Генетико-біохімічні аспекти зв’язку алельного складу локусу Ppd-D1 і стійкості озимої м’якої пшениці до низької температури

Размещено на http://www.allbest.ru/

Генетико-біохімічні аспекти зв'язку алельного складу локусу Ppd-D1 і стійкості озимої м'якої пшениці до низької температури

В.А. Топтіков, к. б. н., доцент

С.В. Чеботар, д. б. н., професор



Анотація

антиоксидантний ензим рослина сорт

Досліджували особливості експресії антиоксидантних ензимів (неспецифічних і специфічних пероксидаз, каталази, супероксиддисмутази) у рослин за нормальних умов та за дії низької позитивної температури. Досліджували два сорти з різними алелями локусу фотоперіодичної чутливості Ppd-D1 та контрастних за стійкістю до гіпотермії. Показана різниця між досліджуваними сортами практично за всіма показниками експресії антиоксидантних ензимів (активності, частки у спектрі окремих форм, ступеню зв'язку з мембранними структурами, ступеню і напряму змін, співвідношенню активності різних ензимів) як у контрольних умовах, так і за умов досліду.



Озимі форми пшениці мають значно більшу врожайність, ніж ярі. Однак, успішне використання озимих форм може суттєво обмежуватись, особливо в зонах ризикованого землеробства. Однією з властивостей, що лімітує у несприятливі роки продуктивність деяких озимих сортів є незначна холодо- і зимостійкість. Крім спеціальних генів f wcs120, cbf, tacr7 та ін.), велике значення щодо формування резистентності до низьких температур мають генні системи, відповідальні за розвиток рослин, в тому числі гени фотоперіодичної чутливості - Ppd [4; 5; 11; 13; 17; 20; 25; 27]. Гени індивідуального розвитку взаємодіють як між собою, так й з множиною інших генів, виконуючи роль тригерів, що ініціюють ланцюг наступних подій в житті рослини та реалізації їх властивостей [16; 19; 29; 39; 41].

Механізми плейотропної дії генів Ppd практично не вивчені. Для з'ясування генетико-біохімічних механізмів впливу генів фотоперіодичної чутливості на фізіологічні властивості рослин важливо, на нашу думку, дослідження особливостей експресії ензимів у різних за алельним складом цієї генетичної системи.

Зі складного комплексу ензимів живих організмів великий інтерес викликають ензими антиоксидантної системи, функціонування яких забезпечує адаптивність організмів за впливу будь-яких факторів довкілля [2]. Антиоксидантні ензими грають ключову роль у регуляції вмісту та балансу в клітинах активних форм кисню (АФК). АФК, як відомо, крім негативної дії виконують функції посередників та сигнальних молекул в реакції у відповідь на вплив різних факторів середовища, низьких температур зокрема [3; 8; 16; 23; 24; 34; 35; 43]. Робіт, які б свідчили про вплив генів фотоперіодичної чутливості на експресію антиоксидантних ензимів, ми не знайшли. В зв'язку з цим, метою роботи було вивчити експресивність деяких ензимів за впливу несприятливих температурних умов на рослини, що відрізняються за алельним складом генів Рpd. В межах поставленої мети виконували такі завдання: 1) провести якісний та кількісний аналіз електрофореграм множинних форм антиоксидантних ензимів (каталаз, пероксидаз, супероксиддисмутаз); 2) встановити чи є зв'язок між показниками спектрів досліджуваних ензимів і толерантністю до низьких температур та алельним складом гену Ррё-Р1.

Матеріали та методи дослідження

Дослідження проводили на етіольованих паростках двох сортів озимої м'якої пшениці, які відрізняються за алельним складом генів фотоперіодичної чутливості - Миронівська 808 і Тіра. У Миронівської 808 усі алелі цієї системи рецесивні (PpD-A1b, PpD-Bb, PpD-D1b) тоді, як у сорту Тіра присутній домінантний алель PpD-D1а [11].

Експеримент здійснювали за такою схемою. Насіння пророщували у пластмасових кюветах у багатошаровому фільтрувальному папері в темряві при 26-27 °С протягом чотирьох діб. Потім одну половину рослин продовжували вирощувати за тих ж умов - «контроль». Другу половину паростків переносили у холодильник (2-4 °С) - «дослід». Для подальших досліджень через 2, 8, 24 і 72 години відбирали для кожного варіанту пагони з 10-15 рослин.

Визначали сиру масу, а також масу паростків, зневоднену після триразової обробки ацетоном при 2-4 °С. Отримання тканинних гомогенатів для електрофоретичного аналізу ензимів та електрофорез проводили, як описані раніше [9]. Препарати розчинних форм ензимів одержували за допомогою буферу без додавання детергенту, препарати мембранозв'язанних та інших міцно зв'язаних форм - після наступного екстрагування препаратів буфером з Тритоном Х-100 (далі в тексті - «зв'язані форми»).

Ензими в гелях детектували відповідно рекомендацій [30]. Неспецифічну пероксидазну активність (КФ. 1.11.1.7) виявляли з використанням бензидину як субстрат ензиму, аскорбінатпероксидазну (КФ. 1.11.1.11) і супероксид- дисмутазну (КФ 1.15.1.1) - проявляли по відновленню нітротетразолієвого синього. Каталазну активність (КФ. 1.11.1.6) виявляли за забарвленням крохмалю відновленим йодом. Специфічність множинних форм пероксидази до ферулової кислоти виявляли за допомогою підходу, запропонованого у роботі [40]. Принцип методу ґрунтується на конкуренції між різними субстратами пероксидаз. Ферулова кислота на відміну від бензидину не дає забарвленого продукту окислення. Порівнюючи спектри неспецифічної пероксидази, отримані при використанні суміші субстратів бензидин + ферулова кислота зі спектром після фарбування бензидином, можна визначити ензим, специфічний до конкурентного субстрату (в даному випадку - до ферулової кислоти) і розрахувати його активність.

