Динамика активности антиоксидантных ферментов при кросс-адаптации проростков пшеницы к гипертермии и осмотическому шоку

Abstract

Исследовали влияние кратковременных теплового (одноминутный прогрев при 42 ºС) и осмотического (погружение в 1 М раствор сахарозы на 10 мин с последующим переносом в дистиллированную воду на 20 мин) воздействий на активность антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы – СОД, каталазы и пероксидазы) в корнях и побегах этиолированных проростков пшеницы (Triticum aestivum L.). Уже через 10 мин после обоих закаливающих воздействий в корнях происходило повышение активности СОД. Ее активность возрастала в течение 6 ч после обоих закаливающих воздействий и затем стабилизировалась на повышенном уровне. В побегах также отмечалось быстрое повышение активности СОД и стабилизация повышенной активности фермента через 6 ч после теплового и осмотического закаливания. Активность каталазы в корнях и побегах повышалась лишь через 6 ч после теплового и через 9 ч после осмотического закаливания. Повышение активности растворимой пероксидазы в корнях и побегах отмечалось через 1 ч после обоих закаливающих воздействий и продолжалось в течение 24 ч. В условиях стрессовых воздействий (повреждающий прогрев или осмотический шок) активность всех трех антиоксидантных ферментов в органах закаленных проростков сохранялась на более высоком уровне. На отдельных стадиях наблюдений проявлялась своеобразная «взаимозаменяемость» каталазы и пероксидазы: при пониженных значениях активности каталазы отмечалась повышенная активность пероксидазы и наоборот. Предполагается, что эффект кросс-адаптации антиоксидантной системы обусловлен повышением содержания в клетках проростков пшеницы под действием разных типов закаливания одинаковых сигнальных посредников – прежде всего активных форм кислорода.

The effects of short-time heat (1 min heating at 42°C) and osmotic (10 min immersion into 1 M sucrose solution with the further transfer to the distilled water for 20 min) influences on the activity of the antioxidative enzymes (superoxide dismutase (SOD), catalase, peroxidase) in the shoots and roots of the etiolated wheat (Triticum aestivum L.) seedlings have been investigated. The activity of SOD increased in roots no longer than in 10 min after the both types of hardening. Its activity enhanced during the next 6 h after the both types of hardening and then stabilized on the heightened level. A rapid increase of SOD activity and its stabilization on the enhanced level after 6h after heat and osmotic hardening were also fixed in shoots. The activity of catalase both in roots and sprouts increased only in 6 h after heat and in 9 h after osmotic hardening. The enhancing of the soluble pe roxidase activity was fixed in an hour after the both types of hardening and lasted during the next 24 h. Under the effect of stress (damaging heating or osmotic shock) the activity of all antioxidative enzymes remained on the higher level. On the separate stages of the observations the distinctive catalase/peroxidase interchangeability was fixed. There was the increase of the activity of peroxidase when the hypoactivity of catalase took place and vice versa. It is supposed that the effect of the cross-reactive adaptation of the antioxidative system is caused by the increase of the amount of the similar signal intermediators (first of all the reactive oxygen species) in the wheat seedlings cells under the influence of different types of hardening.

Досліджували вплив короткочасних загартовуючих теплової (однохвилинний прогрів за температури 42°С) і осмотичної (занурення в 1 М розчин сахарози на 10 хв з подальшим перенесенням у дистильовану воду на 20 хв) обробок на активність антиоксидантних ферментів (супероксиддисмутази – СОД, каталази і пероксидази) в коренях і пагонах етіольованих проростків пшениці (Triticum aestivum L.). Уже через 10 хв після обох загартовуючих впливів в коренях відбувалося підвищення активності СОД. Її активність зростала протягом 6 год після загартовуючих обробок і потім стабілізувалася на підвищеному рівні. У пагонах також відзначалося швидке підвищення активності СОД і стабілізація підвищеної активності ферменту через 6 год після теплового і осмотичного загартування. Активність каталази в коренях і пагонах підвищувалася лише через 6 год після теплового і через 9 год після осмотичного загартування. Підвищення активності розчинної пероксидази в коренях і пагонах спостерігалося через 1 год після обох загартовуючих впливів і тривало протягом 24 год. В умовах стресових впливів (ушкоджючий прогрів або осмотичний шок) активність всіх трьох антиоксидантних ферментів в органах загартованих проростків зберігалася на вищому рівні. На окремих стадіях спостережень виявлялася своєрідна «взаємозамінність» каталази і пероксидази: при знижених значеннях активності каталази відзначалася підвищена активність пероксидази і навпаки. Висловлено припущення, що ефект крос-адаптації антиоксидантної системи зумовлений підвищенням вмісту в клітинах проростків пшениці під дією різних типів загартування однакових сигнальних посередників – перш за все активних форм кисню.