Определение активности каталазы в почках древесных растений

Насаждения урбанизированных территорий испытывают на себе постоянное отрицательное влияние техногенного загрязнения, поэтому с каждым годом все большее значение приобретает проблема изучения жизнеспособности древесных растений в городских условиях [1]. Одним из методов определения жизнеспособности и оценки приспособления растения к условиям существования является определение активности каталазы в тканях растения. С помощью него можно оценить физиологическое состояние растения, степень его повреждения неблагоприятными воздействиями, протекание процессов старения тканей и органов, завершение созревания и стратификации семян и др. [2].

Каталаза - двухкомпонентный фермент, состоящий из белка и соединенной с ним простетической группы, содержащей гематин. Относится к классу ферментов-оксиредуктаз. Роль каталазы в растениях заключается в том, что она разрушает ядовитую для клеток перекись водорода, накапливаемую в процессе жизнедеятельности, на воду и молекулярный кислород. По интенсивности и количеству выделяемого кислорода судят об активности каталазы. Она наиболее активна в молодых жизнеспособных тканях и органах растений. С возрастом тканей, а также при снижении их жизнеспособности, активность этого фермента закономерно падает. Данный фермент ингибируется синильной кислотой, сероводородом, фторидами [2]. Повышение активности антиоксидантных ферментов приводит к усилению защиты растений от окислительного стресса и более высокой их устойчивости к абиотическим факторам городской среды [3].

Цель настоящей работы - определение активности каталазы в почках древесных растений в г. Йошкар-Оле.

Исследование проведено в ноябре 2019 года в рамках практического занятия по дисциплине «Урбомониторинг зеленых насаждений». Объектами исследования стали древесные растения зеленой полосы участка Ленинского проспекта у корпуса №1 Поволжского государственного технологического университета. Данная территория находится в центральной части города. Растения испытывают неблагоприятное воздействие автотранспорта. В качестве условного контроля были изучены растения в Дендрарии Ботанического сада-института ПГТУ, который находится на окраине города.

Были изучены следующие виды: липа мелколистная ( Tilia cordata ), яблоня ягодная ( Malus baccata ), конский каштан обыкновенный ( Aesculus hippocastanum ).

Определение активности каталазы в почках растений проводили газометрическим способом [2]. У каждого вида было подготовлено 3 образца почек массой

0,350 г (точная навеска) с помощью аналитических весов ВА-318554. Растительный материал растирали в ступке с добавлени- ем песка и мела в 10 мл дистиллированной воды (рис. 1).

а

Рис. 1. Проведение исследования: а – подготовленные почки конского каштана, б – взвешивание образцов, в – растирание растительного материала

Полученную смесь вместе с фарфоровым тиглем с 2 мл перекиси водорода (3%) помещали в стеклянную склянку, которую подсоединяли к газометрической установ- ке и встряхивали в течение 1 мин. с момента начала опускания уровня воды в измерительной бюретке (рис. 2).

Рис. 2 – Схема газометрической установки:

1– склянка, 2 – бюретка, 3 – переходник, 4 – сосуд с водой

По объему выделившегося за данное время кислорода, приведенному к 1 грамму растительного материала, рассчитывали активность каталазы.

Результаты исследования приведены в таблице.

Таблица. Активность каталазы в почках древесных растений, мл О 2 / (г · мин)

Согласно полученным данным, наибольшей активностью каталазы характеризовались почки яблони ягодной: изучае- мый показатель втрое превышал остальные виды. Исследуемые виды различались между собой на статистически достовер- ном уровне при α=0,05 (лишь различие между липой и конским каштаном в контрольном варианте было существенно при α=0,10).

Выявлено, что активность каталазы в почках всех обследованных растений в условиях города существенно выше, чем в контроле. Известно, что небольшое повышение активности каталазы свидетельствует об устойчивости растения, в то время как сильное нетипичное повышение может объясняться своеобразной защитной реакцией организма на неблагоприятные условия среды [4]. Исходя из проведенного нами исследования, можно отметить, что характер изменения активности каталазы специфичен и необходимы дальнейшее изучение динамики данного показателя в различных тканях и органах растений в течение вегетационного периода.