Динаміка активності окисно-відновних ферментів у стиглому зерні кукурудзи під впливом температур та регуляторів росту Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 574.24:633.15+631.11

A. I. Крючкова, Т. P. Левенець, В. JI. Матюха* Днтропетровський нацюнальний утверситет 1нститут зернового господарства УААН*

ДИНАМ1КА АКТИВНОСТ1ОКИСНО-В1ДНОВНИХ ФЕРМЕНТ1В У СТИГЛОМУ ЗЕРШ КУКУРУДЗИ П1Д ВПЛИВОМ ТЕМПЕРАТУР ТА РЕГУЛЯТОР1В РОСТУ

Вивчено динам1ку пигомоУ активное™ каталази i пероксидази в стиглому зерш кукурудзи ряду райомованих пбрадив рпних строкт стиглосп пщ впливом строюв авби та регулятор1в росту. Виявлено залежшсть активносп даних ферментов виз строюв Ывби i впливу ¡нкрустацп насшня. Обговорюсться можлив1Сть подбору оптимальных строюв Ывби i внкористання регуляторов росту для зняття стресового впливу погодних умов на адаптивш системи рослин.

Catalase and peroxidase activity dynamic in ripe corn of different ripeness term maise hybrides on sowing term and grow regulator influence was studied. Term sowing and seeds incrustation influence on these ensymes activity depedence was discovered. The possibility of optimum sowing term selection and grow regulators using for adaptive plant systems condition influences were discussed.

Останшм часом e актуальним пщб^р найбтьш оптимальних строкхв С1вби съльськогосподарських рослин у зв'язку з глобальними змшами юпматичних умов на 3eMJii. Актуальним також е внкористання нових препарат1в-адаптогешв з метою шдвищення адаптивних властивостей кулыурних рослин, полшшення якост1 та зростання врожаю, вирощеного ¡з застосуванням гербщщцв.

Доведено, що р1зномаштш екстремальш чинники викликають у рослинних тканинах змши, що проявляються в порушенш проникносп бюмембран, штенсивносп фотосинтезу i дихання, впливають на бшковий метабол1зм i структуру бшюв [3; 4].

Активация антиокисних ферменпв е характерною реакщею, яка мае свое проявления у р1зних об'ектах i р1зних типах екзогених файтор^в. Лщвшцення активное!! пероксидази е ушверсальним ¡ндикатором Д1Й негативних чинншив на асим!ляцшш органи рослин. Каталаза стоить серед ферментов на одному з перших мюць по катал ггичнш активносп [1]. М1ж каталазою i пероксидазою icHye удаваний антагошзм: пероксидаза активуе перекис водню, у той час як каталаза швидко i щлком розкладае його. Однак дшчи одночасно, обидва ферменти не порушують CBo'i специф1ЧН1 функцн, тому що каталаза руйнуе ту частину перекису, що не може бути використана пероксидазою для окисних процеав. Вщхилення в активное^ пероксидази i каталази можуть бути використаш не тшьки для характеристики метабол¡чного статуту рослин, але й для ощнки юпматичних вплив!в, дн регулятор1в росту [5; 6; 7].

У зв'язку з цим метою нашоТ робота було вивчення впливу р1зних строюв авби на ф1зюлого-бюх1м1чш параметри стиглого насшня рослин кукурудзи. 3 метою знешкодження негативно']' д!У останшх проведена апробация нового регулятора росту комплексоната Реаком-С з додаванням у комплекс! гаучо та вгаваксу 200 ФФ в умовах польового дослщу.

© Крючкова А. I., Левенець Т. Р., Матюха В. Л., 2005 128

Вюник Дтпропетровського утверситету. Бiологiя, екологiя. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2005. 13(1). ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua

Kryuchkova A. I., Levenetz T. R., Matyukha V. L.

