Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ГЕНЕТИКО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИИ ALLIUM FISTULOSUM НА ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС

Пьянзина Т. А., Трофимов В. А.
Одной из важнейших неспецифических реакций растительных организмов на неблагоприятные фак­торы среды является генерация активных форм ки­слорода (АФК) и индуцируемое ими изменение уровня перекисного окисления липидов (ПОЛ) и ак­тивности защитных антиоксидантных систем. Сме­щение прооксидантно-антиоксидантного равновесия в сторону прооксидантов и активация ПОЛ приводят к развитию окислительного стресса. В результате окис­лительного стресса происходит повышение интенсив­ности образования продуктов свободнорадикальной модификации всех клеточных компонентов [1, 2, 3]. Высокой прооксидантной активностью обладают ионы железа (II), которые играют решающую роль в регуляции ПОЛ в мембранных структурах, вступая в реакции инициирования, разветвления и обрыва це­пей. В наших экспериментах с помощью цитогенети­ческих и биохимических методов были обнаружены проявления окислительного стресса в клетках мери­стемы Allium fistulosum при действии отрицательно заряженных ионов (ОАИ) и ионов железа (II) (5 ммоль), (50 мкмоль). В качестве источника ОАИ, среди которых основная доля приходится на суперок­сид-радикал О2*, нами использован электроэффлюви­альный ионизатор воздуха (аэроионизатор "Сетеон", произведенный НПЦ "Альфа-Ритм"), образующий отрицательно заряженный кислород в процессе ти­хого разряда без примесей озона и положительных аэроионов.

Для проведения цитогенетического анализа кор­невой меристемы лука воздушно-сухие семена зама­чивали в растворе сульфата железа (II), концентра­цией 5 ммоль и 50 мкмоль с последующими промыв­кой в проточной воде. Затем на семена воздейство­вали потоком ОАИ, для этого их помещали под элек­троэффлювиальный ионизатор воздуха. Семена облу­чали в течение 40, 60, 80 минут. Содержание аэроио­нов, определенное в месте обработки составляло при 40 мин 1,3 млн., при 60 мин - 2 млн., при 80 мин - 2,7 млн. в 1см3. Контролем служили необлученные се­мена. Контрольные и аэроионизированные семена проращивали на фильтровальной бумаге, смоченной дистиллированной водой, в чашках Петри в термо­стате при 250С в течение 48 ч. Содержание малоно­вого диальдегида (МДА) определяли спектрофото­метрическим методом с помощью реакции с тиобар­битуровой кислотой (Егоров Д.Ю., Козлов А.В, 1988). Активность супероксиддисмутазы (СОД) определяли методом, основанном на способности фермента тор­мозить аэробное восстановление нитросинего тетра­золия (Гуревич В.С. и др., 1990). Активность каталазы определяли по методу, основанном на способности перекисей образовывать комплекс с солями молиб­дена (Королюк М.А., 1988).

Как следует из данных рис. 1, выход аберрант­ных клеток в зависимости от времени облучения ОАИ имеет нелинейный характер и для двух соединений эта зависимость представлена кривыми с максиму­мами в контроле (без облучения). При воздействии ОАИ выход структурных аберраций хромосом уменьшался. Наименьший эффект по тесту хромо­сомных аберраций наблюдался при облучении ОАИ в течение 40 мин. С увеличением концентрации суль­фата железа повышался его мутагенный эффект. При воздействии ОАИ в течение 40 мин в присутствии сульфата железа (II) 5 ммоль выход аберрантных кле­ток понижался незначительно, в присутствии суль­фата железа (II) 50 мкмоль - на 43 % по сравнению с контролем.

Как следует из данных, представленных на рис. 2 наиболее существенный прирост содержания МДА в проростках лука по сравнению с контролем наблю­дался при действии сульфата железа (II) 5 ммоль; оно увеличивалось на 344 % по сравнению с контролем. А при действии сульфата железа (II) 50 мкмоль уровень МДА в проростках лука увеличивался лишь на 29 % по сравнению с контролем. При совместном воздей­ствии сульфата железа (II) и ОАИ количество МДА в проростках лука понижалось. Максимальное пониже­ние уровня МДА в проростках лука наблюдалось при облучении ОАИ в течение 40 мин на фоне действия сульфата железа (II): в присутствии FeSO4 5 ммоль - на 68 %, в присутствии FeSO4 50 мкмоль - на 60 % по сравнению с контролем.

Рисунок 1. Цитогенетическое действие сульфата же­леза и ОАИ на проростки лука  
 
Рисунок 2. Содержание МДА в проростках лука

Как видно из полученных данных, представлен­ных на рис. 3, 4 активность антиоксидантных фермен­тов в проростках лука в зависимости от времени об­лучения ОАИ имеет нелинейный характер и для двух соединений эта зависимость представлена кривыми с максимумами при стимуляции ОАИ в течение 40 мин. Активность СОД в проростках лука при воздействии ОАИ в течение 40 мин в присутствии FeSO4 (5 ммоль) увеличивалась в 7 раз, активность каталазы повыша­лась на 193 %, активность СОД в присутствии FeSO4 (50 мкмоль) увеличивалась в 12 раз, активность ката­лазы повышалась - на 253 % по сравнению с контро­лем. С увеличением времени аэроионизации актив­ность СОД и каталазы в проростках лука понижалась незначительно.

 
Рисунок 3. Активность СОД в проростках лука  


Рисунок 4. Активность каталазы в проростках лука

Таким образом, двумя независимыми методами - цитогенетическим и биохимическим - показана большая чувствительность к действию ОАИ и ионов железа Allium fistulosum. Об этом можно судить по индукции процессов ПОЛ, увеличению числа мутант­ных клеток, а также по изменению активности анти­оксидантных ферментов. Описанные результаты сви­детельствуют об усилении физиологических процес­сов ПОЛ в проростках лука под действием ОАИ в присутствии сульфата железа. Нами также показана активация супероксиддисмутазы и каталазы под дей­ствием ионизированного воздуха и сульфата железа. Установлена четкая взаимозависимость между накоп­лением МДА, понижением активности антиоксидант­ных ферментов и увеличением выхода хромосомных аберраций.

Библиографический список:

  1. Арчаков А.И., Мохосоев И.М. Модификация белков активным кислородом и их распад // Биохи­мия. - 1989. - т. 54.- вып. 2. - с. 179-185.
  2. Владимиров Ю.А., Азизова О.А., Деев А.И. и др. Свободные радикалы в живых системах // Итоги науки и техники. Сер. Биофизика. - 1991. - т. 29. - с. 1-249.
  3. Пескин А.В. Взаимодействие активного кисло­рода с ДНК // Биохимия. - 1997. - т. 62. - вып. 12. - с. 1571-1577.

Библиографическая ссылка

Пьянзина Т. А., Трофимов В. А. ГЕНЕТИКО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИИ ALLIUM FISTULOSUM НА ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС // Фундаментальные исследования. – 2004. – № 4. – С. 97-99;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=5484 (дата обращения: 26.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074