект не виявлявся за попередньої обробки коренів проростків антиоксидантом диметилтіосечовиною (ДМТС) та інгібітором діаміноксидази аміногуанідином. Обробка проростків ДМТС і аміногуанідином усувала захисний вплив путресцину та кадаверину на проростки пшениці за умов гіпертермії. Зроблено висновок стосовно ролі активних форм кисню, що утворюються за рахунок дії діаміноксидази, у реалізації стрес-протекторного впливу діамінів на проростки пшениці.

А.И. Кокорев. АФК-зависимое стресс-протекторное влияние диаминов на проростки пшеницы в условиях гипертермии. Полиамины в настоящее время рассматриваются в качестве стрессовых метаболитов растений, которые оказывают прямое протекторное влияние на биомакромолекулы, а также вовлекаются в клеточные сигнально-регуляторные процессы. Наиболее распространенным диамином в растительных клетках является путресцин. В то же время в растениях, в частности в злаковых, обнаружен еще один диамин – кадаверин, функции которого исследованы слабо. В связи с этим сравнивали влияние путресцина и кадаверина на выживание проростков пшеницы (Triticum aestivum L.) после повреждающего нагрева. Также изучали влияние указанных диаминов на содержание пероксида водорода в корнях проростков и вероятную связь между индуцированием диаминами теплоустойчивости проростков и изменениями редоксгомеостаза клеток. Установлено, что предобработка корней проростков обеими диаминами в концентрациях 0,25-2 мМ приблизительно в одинаковой степени повышала выживание после потенциально летального теплового стресса (прогрев в водяном термостате при температуре 45,5°С, 10 мин). Наиболее заметный защитный эффект диамины проявляли при их использовании в концентрации 1 мМ. Под влиянием как путресцина, так и кадаверина наблюдалось транзиторное увеличение в корнях содержания пероксида водорода с максимумом через 2 часа от начала обработки. Такой эффект не проявлялся в случае предварительной обработки корней проростков антиоксидантом диметилтиомочевиной (ДМТМ) и ингибитором диаминоксидазы аминогуанидином. Обработка проростков ДМТМ и аминогуанидином устраняла защитное влияние путресцина и кадаверина на проростки пшеницы в условиях гипертермии. Сделано заключение о роли активных форм кислорода, образующиеся за счет действия диаминоксидазы, в реализации стресс-протекторного действия диаминов на проростки пшеницы.

A.I. Kokorev. ROS-dependent stress-protective effect of diamines on wheat seedlings under conditions of hyperthermia. Polyamines are currently considered as stress metabolites of plants that have a direct protective effect on biomacromolecules and are also involved in cellular signal-regulatory processes. The most abundant diamine in plant cells is putrescine. At the same time, another diamine, cadaverine, was found in plants, in particular in cereals, the functions of which have been poorly studied. In this regard, we compared the effects of putrescine and cadaverine on the survival of wheat seedlings (Triticum aestivum L.) after damaging heating. We also studied the effect of these diamines on the content of hydrogen peroxide in roots of seedlings and the probable relationship between the induction of heat resistance of seedlings by diamines and changes in the redox homeostasis of cells. It was found that the pretreatment of seedling roots with both diamines at concentrations of 0.25–2 mM approximately equally increased survival after potentially lethal heat stress (heating in a water thermostat at 45.5°C for 10 min). The most noticeable protective effect of diamines was shown when they were used at a concentration of 1 mM. Under the influence of both putrescine and cadaverine, a transient increase in the content of hydrogen peroxide in roots was observed with a maximum after 2 hours from the start of treatment. This effect was not manifested in the case of pretreatment of seedling roots with the antioxidant dimethylthiourea (DMTU) and the diamine oxidase inhibitor aminoguanidine. Treatment of seedlings with DMTU and aminoguanidine eliminated the protective effect of putrescine and cadaverine on wheat seedlings under hyperthermia. A conclusion was made about the role of reactive oxygen species, formed due to the action of diamine oxidase, in the realization of the stress-protective action of diamines on wheat seedlings.