Електрофореграми документували за допомогою сканувальної приставки до комп'ютера і провадили кількісний аналіз отриманих денситограм за комп'ютерною програмою АнаИС (М.А. Поджарский, Д.Г. Рибалка). Визначали кількість множинних форм ферментів, їх відносну електрофоретичну рухливість (Rf) та питому вагу (частку) у відсотках у загальному спектрі. Ферментативну активність оцінювали за площею піків на денситограмах відповідних множинних форм, і розраховували в умовних одиницях (пікселях) на 1 мг сухої тканини (далі в тексті - «од/мг»). Зазначений спосіб не показує істинний рівень ферментативної активності, але є інформативним для порівняльних досліджень.

Ступінь інгібування росту рослин та змін показників спектрів ензимів (А) за впливу низьких температур розраховували за формулою:

А = (К - Д)/К х 100%,

де К і Д - значення показників у контролі та досліді відповідно.

Результати досліджень опрацьовували з використанням пакету програм Microsoft Excel. Достовірність різниці між порівнюваними варіантами розраховували за допомогою парного двохвибіркового t-тесту.

Результати та їх обговорення

Зниження температури в дослідних варіантах призводило до гальмування росту рослин обох сортів. Однак, як видно з рис. 1, зменшення маси паростків у порівнянні з контролем більш суттєвим було у сорту Тіра. Це добре узгоджується з відомим фактом про максимальний у порівнянні з іншими гомеологічними генами негативний вплив домінантного алелю PpD-D1a на зимо-морозостійкість [11].

Для з'ясування ролі ензимів в адаптації рослин важливо, з одного боку, оцінити їх початковий стан, що свідчить про «готовність» рослини до захисту від пошкоджувальної дії стресового чинника. З іншого боку, важливим показником пристосувальних можливостей є особливості змін, що виникають у відповідь на несприятливі умови.

Одним з перших етапів адаптації до дії низьких температур є детоксикація активних форм кисню [44]. Відомо, що провідними ензимами, що виконують зазначену функцію, є різні пероксидази і каталази, які руйнують пероксиди, та супероксиддисмутази (СОД), що нейтралізують супероксидні радикали. На рис. 2 показані спектри досліджуваних ензимів у нормальних умовах культивування.

Рис. 1. Інгібування росту пагонів (%) під впливом низької температури за час експозиції (години): а - сира маса, б - маса зневоднених ацетоном паростків, суцільна лінія - сорт Миронівська 808, переривчата лінія - сорт Тіра

Неспецифічна пероксидаза (гваякол-пероксидаза, пероксидаза ІІІ, класична пероксидаза) виявлена як серед розчинних, так і серед зв'язаних форм білків. Всього в спектрах обох сортів було до десяті множинних форм (рис. 2 а, б). За кількісного аналізу електрофоретичних спектрів виявлені форми ензиму об'єднали у три фракції: малорухливу (значення Rf 0,04, 0,06 і 0,08), зі середньою рухливістю (Rf 0,11, 0,14, 0,16 та 0,20) та швидко рухливу (Rf0,40, 0,42 і 0,45). Як видно з табл. 1, у розподілі форм пероксидази по спектрах суттєвих, достовірних розбіжностей між сортами не встановлено. Проте, експресивність пероксидаз, що визначалась за їх активністю, значно вище в сорту Миронівська 808. Зазначена різниця торкалась в першу чергу малорухливих і швидко- рухливих форм ензиму.

Для з'ясування адаптивної значущості ензиму важливо визначити не тільки його загальну активність (загальну експресивність) та кількість, активність і питому вагу окремих множинних форм (кількість генів і алелів ензиму та їх індивідуальну експресію). Також важливо визначити внутрішньоклітинну локалізацію окремих форм ензиму [1; 10; 12; 28]. В зв'язку з цим окремо досліджували зв'язані форми пероксидази та їх частку від загальної активності ензиму. Ці форми ензиму екстрагуються тільки за допомогою неіонних детергентів, оскільки знаходяться у міцному зв'язку з мембранними структурами клітин, або всередині субклітинних органел. Зв'язані пероксидази можуть виконувати інші функції у порівнянні з цитозольними (розчинними) формами [7; 31].



Рис. 2. Електрофоретичні спектри досліджуваних ензимів у контрольних рослин: а - пероксидаза неспецифічна розчинна, б - пероксидаза неспецифічна зв'язана, в - каталаза розчинна, г - каталаза зв'язана, д, е - спектри пероксидази при забарвленні сумішшю бензидин + ферулова кислота, д - розчинна форма, е - зв'язана форма, ж - аскорбінатпероксидаза, з - СОД; зображення спектрів аскорбінатпероксидази і СОД інвертовано;1-4-Миронівська 808,5-6-Ті-; ра; 1,5- експозиція 2 годин, 2, 6- експозиція 8 годин, 3, 7- експозиція 24 години, 4,8- експозиція 72 години



Таблиця 1. Експресивність неспецифічної пероксидази досліджуваних сортів у контролі та їх зміни у досліді