Temperature and grow regulator influence on the oxid reduce enzymes dynamic activity in ripe maize corn

Матер1али та методи

Нами було вивчено динамжу питомсн активносп пероксидази i каталази в стиглому зерш районованих лбрид1в р1зних строив стиглосп, яю було пос1яно при р1зшй температур! грунту: 6-8 °С - ранш, 8-10 °С - середш, 10-12 °С - ni3Hi строки сивби. За десять дшв перед заЫванням частина насшня пбрщцв була оброблена препаратом комплексоната Реаком-С з додаванням у комплекс! гаучо та вггаваксу 200 ФФ. Попередником кукурудзи була озима пшениця. Грунт було орано восени на глибину 30 см ¡з внесениям мшеральних добрив, весною було проведено передпосшний обробшж Грунту з внесениям гербщиду харнес (2,5-3 л/га). Поав, формування густота стояния, подальший догляд за пос1вами i м1жрядш обробки, збирання врожаю проводилися вручну. Експеримент проводився разом з 1нститутом зернового господарства УААН.

Реакщя пероксидази (ПО) i каталази, що мають загальний субстрат у живш клггиш, е неспегдафчними вщповщями оргашзм1в на дпо стрес-чинниюв pi3HOi природи, а направлешсть змш свщчить про стан адаптацп орган is му та piBem> npouecie вшьнорадикального окисления. У зв'язку з цим нами проведено вивчення впливу препарат)в-адаптогешв та р1зних строив nociey кукурудзи на питому активность (ПА) пероксидази й каталази в стиглому зерш нового врожаю.

Активнють ферменпв визначали в 6opouiHi стиглого зерна. Визначення активное« ферметчв проводили за загально прийнятими методами [2; 8]. Загальний бшок визначали за методом М. Bradford [9].

За умовний контроль були прийтот значения, що вщповщали середньому строку С1вби зерен кукурудзи при температур! грунту 8-10 °С, як для рослин вирощених ¡з нешкрустованого (колонка Ci), так i з ¡нкрустованого насшня (колонка С), щоб проанагпзувати вплив передпоЫвно!' обробки насшня на обумовлеш параметри.

Результати та i'x обговорення

Р1вень ПА окисно-вщновних фермент1в у борошш стиглого зерна paHHix пбрщив мав наступиi значения: для ¿нкрустованого насшня пбрида Кремшь 200 СВ спостер1галося пщвищення р[вня питомо! активности ПО на 52% при paHHix строках i на 15% - при ni3Hix строках, що корелюе ¡з середньою масою зерна кукурудзи, ПА каталази незначно коливалась вщносно контрольного значения. Максимальна врожайшеть спостер1галась при середшх строках с1вби (табл. 1). Для пбрида Днтровський 196 СВ для ¡нкрустованого насшня спостер1галося незначне пщвищення р1вня ПА обох ферменгпв для раннього й шзнього строю в Ывби вщносно контролю для ¡нкрустованого насшня (колонка С). Для контролю, за який прийнято значения для середнього строку Ывби нешкрустованого насшня (колонка С]), спостер1галося пщвищення питомо1 активносп ПО для Bcix розглянутих випадюв. Спостер1гаеться прямопропорцшна залежшеть ¡з середньою масою та врожайшетю зерна. ПА каталази незначно зменшуеться тшьки для раншх строив с1вби не!нкрустованого насшня, в ¡нших випадках вона незначно перевищуе контроль (табл. 1). Для ранньосередшх пбрщцв динам)ка активности даних фермент1в мала такий вигляд. Для зерна рослин гибрида ДЧ 265 MB, вирощених з

BicHUK ^mnponeTpoBctKoro yHiBepcHTeiy. Eionom, eKonoria. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2005. 13(1). ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua

¡нкрустованого насшня, спостер1галося знание зниження питомо! активноеп ПО при п1зньому строку сгвби на 32%. Коливання ПА каталази вщносно контролю незначш. Для раннього й шзнього строив Ывби спостерщалося значне збшьшення як середньоУ маси зерна, так i середнього урожаю з качана (табл. 1). Динам¡ка питомо1 активное« ПО для пбрида Кадр 217 MB була годабна як для ¡нкрустованого, так i нешкрустованого насшня. Вона незначно знижувалася на 10% для зерна, вирощеного з нешкрустованого, i на 15% - з ¡нкрустованого насшня при раншх строках cíb6h i значно пщвищувалася в ni3Hi строки cíb6h: на 148% для зерна, одержаного з нешкрустованого, i на 48% - з ¡нкрустованого насшня. Значения ПА каталази для зерна, вирощеного з ¡нкрустованого насшня, незначно коливалось вщносно контролю (колонка С), i було пщвшценим вщносно контролю, вирощеного з нешкрустованого насшня для bcíx строив Ывби (колонка С,). ПА каталази для зерна, вирощеного з нешкрустованого насшня, на 9% Birne при раншх строках cíb6h i на 7% менше для n¡3HÍx строив cíb6h. Для даного пбрида не виявлено 4ítkoí' кореляцн активное« ферменпв з середньою масою зерна й вpoжaйнicтю кукурудзи (табл. 1).

