Окислительные проявления в растениях огурца и редиса при действии ионов никеля

В статье рассматривается изменение скорости супероксидного анион-радикала и интенсивности перекисного окисления липидов у растений огурца и редиса при воздействии различных концентраций ионов никеля. Показано, что ионы Ni2+ нс оказали значительного отрицательного влияния на растения.

В последнее время условия жизни растений ухудшаются в связи с глобальными процессами на Земле как естественного, так и антропогенного происхождения. В связи с этим возрастает потребность в точной оценке адаптивного потенциала растений. Из антропогенных стрессоров существенное неблагоприятное воздействие на растения оказывают тяжелые металлы (ТМ) [1]. Наиболее опасными из них считаются Cd, Си, РЬ, Сг, и их действие на растения достаточно хорошо изучено. Менее токсичный, но потенциально опасный № изучен слабее, хотя его действие на рост и физиологические процессы тоже бывает весьма ощутимым [3]. Данный металл является важным элементом питания растений, но в высоких дозах оказывает токсическое действие. Показано, что избыток никеля снижал митотическую активность в апексе корня кукурузы и нарушал целостность корневых меристем, а также ингибировал рост корней и побегов у ряда растений [1].

Абиотические и биотические стрессы вызывают каскад ответных реакций растительной клетки, частью которого является окислительный взрыв. В результате усиления генерации активированных форм кислорода (АФК) в клетках растений возникает состояние окислительного стресса — изменение баланса между образованием АФК и активностью антиоксидантной защиты в пользу первого [4]. Последующие определяемые АФК процессы зависят от локализации, времени и уровня генерации АФК в ответ на стресс, а также от деятельности клеточных систем их инактивации [2].

В настоящее время развивается гипотеза, что избыточные дозы ТМ также вызывают окислительный стресс в клетках растений [1]. Так, в клетках растений пшеницы при

действии ТМ повышалось образование АФК [5]. Однако механизмы возникновения окислительного стресса в растениях при действии ТМ, как и последующие окислительные проявления, детально не выяснены. В связи с этим изучали влияние ионов Ni2+ на скорость генерации начальной АФК — супероксидного анион-радикала (О2 ) и интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) в молодых растениях огурца и редиса.

Растения огурца (Cucumis satwus L., сорт Единство) и редиса {Raphanus satwus L., сорт Красный великан) выращивали на воде в факторостатных условиях (освещенность 2 000 лк, температура 28 °C, фотопериод 12 ч) на различных концентрациях NiSO₄ х х 7Н₂О (10 мкМ, 0,1 мМ, 1 мМ) до возраста 7 дней. После этого измеряли скорость генерации О₂“ и интенсивность ПОЛ по методикам, приведенным в [2].

Определение скорости генерации О2“ в растениях при действии ионов Ni2+ показало, что у огурца она была на уровне контроля в большинстве вариантов, и лишь в самой малой концентрации ионов никеля (10 мкМ) была достоверно ниже контроля (рис. 1, а). В опыте с растениями редиса наблюдали повышение скорости генерации О2“ при всех использованных концентрациях по сравнению с контролем. Максимальное значение О2~ зафиксировано при концентрации 0,1 мМ, минимальное — при 1 мМ Ni2+в среде (рис. 1,6).

Интенсивность перекисного окисления липидов в семидневных проростках огурца при действии различных концентраций ионов никеля несколько возрастала при концентрациях 1 мМ и 0,1 мМ, но не при концентрации 10 мкМ (рис. 2, а); это свидетельствует об отсутствии негативного влияния низкой дозы №²⁺ в среде на растения огурца.

Михайлова, И. В. Егорова, А. С. Лукаткин, 2011

В растениях редиса интенсивность ПОЛ при всех дозах ионов никеля в среде изменялась относительно контроля незначительно, достоверное уменьшение выявлено лишь при дозе 0,1 мМ Ni²⁺ в среде (рис. 2, б).

Очевидно, что ионы никеля (в изученных концентрациях) при длительном воздействии не оказали значительного отрицательного влияния на молодые растения редиса.

Концентрация

я                                             б

Р и с. 1

Влияние различных концентраций ионов Ni²⁺ на скорость генерации супероксидного аннон-рад икала в семядольных листьях семидневных проростков: а — огурца, б — редиса

Рис.

Влияние различных концентраций ионов Ni²⁺ на интенсивность перекисного окисления липидов в семядольных листьях семидневных проростков: а — огурца, б — редиса

Таким образом, проведенные опыты показали, что ионы никеля оказали более сильное воздействие на генерацию АФК в проростках редиса, чем на интенсивность ПОЛ — в проростках огурца. При этом можно видеть, что данный ион тяжелого металла не вызвал существенного окислительного стресса в проростках огурца и редиса при длительном (7 суток) действии. Следовательно, ионы №2* не оказали значительного отрицательного влияния на растения.