Исследование выхода электролитов из клеток листьев водных погружных растений под влиянием тяжелых металлов и температурного режима

Южно-Уральский ГУ, г. Челябинск, Россия

Иркутский ГТУ, г. Иркутск, Россия

Многие абиотические факторы среды, к которым растение эволюционно не приспособлено, могут оказывать стрессовое воздействие на организм. При этом растения испытывают явные нарушения физиологических функций, что проявляется в изменении метаболизма и внешних повреждениях. Для того чтобы оценить степень повреждения, используют разнообразные визуальные, физиологические, биохимические показатели, которые, однако, развиваются в течение долгого периода послестрессового воздействия и не вполне адекватно отражают реакцию растения на стрессовое воздействие. Одним из наиболее эффективных и быстрых методов является оценка степени повреждения клеточных мембран кондуктометрическим методом. При действии неблагоприятных факторов повышается утечка электролитов из тканей, свидетельствуя о нарушении избирательной проницаемости клеточных мембран. Это может быть связано с нарушением структуры мембран или состояния их липидного комплекса.

Проницаемость мембран и зависящий от нее мембранный потенциал являются важнейшими физиологическими и биохимическими параметрами живой клетки и ее органелл, определяющими их нормальное функционирование.

Барьерные свойства мембран могут быть оценены по выходу электролитов, представляющих собой сумму ионов и органических веществ. Размер мембранной утечки оценивался как процент от суммы электролитов, вышедших из клеток после удаления внеклеточного содержимого, а также экстрагированных кипячением.

Барьерные свойства мембран оценивали степенью утечки электролитов после тестирующего высокотемпературного воздействия. Из листьев 3-4 пары получали высечки, биологическая проба содержала 6-10 таких отрезков. Для удаления остатков клеток, поврежденных при вырезании высечек, и внемембранного содержимого тканей проводили 15-мин. промывку образцов в 10 мл дистиллированной воды при встряхивании. Предварительные опыты показали, что такой промывки достаточно для удаления до 90% внеклеточных электролитов. Далее высушенные с поверхности образцы быстро переносили в чистые флаконы с 10 мл дистиллированной воды при температуре 15, 35 и 600С и выдерживали образцы в течение 30 мин. Содержание электролитов в этих растворах характеризовало размер мембранной утечки. Электропроводность растворов измеряли на кондуктометре HI 98308. Размер мембранной утечки оценивали как процент от суммы внутриклеточных электролитов вышедших из клеток после удаления внеклеточного содержимого. Диапазон выбранных нами температур зависел от среднемесячных температур Челябинской области.

При изучении влияния тяжелых металлов на проницаемость клеточных мембран выявлено, что различные тяжелые металлы вызывали неоднозначные изменения проницаемости мембран. Так, увеличение температуры с 35 до 600С концентрации ионов Cu, Cd, Zn и Pb повышало экзоосмос электролитов в дистиллированную воду из высечек листьев Potamogeton natans L., Nuphar luteum (L.), Potamogeton lucens L., Potamogeton perfoliatus L., тогда как ионы Fe, Al, Ni лишь незначительно изменяли величину выхода ионов.