Для зерна середньостиглого пбрида Дар 347 MB, вирощеного з ¡нкрустованого насшня, ПА пероксидази знижуеться до 62% при раншх строках i до 70% при ní3h¡x строках авби; ПА каталази, навпаки, пщвищуеться до 154% i до 111% вщповщно строкам стби. 1снуе кореляцк Г1А пероксидази з середньою масою й урожайнiстю зерна (табл. 2). ПА пероксидази зерна пбрида Дншровський 337 СВ, вирощеного з ¡нкрустованого насшня, була вища вщносно контролю на -30% для раннього й шзнього строив cíb6h (колонка С). Вщносно контролю, одержаного з нешкрустованого насшня, спостерЬаеться зниження ПА пероксидази на 41% при раншх строках поаву i незначне пщвищення на 9% при шзшх строках для нешкрустованих рослин, i пщвищення р1вкя ПА пероксидази при раншх i шзшх строках слвби на -10% i зниження на 17% при середшх ^троках для зерна, одержаного з ¡нкрустованого насшня (колонка C¡). Для каталази спостер1гаеться майже в ycix випадках пщвищення рзвня ПА. В ряду випадив мае мюце корелящя М1ж ПА пероксидази i врожайшетю Ka4aH¡B кукурудзи (табл. 2).

Дня дослщжених нами середньошзшх гiбpидiв питома активнють окисно-вщновних ферментов мала р-1зну динамжу. Для рослин пбрида Кодацький 442 СВ, вирощених з ¡нкрустованого насшня, спостер1галося значне пщвищення ПА пероксидази i зниження ПА каталази в ранш й шзш строки noeißy вщносно контролю. Максимальш значения урожайное« й маси зерна спостер^алися для середшх CTpoKÍB cíb6h. Для зерна, одержаного з ¡нкрустованого насшня пбрида Дншровський 453 MB, ПА пероксидази пщвищуеться вщносно контролю для ¡нкрустованих рослин при тзньому строку авби на 41 % i незначно знижуеться при ранньому noc¡bí. Значения ПА каталази вщносно даного контролю знижуються в обох випадках. Вщносно контролю, одержаного з нешкрустованого насшня, ПА обох окисно-вщновних фермештв знижуеться: значно - пероксидаза i на 4-8% -каталаза. Урожайшсть качашв пщвищуеться при шзшх строках c¡b6h, середня маса зерна, навпаки, зменшуеться. Певного зв'язку м1ж одержаними результатами в даному випадку не виявлено.

130

Вюник Дтпропетровського унiверситету. Бiологiя, еколопя.

Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seriä Biologiä, ekologiä Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology.

Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol.

2005. 13(1).

ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua

3

£

S

Q.

it

Î"

S "5 s a. «o

a o x o

>s «

a.

X

Q.

a u o

X X

X

• s

<=t

1 S

S c«

o t

O. es

X V.

IS o

o

o o tn

m g

s

o

u

o

u

o

u

U

«

O. r ,

II

S È.

* h

8.1 k.S

O u

s ^

f-1 S?

