Влияние ультразвука разной интенсивности на антиоксидантный статус проростков чечевицы в условиях гипотермии 

Инна Юрьевна Макеева, кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники, физиологии и биохимии растений, Орловский государственный университет имени И. С. Тургенева (Россия, г. Орел, ул. Комсомольская, 95), E-mail: makeevainna@inbox.ru
Тамара Ивановна Пузина, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой ботаники, физиологии и биохимии растений, Орловский государственный университет имени И. С. Тургенева (Россия, г. Орел, ул. Комсомольская, 95), E-mail: tipuzina@gmail.com
Анжелика Олеговна Болгова, магистрант, Орловский государственный университет имени И. С. Тургенева (Россия, г. Орел, ул. Комсомольская, 95), E-mail: Anjelika.bolgova@yandex.ru 

581.1:534-8:577.15:577.175.1 

DOI

10.21685/2307-9150-2021-4-2 

Актуальность и цели. Изучение влияния ультразвука на растительные организмы является перспективным направлением в биофизических и физиологобиохимических исследованиях. В основном исследования касаются предпосевной обработки семян для улучшения их прорастания. Лишь в некоторых работах рассматривается влияние ультразвука на активность антиоксидантных ферментов. Не найдены сведения о влиянии ультразвука на растительный организм в стрессовых условиях. Целью работы было изучение влияния ультразвука разной интенсивности на работу ферментов антиоксидантной системы, активность реакций перекисного окисления липидов в оптимальных температурных условиях и при действии гипотермии (+3 °С). Материалы и методы. Объектом исследования были 14-дневные проростки чечевицы сорта Рауза. Варианты опыта включали воздействие ультразвуком разной интенсивности, 0,4 и 1 Вт/см2, с помощью ультразвукового излучателя УЗТ-10.1Ф. Гипотермию создавали, помещая проростки в низкотемпературный шкаф на 1 ч при температуре +3 °С. Активность супероксиддисмутазы определяли по реакции восстановления нитросинего тетразолия, запускаемой рибофлавином; активность пероксидазы – по времени образования синей окраски в результате окисления бензидина; активность каталазы – спектрофотометрическим методом; содержание малонового диальдегида – по цветной реакции с тиобарбитуровой кислотой при нагревании. Определение содержания ауксинов проводили методом биологической пробы и выражали в мкг-экв ИУК/г сухой массы. Результаты. В оптимальных температурных условиях отмечено существенное повышение активности супероксиддисмутазы вне зависимости от интенсивности ультразвука. В условиях действия стрессора бóльшая активность фермента выявлена при действии ультразвука малой интенсивности. Данная интенсивность в оптимальных условиях в большей степени повысила активность каталазы и пероксидазы по сравнению с высокой. В условиях гипотермии ультразвук интенсивностью 0,4 Вт/см2 стимулировал работу каталазы и пероксидазы, но в меньшей степени, чем в оптимальных условиях. Активизация работы изученных ферментов под действием ультразвука наблюдалась на фоне увеличения содержания эндогенных ауксинов. В условиях действия стрессора выявлено значительное торможение реакций перекисного окисления липидов под влиянием ультразвука. Изученные уровни интенсивности ультразвука не оказали воздействия на массу надземных органов проростков чечевицы, но способствовали росту корневой системы. Выводы. Выявлена активизация антиоксидантных ферментов супероксиддисмутазы, каталазы и пероксидазы в оптимальных условиях под влиянием ультразвука малой и высокой интенсивности на фоне возрастания содержания фитогормонов ауксинов. В условиях гипотермии отмечено существенное увеличение активности супероксиддисмутазы и каталазы под действием ультразвука. Обработка ультразвуком сдерживала реакции перекисного окисления липидов. Снижение накопления малонового диальдегида в большей степени проявилось в стрессовых условиях. Показана положительная роль ультразвука на рост корневой системы и отсутствие эффекта на массу надземных органов. 

Ключевые слова

ультразвук, гипотермия, супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза, малоновый диальдегид, ауксины, проростки чечевицы 

 Скачать статью в формате PDF

1. Брагинская Ф. И. Действие ультразвуковых волн на полифосфаты и нуклеиновые кислоты и их комплексы : автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 1965. 15 с.
2. Лаврский А. Ю., Лебединский И. А., Четанов Н. А. [и др.]. Влияние некоторых физических факторов на процессы митоза // Вестник Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. Сер. 2, Физико-математические и естественные науки. 2013. № 2. С. 38–44.
3. Новиков А. А., Глазкова В. В. Влияние ультразвукового излучения на скорость прорастания семян томатов // Биомедицинская инженерия и электроника. 2015. № 3. С. 72–76.
4. Тарасов С. С., Веселов А. П. Влияние ультразвука на морфофизиологические показатели прорастания семян гороха (Pisum sativum L.) // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. 2018. № 3. С. 3–11.
5. Тарасов C. C., Веселов А. П., Крутова Е. К. Изменения морфофизиологических показателей прорастающих семян пшеницы под влиянием ультразвукового воздействия // Аграрный научный журнал. 2019. № 6. С. 38–42.
6. Верещагин А. Л., Хмелева А. Н. Влияние ультразвукового облучения и регуляторов роста на ризогенную активность растительных объектов. Бийск : Бийский технологический ин-т (филиал) Алтайского государственного технического ун-та им. И. И. Ползунова, 2010. 73 с.
7. Кононенко С. И., Ханиева И. М., Чапаев Т. М., Канукова К. Р. Особенности технологии возделывания чечевицы в условиях предгорной зоны КБР // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2013. № 94. С. 622–631.
8. Beauchamp Ch., Fridovich I. Superoxide Dismutase improvide Assays and Assay Applicable to Acryl amide Gels // Anal. Biochem. 1971. Vol. 44. P. 276–287.
9. Ермаков А. И. Методы биохимического исследования растений. Л. : Агропром-издат, 1987. 430 с.
10. Патент 2027171 C1 Российская Федерация, МПК G01N 21/78. Способ определения активности каталазы в биологических объектах / Шиманов В. Г., Мукимов Т. Х., Кучинский С. Ю. [и др.] ; заявитель и патентообладатель Узбекский науч.-исслед. ин-т каракулеводства. № 5000829/25 ; заявл. 05.07.1991 ; опубл. 20.01.1995.
11. Лукаткин А. С., Голованова В. С. Интенсивность перекисного окисления липидов в охлажденных листьях теплолюбивых растений // Физиология растений. 1988. Т. 35, вып. 4. С. 773–780.
12. Лакин Г. Ф. Биометрия. М. : Высш. шк., 1990. 113 c.
13. Лукаткин А. С. Холодовое повреждение теплолюбивых растений и окислительный стресс. Саранск : Изд-во Мордовского ун-та, 2002. 208 с.
14. Guan L. M., Scandalios J. G. Catalase gene expression in response to auxin-mediated developmental signals // Physiologia Plantarum. 2002. № 114. Р. 288–295.
15. Feldwisch J., Lammerty M., Yfrtmann E. [et al]. Purification and characterization of cAMP-binding protein of Volvox carteri f. nagariensis // Eer. J. Biochem. 1994. Vol. 228. P. 480–489.
16. Якушкина Н. И., Бахтенко Е. Ю. Физиология растений : учеб. для студ., обуч. по спец. 032400 «Биология». М. : Владос, 2005. 463 с.