АКТИВНІСТЬ у контролі (од/мг)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракція	Загальна актив-ність	Фракція	Загаль-на ак-тив-ність
	І	ІІ	ІІІ		І	ІІ	ІІІ
2	182,81	40,05	546,47	769,34	94,41	6,00	63,44	163,85
8	257,08	58,59	461,28	776,95	110,78	18,03	116,00	244,81
24	323,38	45,80	636,32	1005,49	175,68	40,16	248,04	463,88
72	556,20	36,45	205,30	797,95	215,96	68,77	170,58	455,30
Р	0,02	=	0,03	0,01
РОЗПОДІЛ ОКРЕМИХ ФРАКЦІЙ ПО СПЕКТРУ В КОНТРОЛІ
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракція	Фракція
	І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ
2	23,76	5,21	71,03	57,62	3,66	38,72
8	33,09	7,54	59,37	45,25	7,37	47,39
24	32,16	4,56	63,28	37,87	8,66	53,47
72	69,70	4,57	25,73	47,43	15,10	37,47
Р	=	=	=
СТУПІНЬ ЗМІНИ АКТИВНОСТІ В ДОСЛІДІ У ПОРІВНЯННІ З КОНТРОЛЕМ (%)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракція	Загальна актив-ність	Фракція	Загаль-на ак-тив-ність
	І	ІІ	ІІІ		І	ІІ	ІІІ
2	33,62	68,65	33,84	35,60	-61,81	-726,04	41,20	-46,25
8	38,88	63,80	20,47	29,83	-25,42	-109,12	82,93	19,75
24	65,81	81,60	51,30	57,35	44,86	29,46	86,70	65,90
72	75,07	62,40	0,94	55,42	61,12	74,22	95,16	75,85
Р	0,05	=	0,02	=
СТУПІНЬ ЗМІНИ РОЗПОДІЛУ ОКРЕМИХ ФРАКЦІЙ В ДОСЛІДІ У ПОРІВНЯННІ З КОНТРОЛЕМ (%)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракція	Фракція
	І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ
2	-3,07	51,32	-2,74	-10,64	-464,83	59,80
8	12,90	48,41	-13,34	-56,30	-160,60	78,72
24	19,84	56,87	-14,18	-61,69	-106,85	60,99
72	44,08	15,65	-122,20	-61,00	-6,74	79,95
Р	0,03	0,05	0,02

Примітка: тут і в наступних таблицях: Р - значення ^критерію; = достовірної різниці між сортами не встановлено.

Як видно з табл. 2, активність у контролі зв'язаної форми ензиму, як і загальна пероксидазна активність, в рослин сорту Миронівська 808 значно вище, ніж у сорту Тіра. Крім того, сорти суттєво різняться за часткою зв'язаної форм від загальної активності та її динамікою. Спочатку у Миронівської 808 в зв'язаній формі містилось більше половини ензиму (61,89 %) і, відповідно, висока активність, особливо у середньо- і швидкорухливої фракціях. В сорті Тіра спостерігалась протилежна картина. В паростках Миронівської 808 зміни активності зв'язаної пероксидази та їх частки, що спостерігалися на кожному строку культивування в контролі, в основному мали характер вираженого хвилеподібного коливання. У сорту Тіра зміни були більш монотонні.

Таким чином, досліджувані сорти суттєво різнилися між собою початковим станом пероксидаз, що не могло не вплинути на реакцію рослин у відповідь на дію стресового чинника.

Для аналізу особливостей реакції рослин досліджуваних сортів на гіпотермію оцінювали ступінь змін в експресії ензимів. Порівнювали показники контрольних і дослідних варіантів відповідних строків культивування. Видно, що за змінами у дослідному варіанті різниця між сортами стає ще помітнішою (табл. 1, 2). Негативні значення ступеня змін означає збільшення значення відповідного показника, позитивні - зменшення. Загальна активність неспецифічної пероксидази в паростках обох сортів в цілому зменшувалась. Але у сорту Миронівська 808 це відбувалось односпрямоване і поступово, тоді як у сорту Тіра в різні строки дії гіпотермії спостерігалися різноспрямовані зміни. В перші години культивування паростків Тіри при гіпотермії суттєво збільшувалась активність мало- і середньорухливих форм ензиму, після чого активність всіх фракцій зменшувалась. Образно кажучи, рослини сорту Тіра здійснювали «пошук» оптимального режиму функціонування в стресових умовах, що не могло не позначитись на енергоємності адаптації.

Протилежні зміни відбувалися також й у розподілі фракцій пероксидази. В сорту Миронівська 808 питома вага мало- і середньорухливих форм поступово зменшувалась, а у сорту Тіра навпаки збільшувалась. Особливим для сорту Миронівська 808 було постійне зростання під час дії гіпотермії частки швид- корухливих форм ензиму (більше, ніж у два рази), які є мажорними у спектрі. У Тіри, навпаки, питома вага цих форм пероксидази неухильно знижувалась (табл. 1).

Неоднаковим чином змінювався в досліді також розподіл неспецифічної пероксидази між розчинною і зв'язаною фракціями (табл. 2). В Миронівській 808 мало- і швидкорухливі форми ензиму у всі строки культивування при гіпотермії поступово переходили в розчинний стан. Активність зв'язаної фракції зі середньою рухливістю суттєво змінювалась в різні періоди. У Тіри ж в залежності від тривалості культивування зміни мало- і швидкорухливі форми ензиму мали різноспрямований характер. Після двадцяти чотирьох годин витримування за низької температури активність мало- та середньорухливої зв'язаної форми пероксидази постійно збільшувалась.



Таблиця 2. Активність та питома вага зв'язаних форм пероксидази у досліджуваних сортів пшениці під час спостережень у контролі та їх зміни у досліді

АКТИВНІСТЬ У КОНТРОЛІ (од/мг)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракції	Фракції
	І	ІІ	ІІІ	Всього	І	ІІ	ІІІ	Всього
2	45,00	32,54	398,63	476,16	0,66	0,00	9,78	10,44
8	25,51	14,98	285,13	325,62	4,13	4,25	22,78	31,15
24	87,31	19,78	400,50	507,59	26,99	4,95	114,88	146,81
72	65,33	1,17	85,08	151,57	40,08	30,83	84,46	155,38
Р	0,03	=	0,04	0,04
ЧАСТКА АКТИВНОСТІ ЗВ'ЯЗАНИХ ФОРМ ВІД ЗАГАЛЬНОЇ АКТИВНОСТІ У КОНТРОЛІ (%)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракції	Фракції
	І	ІІ	ІІІ	Всього	І	ІІ	ІІІ	Всього
2	24,62	81,23	72,95	61,89	21,20	0,00	15,41	6,37
8	9,93	25,56	61,81	41,91	19,63	23,57	19,64	12,73
24	27,00	43,18	62,94	50,48	5,18	12,33	46,31	31,65
72	11,745	3,20	41,44	18,99	4,59	44,84	49,52	34,13
Р	=	=	0,05	0,04
СТУПІНЬ ЗМІНИ АКТИВНОСТІ В ДОСЛІДІ У ПОРІВНЯННІ З КОНТРОЛЕМ (%)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракція	Загальна активність	Фракція	Загальна активність
	І	ІІ	ІІІ		І	ІІ	ІІІ
2	83,57	4,43	45,59	49,42	38,20	-100,00	-137,07	-319,81
8	69,97	-102,19	34,79	28,44	20,27	-194,94	-95,44	-122,26
24	82,61	2,76	27,43	30,59	-81,35	-527,18	10,83	10,87
72	-7,62	-2305,58	87,73	-68,58	-157,22	-78,67	28,18	27,90
Р	0,05	=	0,02	=
СТУПІНЬ ЗМІНИ РОЗПОДІЛУ ОКРЕМИХ ФРАКЦІЙ В ДОСЛІДІ У ПОРІВНЯННІ З КОНТРОЛЕМ (%)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракція	Фракція
	І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ
2	-3,07	51,32	-2,74	-10,64	-464,83	59,80
8	12,90	48,41	-13,34	-56,30	-160,60	78,72
24	19,84	56,87	-14,18	-61,69	-106,85	60,99
72	44,08	15,65	-122,20	-61,00	-6,74	79,95
Р	0,03	0,05	0,02

Сорт Миронівську 808 можна вважати стандартом стійкості до низьких температур. Зіставляючи активності пероксидази в тканинах досліджуваних сортів наприкінці витримування в умовах гіпотермії і напрямком змін у дослідних варіантах, можна припустити, що рослини сорту Тіра «намагаються» досягнути необхідного для оптимальної адаптації стандартного рівня.

Таким чином, досліджувані сорти різняться не тільки початковим станом ген-ензимної системи неспецифічної пероксидази, але й особливостями її функціонування в стресових умовах.

Іншим ензимом, що руйнує пероксид водню, є каталаза. Каталазна активність досліджуваних сортів, як і неспецифічна пероксидазна, знайдена в обох типах екстрактів: розчинному і зв'язаному (рис. 2 в, г). В розчинній фракції виявлено дві множинні форми, у зв'язаній - одна. Відносна електрофоретична рухливість множинних форм каталази складала 0,01 і 0,02. На відміну від пероксидази, більша частина каталази виявлялась у розчинній формі. За розподілом у спектрі і часткою зв'язаної форм ензиму досліджувані сорти у контролі достовірно не відрізнялись. Проте паростки сорту Тіра мали більш високу загальну каталазну активність. Можливо, це компенсувало відносно низьку у порівнянні з Миронівській 808 активність неспецифічної пероксидази (табл. 3).

По змінах у експресії каталазної активності при гіпотермії досліджувані сорти реагували неоднаковим чином (табл. 3). Так, у паростках Миронівської 808 активність і питома частка малорухливої каталази наприкінці дії гіпотермії знижувались, а в швидкорухливій зоні спостерігався протилежний процес змін. При цьому загальна активність ензиму практично не змінювалась. У сорту Тіра на тлі підвищення загальної активності каталази за 72-годинного впливу низької температури зміни активності і питомої ваги окремих фракцій ензиму мали протилежний характер у порівнянні з Миронівській 808.

Слід мати на увазі, що пероксид водню є не тільки одною з активних форм кисню. Це важлива сигнальна молекула, що впливає на ініціацію та розвиток процесів, необхідних при адаптації [14; 37]. Відповідно до цього, ген-ензимні системи, що відповідальні за руйнацію пероксиду, повинні функціонувати таким чином, щоб підтримувати певну його концентрацію для виконання сигнальної функції. В зв'язку з цим, стають очевидними різні наслідки дії пероксидаз і каталаз. Вони пов'язані з різним механізмом нейтралізації пероксиду водню зазначеними ензимами [33; 42]. Каталаза з високою швидкістю самостійно відновлює обидва атоми водню, тобто повністю знищує пероксид. Пероксидаза ж один атом водню відновлює сама, а другий - за допомогою іншого донору протона шляхом окислювання якогось субстрату. Завдяки цьому пероксидаза може впливати на редокс-стан клітин та баланс різноманітних фізіологічно активних сполук [33; 42]. В зв'язку з вище сказаним, крім неспецифічної вивчали стан специфічних пероксидаз: пероксидази ферулової та аскорбінової кислот (рис. 2, д, е, ж).