3 -3

«J

« S

03 ^

1 i f> ir> o o <n «n ON m Tf I 1 ■ 00 © © o m © m © CM ON

©

tN 00 o o i 1 t —. o o O m © O 00 © 1 t i © © © 00

O o ©

i 00 o o - o w-l <n o — i 1 m >n o © tN O oo On (N ON

© ©

oo r-) o o oo o 1 I 1 c> o o u-l © oo rt- © o On oo 1 00 OO © © OO

o © ©

1 ■ on o o Tf O — m © no © ■ 1 on © © © rON o m (N CS <N

o ©

on o o co o 00 o o o m © wS © o On on I no o © © C4 on

© s cu © o

"C

"B

1 r- o o 1,33 o N on 1,38 I & ■ ■ 1 0,90 © ©r 2,48 0,85 © © 1,48

o »0 X 3

cs W) o o i o o © no OH CO On o © 00 no 1 t vn 00 © © oo "3-

© © o

ffl U CD u 03 u * ffl U * » u * m o

KpeMeHt 200 CB * KpeMeHb 200 CB * KpeMeHb 200 CB * no o IS s o n o Q, E '2 Ci no ON >s s X JS o n o a. e X t=[ no ON >s § J o m o c. a '3 et no OS is s a o bq o Cu c it v£> on is s K J> o ca 0 1 E f=C no on IS J> O -co o a. B 's « m 265 MB* * v-i no tr et IflH 265 MB* Kazip217MB Kajip 217 MB Ka^p 217 MB iKaap 217 MB* Ka^p 217 MB* Kaflp 217 MB*

oo 8-10 10-12 oo vi 8-10 10-12 00 J> 01-8 10-12 00 8-10 10-12 00 ^ 8-10 10-12 oo J, 8-10 10-12

© ■«a-o o o o -ao t o © © © © tj-© © © © o ■t © n©

o o o o o o o © © © © t © © "a© Tt-© o © ©

On o 2 00 <n Os o Ov 00 r-4 ON o On 00 rs Os © o 00 cs on © On 00 fN on © on 00 fS

- <N m tt no r- oo on © - <n m n0 f- 00

s

u.

H

'S

s I

Cu 1

C u

BicHUK ^HinponeTpoBCfcKoro ymBepcrneTy. Eionoria, eKonoria. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2005. 13(1). ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua

IS ^ я S S S o ¡r о ■ 1 i 0,77 1,00 0,89 0,87 ; 1,20 ! 0,89 1,03 О о V"! 0,81 0,87 ■ч- 1 ■ 1

я о ñ Œ JJ ч о. о u w U « и 0,86 1,00 I 0,92 1 ( • i 0,73 ; i,oo 1 О'74 1 1 1 i 0,93 о 1,32 0,83 1,00 0,68 j

Maca 500 зерен и ■ ■ ON О 1,00 0,80 i 1,03 1,00 0,83 1,16 о 0,95 1,16 0,99 1 0,99 1 I

и Сереяньостипи пбриди 0,86 о 1 0,89 1 1 1 1,03 о CP 0,83 s о. ю 'С 'х M 'S о Л я g о. о О 1,16 1,00 Os Os 0,88 о 0,88

Питома актившсть каталази и • 1 1 1,08 j о 1,03 1,28 VO о ! 0,98 I о 0,97 Tíos 0,97 0,92 I 1 •

и 1,54 о С5 5 t i 1 ГМ1 О о 0,95 ■ ■ ■ 0,97 © ог 0,95 0,88 © 0,93

Питома активность пероксидази ó t i ■ о\ VO о" о ¡ 1,09 : 1,09 го 00 о - 0,36 1 __ _J о го r^ о" 0,51 0,52 0,74 • 1 •

и 0,62 О С2 0,70 ■ 1 • 1,31 о о го ГО t ■ 1 0,97 © © 5 1,77 © 1,77

Назва пбрида 1 1 Дар 347 MB* I Дар 347 MB* * CQ S г- Tiro й* â m и с--го го is s « J О n о i" я «=t со и 1-ГО ГО is s а л а а 0 1 ж Дншровський 337 СВ Дншровський 337 СВ* * СП О <— го со « я И л о я 0 о-в 1 * СО О г- ГО со is S M л о я о о. в я et Дншровський 453 MB да s го wo ■Ч" « s M >9 u n о о. в 'я CQ S го v-l -ч-¡X Я И л u H о 'о, в "я et * CQ S го TI -ч-JS л о я О 1" Я « Дншровський 453 MB* * CQ го •s« s к u я о о. с 'я et Кодацький 442 СВ* Кодацький 442 СВ* 1 * « и гч ■ч--ч- SS s а л I g

Температура | грунту. °С оо vi I 8-10 10-12 3 8-10 10-12 00 vi 01-8 10-12 ! 00 si 8-10 10-12 оо si 8-10 10-12 00 si 8-10 10-12

Строк С1вби ■ч-о о ы о 19.04.04 28.04.04 09.04.04 19.04.04 28.04.04 09.04.04 19.04.04 28.04.04 09.04.04 19.04.04 28.04.04 09.04.04 19.04.04 28.04.04 09.04.04 19.04.04 28.04.04

S я .3 ■S ч 03 4 ON о (N <N (N IN ГО CN| -ч-<ч «л ГЧ VO (N t-гч 00 (N Os (N © го ГО (N ГО го го Tiro СО SO го

». * * S ï.s

BicHUK ^mnponeTpoBCBKoro yHiBepcHTeiy. Eionorn, eKonoria. 132 Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia

Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2005. 13(1). ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua

У наций poöoTi показана роль окисно-вщновних фермен-пв (пероксидаза, каталаза) як маркер1в процессе вшьнорадикального окислення в тканинах рослин в умовах рÍ3них строюв cíb6h. Використання комплексоната Реаком-С з додаванням у комплекс! гаучо та вгаваксу 200 ФФ тдвшцувало ревень ПА пероксидази i каталази в зерш, одержаному з рослин, вирощених з шкрустованого насшня, вщносно нешкрустованого контролю майже в ycix випадках, KpiM середньотзшх пбрид^в. Одержан! дан! непрямо характеризують шдвищення р1вня метабол1чних процеЫв у даному випадку. Але pieeHb ПА пероксидази i каталази для зерна, одержаного з шкрустованого нас ¿пня, незначно коливаеться вщносно шкрусто-ваного контролю, це може вказувати в даному випадку на швелювання впливу навколишнього середовища на розвиток зерна нового врожаю. В багатьох випадках спостер1галася залежшсть м1ж середньою масою зерна й р1внем ПА пероксидази.

Згщно з нашими дослщженнями, найбшьш оптимальним для формування максимального врожаю качашв е середш строки cíb6h для раншх, середньостиглих пбрид1в, ранш строки - для ранньосередшх i ni3hi - для середньошзшх пбрид1в. 1нкрусташя нас i ння сприяла шдвищенню врожайносп качашв, але не мала четкого зв'язку Í3 середньою масою зерна.

Б1блшграф1чш посилання

1. Абрамян С. А. Каталазная активность гумусовых препаратов почв / С. А. Абрамян, А. III. Галстян. - Докл. ВАСХНИЛ. - 1982, № 5. - С. 8-10.

2. Бояркин А. А. Быстрый метод определения пероксидазы. // Биохимия. - 1961. - Т. 16, № 4 - С. 352.

3. Деева В. Н. Физиолого-биохимическая природа адаптивных реакций генетически различных форм растений с помощью физиологически активных веществ. // Регулирование адаптивных реакций и продуктивности растений элементами минерального питания. - Кишинев: Штиница, 1987. - С. 11-19.

4. Коцюбинська Н. П. Аутеколопчна адаптащя культурних рослин до антропогенних 4>aKTopÍB довкшля / Автореф. дис... докт. бюл. наук за сиещальшстю 03.00.16 -Еколопя. - Д., 1996.

5. Коцюбинская Н. П. Ферменты и адаптация растений к условиям среды.// Адаптация растений в антропогенных условиях: Сб. научн. трудов. - Днепропетровск: ДГУ, 1992. -С. 57-62.

6. Кучеренко В. П. Прогнозирование зимостойкости растений по показателям активности пероксидазы / В. И. Северин, Л. И. Коваль // Физиология и биохимия культурных растений. - 1992. - Т. 24, № 2. - С. 179-188.

7. Петрушенко В. В. Адаптивные реакции растений. - К.: Вища школа, 1981.

8. Плешков Б. П. Изоферменты растений. - М.: МГУ, 1975.

9. Bradford М. М. A rapid and sensitive method for quantities of protein utilizing the principle of protein dyu bindig // Anal. Biochem. - 1976. - P. 250.

Hadiüuina до редколеги 25.01.05

BicHHK ^HinponeTpoBCLKoro yHiBepcureTy. Eionoria, eKonoria. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2005. 13(1). ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua