Возможная роль сероводорода в индуцировании путресцином активности антиоксидантных ферментов и теплоустойчивости проростков пшеницы

Abstract

Кокорев А.И., Шкляревский М.А., Швиденко Н.В., Колупаев Ю.Е. Возможная роль сероводорода в индуцировании путресцином активности антиоксидантных ферментов и теплоустойчивости проростков пшеницы. Полиамины в растительных клетках рассматриваются в качестве стрессовых метаболитов, выполняющих не только протекторные, но и регуляторные функции. В частности, они задействованы в регуляции редокс-гомеостаза в целом и активности антиоксидантных ферментов. Роль сигнальных посредников, в том числе сероводорода, в реализации физиологических эффектов полиаминов остается малоизученной. Исследовали возможное участие эндогенного сероводорода в проявлении протекторного действия диамина путресцина на проростки пшеницы (Triticum aestivum L.) при тепловом стрессе и активность антиоксидантных ферментов в их корнях. Инкубация корней интактных проростков в среде, содержащей 1 мМ путресцин, вызывала транзиторное усиление генерации сероводорода. Наиболее заметный эффект наблюдался через 2 ч после начала обработки, к 24 ч инкубации содержание сероводорода в корнях снижалось почти до уровня контроля. Обработка корней проростков ингибитором основного фермента синтеза H2S L-цистеиндесульфгидразы 0,3 мМ пируватом калия частично нивелировала вызываемое путресцином повышение устойчивости проростков к повреждающему прогреву (10 мин при 45°C). Через сутки после теплового стресса в корнях повышалось содержание продукта пероксидного окисления липидов. Такой эффект стресса ослаблялся обработкой проростков путресцином и донором сероводорода и усиливался ингибитором синтеза H2S. Под влиянием путресцина происходило повышение активности супероксиддисмутазы и каталазы в корнях. Этот эффект полиамина устранялся обработкой проростков пируватом калия. При комбинированной обработке проростков 1 мМ путресцином и 0,1 мМ донором сероводорода NaHS отмечалось дополнительное повышение теплоустойчивости проростков и увеличение активности антиоксидантных ферментов. Сделано заключение о возможном участии сероводорода как посредника при индуцировании путресцином теплоустойчивости проростков пшеницы и их антиоксидантной системы.

О.І. Кокорєв, М.А. Шкляревський, М.В. Швиденко, Ю.Є. Колупаєв. Можлива роль сірководню в індукуванні путресцином активності антиоксидантних ферментів і теплостійкості проростків пшениці. Поліаміни в рослинних клітинах розглядаються як стресові метаболіти, що виконують не тільки протекторні, а й регуляторні функції. Зокрема, вони задіяні в регуляції редоксгомеостазу в цілому і активності антиоксидантних ферментів. Роль сигнальних посередників, в тому числі сірководню, в реалізації фізіологічних ефектів поліамінів залишається маловивченою. Досліджували можливу участь ендогенного сірководню в прояві протекторної дії діамину путресцину на проростки пшениці (Triticum aestivum L.) при тепловому стресі і активність антиоксидантних ферментів в їх коренях. Інкубація коренів інтактних проростків в се- редовищі з додаванням 1 мМ путресцину, спричиняла транзиторне посилення генерації сірководню. Найбільш помітний ефект спостерігався через 2 год після початку обробки, до 24 год інкубації вміст сірководню в коренях знижувався майже до рівня контролю. Обробка коренів проростків інгібітором основного ферменту синтезу H2S L-цістеїндесульфгідрази 0,3 мМ пируватом калію частково нівелювала спричинюване путресцином підвищення стійкості проростків до ушкоджувального прогріву (10 хв при 45°C). Через добу після теплового стресу в коренях підвищувався вміст продуктів пероксидного окиснення ліпідів. Такий ефект стресу пом’якшувався обробкою проростків путресцином і донором сірководню і посилювався інгібітором синтезу H2S. Під впливом путресцину відбувалося підвищення активності супероксиддисмутази і каталази в коренях. Цей ефект поліаміну усувався обробкою проростків пируватом калію. При комбінованій обробці проростків 1мМ путресцином і 0,1 мМ донором сірководню NaHS відзначалося додаткове підвищення теплостійкості проростків і збільшення активності антиоксидантних ферментів. Зроблено висновок про можливу участь сірководню як посередника при індукуванні путресцином теплостійкості проростків пшениці та їх антиоксидантної системи.

А.I. Kokorev, M.A. Shkliarevskyi, N.V. Shvydenko, Yu.E. Kolupaev. Possible role of hydrogen sulfide in induction of activity of antioxidative enzymes and heat resistance of wheat seedlings by putrescine. Polyamines in plant cells are considered as stress metabolites that perform not only protective, but also regulatory functions. In particular, they are involved in general regulation of redox homeostasis and activity of antioxidant enzymes. The role of signaling mediators, including hydrogen sulfide, in the implementation of polyamines’ physiological effects remains insufficiently explored. The possible participation of endogenous hydrogen sulfide in the protective effect of diamine putrescine on wheat seedlings (Triticum aestivum L.) under heat stress and activity of antioxidant enzymes in their roots were investigated. Incubation of the roots of intact seedlings in a medium containing 1 mM putrescine caused a transient increase in the hydrogen sulfide generation. The most noticeable effect was observed 2 hours after start of treatment; by 24 hours of incubation, the content of hydrogen sulfide in the roots decreased almost to the control level. Treatment of the roots of seedlings with an inhibitor of the main enzyme for H2S synthesis L-cysteinedesulfhydrase, 0,3 mM potassium pyruvate, partially neutralized the putrescine-induced increase in resistance of the seedlings to damaging heating (10 min at 45°C). A day after heat stress, the content of lipid peroxidation product in the roots increased. This stress effect was attenuated by treatment of the seedlings with putrescine and hydrogen sulfide donor and was enhanced by the inhibitor of H2S synthesis. Under the influence of putrescine, an increase in the activity of superoxide dismutase and catalase in the roots occurred. This effect of polyamine was eliminated by treating seedlings with potassium pyruvate. At the treatment of seedlings with combination of 1 mM putrescine and 0,1 mM hydrogen sulfide donor NaHS an additional increase in the heat resistance of seedlings was noted and also increase in antioxidant enzyme activities. The conclusion is made about the possible participation of hydrogen sulfide as a mediator in the induction by putrescine of the heat resistance of wheat seedlings and their antioxidant system.