АГРОХИМИЯ, 2013, № 2, с. 42-48
Регуляторы роста растений
УДК 633.15: 581.143 : 632.111.6
ВЛИЯНИЕ 6-БЕНЗИЛАМИНОПУРИНА НА ПРОРОСТКИ КУКУРУЗЫ ПРИ ДЕЙСТВИИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ТЕМПЕРАТУР
© 2013 г. А.С. Лукаткин1, Д.Н. Погодина1, Н.Н. Каштанова1, А.А. Лукаткин1,
Ю. Сакалаускайте2, П. Духовскис2
Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева 430005 Саранск, ул. Большевистская, 68, Россия 2Институт садоводства и овощеводства, Литовский научный центр сельского и лесного хозяйства
Каунасский район, п. Бабтай, ул. Кауно, 30, Литва E-mail: aslukatkin@yandex.ru
Поступила в редакцию 25.06.2012 г.
Исследовали влияние 12-часового предпосевного замачивания семян кукурузы в синтетическом регуляторе роста 6-бензиламинопурине (6-БАП) в диапазоне концентраций от 1 нМ до 5мкМ и последующего 24-часового выдерживания на воде при нормальной (25°С), пониженной (3°С) или повышенной (45°С) температурах на рост осевых органов, а также про- и антиоксидантную активность 10-суточных проростков. Отмечено увеличение антиоксидантной активности (АО А) и снижение параметров окислительного стресса (генерации супероксидного анион-радикала О2 , интенсивности перекисного окисления липидов, ПОЛ) в растениях, выращенных из обработанных БАП семян, как при нормальной (25°С), так и при неблагоприятных температурах. Ключевые слова: проростки кукурузы, 6-бензиламинопурин, неблагоприятные температуры.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время растения подвергаются нарастающему воздействию неблагоприятных факторов среды, таких как засуха, низкая и высокая температура, высокие концентрации тяжелых металлов и других ксенобиотиков, атака патогенов. Ответом на такие воздействия являются сверхпродукция активных форм кислорода (АФК) и активация процессов окислительного стресса [1-5]. Задача растений состоит в том, чтобы управлять реакциями, индуцированными АФК [3, 4]. Термин "окислительный стресс" предложен для описания клеточной ситуации, характеризующейся повышением устойчивой концентрации АФК [4]. Ок-сидативным (окислительным) стрессом принято называть изменение в организме баланса между образованием АФК и активностью антиоксидантной защиты в пользу первого [2]. Растительные клетки для защиты от окислительного стресса содержат сопряженную систему ферментов, обезвреживающих кислородные радикалы, и антиок-сиданты неферментативной природы, такие как глутатион, каротиноиды, аскорбиновую кислоту и а-токоферол [4]. Действие компонентов системы антиоксидантной защиты в основном сводится к подавлению образования свободных радикалов,
поддержанию нормального уровня свободнора-дикальных процессов и перекисного окисления липидов в тканях. Активность антиоксидантной системы, таким образом, определяет реакцию растений при стрессовых воздействиях [4].
Неблагоприятные температуры - основной стрессор, сдерживающий потенциальную продуктивность культурных растений [6]. Одной из наиболее ранних реакций клетки на охлаждение является усиление перекисного окисления ли-пидов (ПОЛ) [7], отражающее развитие окислительного стресса у теплолюбивых растений; он инициируется активированными формами кислорода (АФК) и приводит к различным проявлениям холодового повреждения [8-9]. Показано, что тепловой шок вызывал смещение проокси-дантно-антиоксидантного равновесия в клетках листьев гороха в сторону активации процессов липопероксидации, о чем свидетельствовало повышение уровня промежуточных продуктов ПОЛ - диеновых коньюгатов. В ответ на усиление пероксидации липидов в растениях активировалась ферментативная антиоксидантная защита: увеличивалась активность общеклеточных пулов глутатион-редуктазы и глутатион-трансферазы, а затем и супероксиддисмутазы [10].
Ранее была показана возможность снижения неблагоприятного действия пониженных температур синтетическими регуляторами роста, в частности цитокининовой природы [11-14]. Высказано предположение об антиоксидантном действии синтетических цитокинин-подобных препаратов, особенно ярко проявляющемся при стрессовых воздействиях [15]. Для выяснения механизмов стресс-протекторного действия необходимо знать их антиоксидантную активность, для практического применения - способность повышать устойчивость к стрессам (в том числе температурным). Такой стресс-протекторный эффект показан для ряда синтетических препаратов с цитокининовой активностью: 6-БАП, кинетина, полистимулина К, цитодефа, тидиазурона и других [12-14]. Особый интерес в этой связи вызывает 6-БАП. Известно проявление его антистрессового действия на разные культуры при воздействии неблагоприятных температур [13, 16], засоления [17,18], засухи [19], затопления [20], гербицидов [21], однако сведений о влиянии этого препарата на состояние про- и антиоксидантной систем растений в зависимости от использованной концентрации довольно мало.
Цель работы - изучение эффектов предпосевной обработки семян синтетическим цитокини-новым препаратом 6-БАП на рост, про- и антиоксидантную активность проростков кукурузы в последействии неблагоприятных температурных условий.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
1. Анализ эффектов последействия предпосевной 12-часовой обработки семян 6-БАП и 24-часового выдерживания прорастающих семян при неблагоприятных режимах температуры на параметры роста проростков кукурузы;
2. Определение антиоксидантной активности в проростках кукурузы после воздействия на прорастающие семена нормальной (25°С), пониженной (3°С) и повышенной (45°С) температур и при обработке 6-бензиламинопурином;
3. Изучение последействия 6-БАП и неблагоприятных температур на параметры окислительного стресса (генерацию супероксидного анион-радикала, интенсивность ПОЛ).
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования являлись проростки кукурузы (Zea mays L.) гибрида Краснодарский 194МВ. Семена, обеззараженные раствором пер-
манганата калия, замачивали 12 ч в растворах регулятора роста 6-БАП различных концентраций: варианты 1.0 нМ, 10 нМ, 0.1 мкМ, 1.0 мкМ и 5.0 мкМ. Семена в варианте без обработки регулятором замачивали на то же время в воде (водный контроль). Затем семена всех вариантов обработки промывали водой и помещали на 24 часа в условия температур 25°С (контроль), 3°С (пониженная) и 45°С (повышенная). Далее растения выращивали в водной культуре при комнатной температуре (22-24°С). Добавление воды производили через 1 сут, влажность воздуха--80%,
продолжительность светового дня - 12 ч, плотность потока фотонов: ~200 мкМ/м2 • с. По достижении растениями возраста 10 сут измеряли длину корней и побегов, определяли общую АОА, генерацию супероксидного анион-радикала, интенсивность ПОЛ.
Определение генерации супероксидного анион-радикала. Генерацию О^ (довольно стабильной АФК) оценивали по его реакции с адреналином, приводящей к образованию адренохрома [9]. 300 мг растительной ткани гомогенизировали в 10 мл дистиллированной воды. К 3 мл отфильтрованного через бумажный фильтр гомогената добавляли 100 мкл раствора адреналина рН 7.2-7.8 (конечная концентрация 0.18 мМ) и инкубировали 45 мин при комнатной температуре и освещенности 2000 Лк. По истечении времени измеряли оптическую плотность образовавшегося адренохрома против гомогената с водой на спектрофотометрах СФ-46 (ЛОМО, Россия) и UVmini-1240 (Shimadzu, Japan) при длине волны 480 нм. Расчет скорости генерации супероксидного анион-радикала проводили с использованием коэффициент молярной экстинкции (s = 4020 М-1 см-1).
Определение общей антиоксидантной активности. Навеску ткани листьев (1 г) измельчали, делали этанольную вытяжку объемом 10 мл, центрифугировали 15 мин при 1500 g. К 2 мл надосадочной жидкости добавляли 1 мл 2,2-ди-фенил-1-пикрилгидразила (DPPH, 200 мкМ в 50%-ном этаноле) и сразу измеряли оптическую плотность на спектрофотометре при длине волны 517 нм против 50%-ного этилового спирта. Далее инкубировали в течение 30 мин на свету и повторно измеряли оптическую плотность. Долю ингиби-рования радикалов DPPH образцами рассчитывали по формуле:
Ингибирование DPPH (%) = [(Ас(0) - AA(t)) / Ас(0)] ■ 100%,
где Ас(0) - оптическая плотность контроля, при t = 0; AA(t) - оптическая плотность варианта опы-
та за время светового инкубирования реакционной смеси (30 мин) [22].
Определение интенсивности ПОЛ. Навеску ткани листьев (1 г) гомогенизировали в 10 мл среды выделения (0.1 М трис-HCl буфер рН 7.6, содержащий 0.35 М NaCl). КЗ мл гомогената добавляли 2 мл тиобарбитуровой кислоты в 20%-ной трихлоруксусной кислоте, нагревали на кипящей водяной бане в течение 30 мин и фильтровали. Оптическую плотность регистрировали на спектрофотометре при длине волны 532 нм против среды выделения с реагентом. Концентрацию малонового диальдегида (МДА) рассчитывали по молярной экстинкции (s = 1.56 • 105 М-1см-1). Количество МДА в листьях рассчитывали в микромолях/г сырой массы листьев [7].
В работе использовали реактивы: 6-БАП (ISN, USA); тиобарбитуровую кислоту и Трис (Merck KGaA, Germany); DPPH (Sigma, USA); раствор адреналина гидрохлорида (OAO Алвис, Москва, Россия); остальные реактивы - производства НПО "Экрос" (С.-Петербург, Россия).
Все определения проводили в 3-х независимых опытах. Величины в таблицах и на графиках представляют средние арифметические из всех опытов и их стандартные ошибки. Статистическую обработку данных проводили в программе "Microsoft Excel".
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Влияние 6-БАП на параметры роста проростков кукурузы. Рост - интегральный показатель состояния растения, который показывает нарушение физиологического процесса на уровне целостного организма. В основе его изменений могут
лежать различные процессы (нарушения фотосинтеза, поглощения воды и элементов минерального питания и др.) [23].
На первом этапе работы изучали эффекты обработки семян препаратом 6-БАП в различных концентрациях на рост корней и стеблей проростков кукурузы при разных режимах температуры (таблица). Обнаружено, что в последействии близкой к оптимальной температуры (25°С) увеличение длины осевых органов было наибольшим. 24-часовое инкубирование прорастающих семян при пониженной и повышенной температурах существенно тормозило их последующи
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.