Таблиця 3. Експресивність каталази в контролі та її зміни у досліді

ЗАГАЛЬНА АКТИВНІСТЬ В КОНТРОЛІ (ОД/МГ)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракція	Всього	Фракція	Всього
	І	ІІ		І	ІІ
2	48,68	27,78	76,46	46,84	16,50	63,34
8	42,20	13,44	55,64	65,90	34,02	99,92
24	67,46	28,02	95,48	76,88	49,98	126,86
72	66,86	40,74	107,60	69,74	56,52	126,26
Р	=	=	0,05
РОЗПОДІЛ ОКРЕМИХ ФРАКЦІЙ В КОНТРОЛІ (%)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракція	Фракція
	І	ІІ	І	ІІ
2	63,67	36,33	73,95	26,05
8	75,84	24,16	65,95	34,05
24	70,65	29,35	60,60	39,40
72	62,14	37,86	55,24	44,76
Р	=	=
ЧАСТКА ЗВ'ЯЗАНИХ ФОРМ ВІД ЗАГАЛЬНОЇ АКТИВНОСТІ КАТАЛАЗИ В КОНТРОЛІ (%)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
2	7,64	12,00
8	33,14	8,25
24	14,54	11,89
72	11,12	8,05
Р	=
СТУПІНЬ ЗМІН АКТИВНОСТІ КАТАЛАЗИ В ДОСЛІДІ У ПОРІВНЯНІ С КОНТРОЛЕМ (%)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракція	Загальна	Фракція	Загальна
	І	ІІ	активність	І	ІІ	активність
2	-35,37	4,10	-21,03	-69,51	-29,45	-59,08
8	-14,27	-17,86	-39,29	-19,33	15,70	-7,41
24	54,79	18,20	44,05	1,38	36,37	15,17
72	37,96	-51,69	4,01	-8,35	69,53	26,52
Р	0,05	=	=
СТУПІНЬ ЗМІН РОЗПОДІЛУ ФРАКЦІЙ КАТАЛАЗИ В ДОСЛІДІ У ПОРІВНЯНІ С КОНТРОЛЕМ (%)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракція	Фракція
	І	ІІ	І	ІІ
2	-11,85	20,77	-6,56	18,62
8	17,96	56,41	-11,10	21,51
24	19,19	-46,20	-16,25	25,00
72	35,36	-58,04	-47,44	58,54
Р	0,04	0,03
ЗМІНА ЧАСТКИ ЗВ'ЯЗАНИХ ФОРМ ВІД ЗАГАЛЬНОЇ АКТИВНОСТІ В ДОСЛІДІ (%)КАТАЛАЗИ
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
2	-328,34	13,98
8	31,42	-36,04
24	-148,09	-52,27
72	-107,35	-336,65
Р	=

Ферулова кислота виконує у рослині багато функцій та сприяє розвитку толерантності до стресових впливів [21]. Вона, зокрема, легко вступає у вільно радикальні реакції, забезпечує їх зупинку через формування стабільного феноксильного радикалу [21; 26].

Як видно з табл. 4, пероксидази мають дуже велику спорідненість до ферулової кислоти. Незважаючи на те, що в цілому рівень спорідненості однаковий в обох досліджуваних сортах, розподіл у спектрі специфічних до ферулової кислоти ензимів неоднаковий. Особливо суттєва різниця спостерігалась серед швидкорухливих форм ензиму: у сорту Миронівська 808 їх частка значно нижча.

Різним чином також змінювалась спорідненість пероксидаз у відповідь на гіпотермію (табл. 4). Так, у Миронівський 808 частка специфічних до ферулової кислоти форм пероксидаз у зоні середньої рухливості зменшувалась, а в швидкорухливій - збільшувалась майже у два рази. В паростках сорту Тіри спорідненість середньорухливих форм навпаки зростала (особливо у перші години дії гіпотермії), специфічність швидкорухливих форм ензиму практично не змінювалась. Вказані відмінності посилювались різною питомою активністю пероксидаз у досліджуваних сортів, яка в цілому була значно вище в сорту Миронівська 808 (табл. 5).

Неоднаковим у різних сортів був розподіл специфічних до ферулової кислоти пероксидаз між розчинною та зв'язаною фракціями (табл. 6). Як видно з таблиці в Миронівській 808 за контрольних умов в цілому у зв'язаній формі була більша кількість пероксидази, ніж у Тіри. Лише наприкінці спостережень частка зв'язаного ензиму у Тіри досягала значень для Миронівської. Розрізнявся також і розподіл зв'язаних і розчинних форм по окремих фракціях.

Ще контрастніше розрізнялися сорти за зміною розподілу у відповідь на гіпотермію. У рослин Миронівської 808 за дії низької температури швидко- і малорухливі форми ензиму переходили у розчинний стан. Лише у мінорній (із середньою рухливістю) зоні домінував зворотний процес. У сорту Тіра зміни мали інший характер. В цілому частка зв'язаних пероксидаз, специфічних до ферулової кислоти, суттєво збільшувалась. Це відбувалося за рахунок форм з малою та середньою рухливістю. У швидкорухливій зоні зміни мали коливальний характер: у перші 2 години їх частка збільшувалася вдвічі, після чого (як у Миронівській) почала зменшуватись.

Таблиця 4. Спорідненість до ферулової кислоти форм неспецифічної пероксидази

ЧАСТКА ВІД ЗАГАЛЬНОЇ ПЕРОКСИДАЗНОЇ АКТИВНОСТІ (%) АКТИВНОСТІ, СПЕЦИФІЧНОЇ ДО ФЕРУЛОВОЇ КИСЛОТИ, У КОНТРОЛІ
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракції	Фракції
	І	ІІ	ІІІ	В цілому	І	ІІ	ІІІ	В цілому
2	100,00	97,39	5,23	96,15	84,72	0,00	92,91	88,45
8	100,00	74,05	13,60	89,97	100,00	0,00	93,25	96,80
24	100,00	90,50	5,56	96,05	100,00	98,42	94,92	97,15
72	100,00	80,20	4,23	98,01	100,00	94,57	95,95	97,66
Р	=	=	0,00	=
ЗМІНА СПОРІДНЕНОСТІ (%) ДО ФЕРУЛОВОЇ КИСЛОТИ В ДОСЛІДІ У ПОРІВНЯННІ З КОНТРОЛЕМ
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракції	Фракції
	І	ІІ	ІІІ	В цілому	І	ІІ	ІІІ	В цілому
2	0,00	100,0	-53,12	2,07	35,05	-100,00	-6,07	19,61
8	0,00	-26,93	30,53	-3,82	15,53	-100,00	-7,23	8,05
24	66,35	100,00	-59,51	20,36	19,55	-1,60	-5,35	9,38
72	61,95	100,00	-102,41	27,60	11,16	-5,74	-4,22	6,33
Р	=	0,02	=	=

