Антиоксидантная система и устойчивость растений к действию тяжелых металлов

Abstract

Колупаев Ю.Е., Ястреб Т.О., Карпец Ю.В. Антиоксидантная система и устойчивость растений к действию тяжелых металлов. Одним из механизмов токсического действия тяжелых металлов на растения является развитие окислительного стресса. Его причинами могут быть нарушения транспорта электронов в электрон-транспортных цепях хлоропластов и митохондрий, инактивация антиоксидантных ферментов, усиление образования активных форм кислорода в неферментативных реакциях, обусловленное прямым участием ионов железа и меди, а также других тяжелых металлов с переменной валентностью. Вопросы связи между накоплением растениями тяжелых металлов и активацией антиоксидантной системы, антиоксидантной активностью и устойчивостью к тяжелым металлам уже много лет являются предметом дискуссии. В обзоре рассмотрен вклад ферментативной антиоксидантной системы, фитохелатинов и флавоноидных соединений в защитные процессы при действии на растения тяжелых металлов. В последние годы накапливаются экспериментальные данные, свидетельствующие о возможности индуцирования антиоксидантной системы и устойчивости растений к ионам тяжелых металлов с помощью сигнальных посредников, в том числе газотрансмиттеров (NO, H2S). Также накоплены сведения об индуцировании протекторных систем и металлорезистентности растений с помощью брассиностероидов, салициловой и жасмоновой кислот и некоторых других фитогормонов и метаболитов. В обзоре анализируются данные о связи между устойчивостью растений к действию тяжелых металлов и состоянием антиоксидантной системы, о возможностях регуляции антиоксидантной активности и устойчивости растений действием экзогенных физиологически активных веществ.

Колупаєв Ю. Є., Ястреб Т. О., Карпець Ю.В. Антиоксидантна система і стійкість рослин до дії важких металів. Одним із механізмів токсичної дії важких металів на рослини є розвиток окиснювального стресу. Його причинами можуть бути порушення транспорту електронів в електронтранспортних ланцюгах хлоропластів і мітохондрій, інактивація антиоксидантних ферментів, посилення утворення активних форм кисню в неферментативних реакціях, зумовлене прямою участю іонів заліза і міді, а також інших важких металів зі змінною валентністю. Питання зв'язку між накопиченням рослинами важких металів і активацією антиоксидантної системи, антиоксидантною активністю і стійкістю до важких металів уже багато років є предметом дискусії. В огляді розглянуто внесок ферментативної антиоксидантної системи, фітохелатинів і флавоноїдних сполук в захисні процеси при дії на рослини важких металів. В останні роки накопичуються експериментальні дані, які свідчать про можливість індукування антиоксидантної системи і стійкості рослин до іонів важких металів за допомогою сигнальних посередників, в тому числі газотрансмітерів (NO, H2S). Також накопичені відомості про індукування протекторних систем і металорезистентності рослин за допомогою брасиностероїдів, саліцилової і жасмонової кислот і деяких інших фітогормонів і метаболітів. В огляді аналізуються дані про зв'язок між стійкістю рослин до дії важких металів і станом антиоксидантної системи, про можливості регуляції антиоксидантної активності і стійкості рослин дією екзогенних фізіологічно активних речовин.

Yu.E. Kolupaev, T.O. Yastreb, Yu.V. Karpets. Antioxidative system and resistance of plants to action of heavy metals. One of the mechanisms of toxic action of heavy metals on plants is the development of oxidative stress. The disturbances of transport of electrons in the electron-transport chains of chloroplasts and mitochondria, the inactivation of antioxidant enzymes, the intensifying of formation of reactive oxygen species in non-enzymatic reactions, caused by direct participation of ions of iron and copper and also other heavy metals with the variable valency, can be its reasons. The questions of link between accumulation of heavy metals by plants and the activation of antioxidative system, antioxidative activity and resistance to heavy metals are many years the discussion subject. In the review the contributions of enzymatic antioxidative system, phytochelatins and flavonoid compounds to protective processes under the action of heavy metals on plants are considered. In the recent years the experimental data, testifying to the possibility of induction of antioxidative system and resistance of plants to ions of heavy metals with help of signal mediators, including gasotransmitters (NO, H2S), are collected. Information on the induction of protective systems and metalresistance of plants with use of brassinosteroids, salicylic and jasmonic acids and some other phytohormones and metabolites are also accumulated. In the review the data on the connection between resistance of plants to the action of heavy metals and the state of antioxidative system, on the opportunities of regulation of antioxidative activity and resistance of plants by the influence of exogenous physiologically active compounds are analyzed.