Таблиця 5. Питома активність (од/мг) пероксидаз, специфічних до ферулової кислоти

КОНТРОЛЬ
Час спостережень,	Миронівська 808	Тіра
	Фракції	Фракції
	І	ІІ	ІІІ	В цілому	І	ІІ	ІІІ	В цілому
2	182,81	39,01	517,88	739,70	79,99	6,00	58,94	144,92
8	257,08	43,38	398,53	698,99	110,78	18,03	108,18	236,98
24	323,38	41,45	600,95	965,78	175,68	39,53	235,44	450,64
72	556,20	29,23	196,62	782,05	215,96	65,03	163,68	444,67
Р	0,04	=	0,05	0,03
ДОСЛІД
Час спостережень,	Миронівська 808	Тіра
	Фракції	Фракції
	І	ІІ	ІІІ	В цілому	І	ІІ	ІІІ	В цілому
2	121,35	12,56	332,59	466,50	84,06	49,56	36,76	170,38
8	157,12	19,93	332,21	509,26	117,36	37,71	19,80	174,87
24	37,21	8,43	282,42	328,06	77,94	28,33	32,99	139,26
72	52,75	13,71	185,96	252,41	74,59	17,73	8,26	100,58
Р	=	0,05	0,00	0,01

Неоднаковим чином змінювався в досліді також розподіл неспецифічної пероксидази між розчинним і зв'язаним фракціями (табл. 4, 6). В Миронівській 808 мало- і швидкорухливі форми ензиму у всі строки культивування при гіпотермії поступово переходили в розчинний стан. Активність зв'язаної фракції зі середньою рухливістю суттєво змінювалась в різні періоди. У Тіри ж в залежності від тривалості культивування зміни мало- і швидкорухливі форми ензиму мали різноспрямований характер. Після двадцяти чотирьох годин витримування за низької температури активність мало- та середньорухливої зв'язаної форми пероксидази постійно збільшувалась.

Таблиця 6. Частка від всього специфічного ензиму і розподіл зв'язаної пероксидази, специфічної до ферулової кислоти, (%)

КОНТРОЛЬ
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракції	Фракції
	І	ІІ	ІІІ	В цілому	І	ІІ	ІІІ	В цілому
2	5,33	5,53	65,84	76,70	0,40	0,00	3,64	4,04
8	0,59	3,37	57,11	61,07	3,08	3,26	13,33	19,67
24	4,42	2,94	55,59	62,95	3,59	1,74	36,60	41,92
72	13,86	0,44	29,95	44,25	0,00	13,48	35,12	48,60
Р	0,05	=	=	0,04
ЗМІНА РОЗПОДІЛУ ЗВ'ЯЗАНОЇ ПЕРОКСИДАЗИ, СПЕЦИФІЧНОЇ ДО ФЕРУЛОВОЇ КИСЛОТИ, У ДОСЛІДІ ЗА ПОРІВНЯННЯ З КОНТРОЛЕМ (%)
Час спостережень, години	Миронівська 808	Тіра
	Фракції	Фракції
	І	ІІ	ІІІ	В цілому	І	ІІ	ІІІ	В цілому
2	84,64	56,38	32,67	38,00	-2815,29	0,00	-110,97	-821,88
8	-57,56	-4,22	34,31	31,29	-304,40	-359,27	67,39	-61,57
24	89,06	77,15	59,01	61,96	-82,04	-806,08	73,27	23,56
72	90,46	-331,67	100,00	92,68	0,00	-4,72	91,68	44,65
Р	=	=	0,05	0,05

Специфічною пероксидазой, яка виконує важливі функції, є аскорбінатпероксидаза [38]. Аскорбінатпероксидазна активність спостерігалась лише у розчинній формі (рис. 2, ж). Всього виявлено 15 множинних форм цього ензиму. Для кількісного аналізу різні електрофоретичні форми об'єднали у п'ять фракцій. У малорухливу фракцію І включили чотири форми з електрофоретичною рухливістю від 0,04 до 0,10, до малорухливій фракції ІІ - п'ять форм з Rf від 0,11 до 0,20. Середньорухливі форми об'єднали в дві фракції: ІІІ - з двома формами (Rf 0,24 і 0,27), ІУ - з двома формами (Rf 0,30 і 0,37). У швидкорухливій фракції У була одна форма з відносною електрофоретичною рухливістю 0,74.

В обох сортах за вирощування в контрольних умовах зі збільшенням строку експозиції спостерігалося постійне зниження питомої активності аскорбіна- тпероксидази (табл. 7). Але досліджувані сорти розрізнялися початковим станом ензиму, як за активністю, так і за розподілом окремих фракцій у спектрі. Рослини сорту Миронівська 808 мали більш високу активність цієї специфічної пероксидази, як за сумарним показником, так і по окремих фракціях, крім швидкорухливої. Зазначена різниця зберігалась до кінця спостережень. Відносно розподілу фракції у спектрі можна відмітити таке: найбільш малорухлива (фракція І) і швидкорухлива фракція у Тіри мали вищі значення порівняно з Миронівською, частка решти фракцій форм ензиму - менші.



Таблиця 7. Показники ген-ензимної системи аскорбінатпероксидази у контрольних рослин

ПИТОМА АКТИВНІСТЬ (ОД/МГ)
Миронівська 808
Час спостережень, години	Фракції	Всього
	І	ІІ	ІІІ	ТУ	V
2	42,82	32,82	10,62	9,41	1,50	98,07
8	27,16	23,29	7,34	6,65	1,10	66,54
24	9,11	14,51	4,32	3,84	0,21	33,29
72	2,88	8,87	2,03	1,58	0,09	16,32
Тіра
2	21,91	6,90	0,70	0,39	2,23	32,12
8	17,87	6,75	0,48	0,64	2,32	28,06
24	9,37	6,84	0,97	0,62	0,58	18,37
72	5,39	2,55	0,53	0,39	0,86	9,71
Р	=	0,05	0,05	0,05	0,01	0,05
РОЗПОДІЛ ОКРЕМИХ ФРАКЦІЙ ПО СПЕКТРУ (%)
Миронівська 808
Час спостережень, години	Фракції
	І	ІІ	ІІІ	ТУ	V
2	43,66	33,47	10,83	9,60	1,54
8	40,81	35,00	11,03	10,00	1,68
24	27,38	43,60	12,98	11,54	0,66
72	17,66	54,34	12,44	9,68	0,58
Тіра
2	68,20	21,47	2,18	1,21	6,93
8	63,70	24,05	1,72	2,27	8,26
24	50,99	37,21	5,29	3,35	3,16
72	55,52	26,22	5,44	4,02	8,80
Р	0,01	0,05	0,01	0,01	0,01

За дії гіпотермії стан ген-ензимної системи аскорбінатпероксидази в досліджуваних сортів суттєво розрізнявся (табл. 8). В Миронівської 808 з самого початку впливу низької температури активність ензиму знижувалась і лише на пізніх строках експозиції збільшувалась у порівнянні з контролем активність малорухливої фракції І. У рослин сорту Тіра навпаки активність аскорбінатпе- роксидази одразу різко підвищувалася і досягала такої у Миронівської. Різним чином у досліджуваних сортів змінювався при гіпотермії розподіл окремих множинних форм ензиму. У Миронівської за рахунок усіх інших форм збільшувалася частка у спектрі малорухливої фракції І. У Тіри навпаки частка цієї фракції зменшувалась, а питома вага у спектрі форм з середньою рухливістю і швидкорухливих - збільшувалась.

Таблиця 8. Зміни в експресії аскорбінатпероксидази за дії гіпотермії

СТУПІНЬ ЗМІН АКТИВНОСТІ У ДОСЛІДІ ЗА ПОРІВНЯННЯ З КОНТРОЛЕМ (%)
Миронівська 808
Час спостережень години	Фракції	Всього
	І	ІІ	ІІІ	ТУ	V
2	58,15	78,70	75,85	64,54	72,00	67,86
8	30,37	86,94	93,38	89,48	72,73	64,24
24	-137,04	62,28	82,92	86,37	23,81	10,94

Подобные документы

• Дослідження продуктивності пшениці озимої селекції СГІ залежно від сортового складу в незрошуваних умовах ПОК "Зоря" Білозерського району Херсонської області

  Особливості адаптації сортів пшениці озимої до зміни агрокліматичних умов України. Фенологічні спостереження за розвитком сортів. Дослідження сортової мінливості елементів структури врожаю. Мінливість польової схожості і зимостійкості пшениці озимої.
  
  дипломная работа [905,5 K], добавлен 28.10.2015
  

• Вплив строків сівби на урожайність та якість зерна озимої м’якої пшениці в умовах Півдня України

  Біологічні основи вирощування високих урожаїв якісного зерна та насіння озимої м’якої пшениці, її адаптивні властивості (зимостійкість, стійкість проти вилягання і хвороб). Економічна оцінку ефективності застосування різних строків сівби озимої пшениці.
  
  дипломная работа [153,1 K], добавлен 03.02.2014
  

• Історія селекційної роботи по виведенню нових сортів м’якої озимої пшениці

  Ботаніко-морфологічна характеристика біологічних особливостей культури. Аналіз методів створення вихідного матеріалу для селекції: гібридизації, мутагенезу, генної інженерії. Вивчення народногосподарського значення озимої пшениці та виробництва насіння.
  
  курсовая работа [54,2 K], добавлен 02.05.2011
  

• Дослідження продуктивності пшениці озимої селекції СГІ залежно від сортового складу в незрошуваних умовах ПОК "Зоря" Білозерського району Херсонської області

  Проблеми вирощування продовольчого зерна, особливості адаптації сортів пшениці озимої до зміни агрокліматичних умов півдня України. Фенологічні спостереження за розвитком сортів. Економічна та біоенергетична ефективність вирощування насіннєвого матеріалу.
  
  дипломная работа [725,6 K], добавлен 02.06.2015
  

• Технологія вирощування пшениці озимої м’якої в умовах дослідного поля Дніпропетровського державного агарного університету

  Народногосподарське значення і біологічні особливості м'якої озимої пшениці. Умови і технологія вирощування культури. Характеристика рекомендованих до посіву сортів пшениці; підготовка насіння, догляд за посівами, система добрив. Збирання і облік урожаю.
  
  дипломная работа [1,5 M], добавлен 08.10.2011
  

• Вплив регуляторів росту на продуктивність озимої пшениці в Бершадському районі

  Вплив регуляторів росту на продуктивність, структуру врожаю озимої пшениці, врожайність і якість зерна. Вплив регуляторів росту на польову схожість насіння і коефіцієнт кущення озимої пшениці. Економічна ефективність застосування регуляторів росту рослин.
  
  научная работа [2,8 M], добавлен 29.12.2007
  

• Розробка комплексної механізації вирощування озимої пшениці

  Аналіз показників вирощування та зберігання озимої пшениці в ТОВ агрофірма "Україна". Проектований технологічний проект виробництва озимої пшениці. Конструктивне вдосконалення копновоза-волокуші для збирання і транспортування незернової частини врожаю.
  
  дипломная работа [836,2 K], добавлен 26.01.2010
  

• Інтегрований захист озимої пшениці

  Загальна характеристика господарства "Великоснітинське". Особливості вирощування озимої пшениці залежно від системи землеробства. Фітосанітарний стан культури. Сучасні методи і прийоми в захисті рослин. Обробіток грунту та догляд за посівами культури.
  
  реферат [59,0 K], добавлен 10.11.2010
  

• Розробка і обґрунтування технології вирощування пшениці в умовах Ужгородського району Закарпатської області

  Оцінка умов Ужгородського району. Ботанічна характеристика озимої пшениці. Оцінка впливу різних факторів на формування врожаю озимої пшениці. Догляд за посівами і засоби захисту від бур’янів, хвороб і шкідників. Збирання врожаю та його зберігання.
  
  курсовая работа [615,3 K], добавлен 27.05.2015
  

• Шляхи покращення урожайності озимої пшениці в господарстві

  Організаційно-економічна характеристика СТОВ "Більшовик". Динаміка і структура його посівних площ. Аналіз стійкості урожайності сільскогосподарських культур та впливу різних факторів на неї. Економічна ефективність вирощування і реалізації озимої пшениці.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 31.03.2011
  

• Інтенсивна технологія вирощування запрограмованого врожаю озимої пшениці по гороху

  Загальні відомості про господарство та вирощувані культури. Коротка ботанічна характеристика та вимоги озимої пшениці до умов росту і розвитку. Ведення галузі рослинництва в умовах реформування земельних відносин. Розробка системи агротехнічних заходів.
  
  курсовая работа [290,0 K], добавлен 26.03.2014
  

• Селекція озимої пшениці на урожайність

  Технологія вирощування і селекції озимої пшениці. Стан і перспектива виробництва продукції сільськогосподарської культури, використання її сортових ресурсів. Характеристика зовнішніх умов вирощування, основні напрямки селекції нових сортів культури.
  
  курсовая работа [751,7 K], добавлен 29.11.2010
  

• Біологія та технологія вирощування озимої пшениці сорту "Херсонська-86" в умовах богари

  Агробіологічні особливості вирощування озимої пшениці на богарних землях. Система основного і передпосівного обробітку ґрунту, розміщення культури в сівозміні. Наукові методи програмування врожайності озимої пшениці сорту "Херсонська-86" в умовах богари.
  
  курсовая работа [100,5 K], добавлен 04.08.2014
  

• Адаптація озимих культур до несприятливих умов

  Оптимізація системи удобрення озимих та ярих зернових культур в степовій зоні України. Комплексне використання мікроелементного живлення і хімічних засобів захисту рослин в технології вирощування озимої пшениці та ячменю. Ґрунтово-кліматичні умови.
  
  дипломная работа [749,3 K], добавлен 13.12.2014
  

• Зменшення витрат палива та збільшення продуктивності агрегатів для вирощування та збирання озимої пшениці

  Аналіз стану машинно-тракторного парку у ДП "Ера-1", виробничо-технічна характеристика господарства. Використання МТП при виробництві озимої пшениці; експлуатаційні та економічні показники; застосування пристрою жниварки ЖВР-10, безпека життєдіяльності.
  
  дипломная работа [262,1 K], добавлен 18.05.2011
  

• Бура листкова іржа та заходи захисту від епіфітотій

  Загальна характеристика епіфітотичних хвороб: іржа злаків, фітофтороз картоплі, мілдью винограду. Інфекційне захворювання рослин як результат взаємодії між патогеном та рослиною. Розгляд основ захисту озимої пшениці від бурої листкової іржи пшениці.
  
  курсовая работа [2,0 M], добавлен 18.04.2013
  

• Оптимальні розміри сільськогосподарських формувань промислового типу в Україні

  Розрахунок технологічних умов при вирощуванні озимої пшениці. Коефіцієнт комплексного системи машин з вирощування всіх сільськогосподарських культур. Розрахунок ефективності виробництва продукції тваринництва залежно від рівня концентрації поголів'я.
  
  реферат [30,6 K], добавлен 10.12.2008
  

• Статистичний аналіз собівартості продукції рослинництва

  Статистичний аналіз. Собівартість продукції рослинництва. Динаміка собівартості озимої пшениці та соняшнику. Структура собівартості 1ц озимої пшениці та соняшнику. Індексний аналіз досліджуваного явища. Кореляційний аналіз озимої пшениці та соняшнику.
  
  курсовая работа [107,4 K], добавлен 21.12.2008
  

• Організація вирощування озимої пшениці та шляхи вдосконалення

  Організаційно-економічна характеристика сільськогосподарського підприємства. Динаміка посівних площ, урожайності і валових зборів пшениці. Підвищення ефективності виробництва пшениці за рахунок сортозаміни, агротехнічних заходів та на перспективу.
  
  курсовая работа [203,7 K], добавлен 12.05.2015
  

• Морфо-генетичні особливості сортів пшениці

  Екологічні та географічні характеристики умов проростання пшениці. Селективна характеристика районованих сортів. Методика аналізу схожості насіння пшениці. Дослідження якості посівного матеріалу сортів Triticum Бродівського району та аналіз результатів.
  
  дипломная работа [834,5 K], добавлен 21.12.2010
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам